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1.4.2 无人机隐形化

无人机从1917年研制以来,在军事上就发挥着重要作用,从开始主要进行电子侦察和电子干扰等军事任务,到现在从空中对地面实施打击,都展现出了无人机的优越性。但随着科技的进步与发展,通信与雷达探测技术在战争中的作用日益提高,传统的飞行武器面临巨大的考验。无人机在战场上用来执行更危险、更深入敌方的任务,那么推动无人机隐形化的发展,提升无人机的生存、纵深打击和突防能力,成为军用无人机发展的首要目标。隐形无人机技术目前是各国高科技武器装备上比较重要的一项技术,新款的多用途、隐形无人机的研制,俨然变为世界各国空军新的研究和发展的重中之重。现在所拥有的隐形技术和无人机技术结合产生了新型隐身无人机,在隐身性能、生存能力、战场主动权方面都在逐步提高。

雷达起源于19世纪,首次使用的地点是在第二次世界大战战场上。雷达的工作原理是雷达上的发射装置发射出无线电磁波,当有物体碰撞此无线电磁波时会将无线电磁波反射回雷达的接收装置,从而测算出探测到的目标的方向、距离等参数。雷达具有全天候、远距离、全天时、精度高的特点,是战场上最主要的探测目标手段。躲避雷达探测是研究无人机隐形技术的主要方向。

与传统的光学隐形技术不同,雷达的出现使人们无法再使用装备与背景颜色混淆的方法来蒙蔽敌人的眼睛。雷达发射的无线电磁波遇到障碍物会被反射,反射回来的无线电磁波会在接收仪器上显示为一个光点,称为雷达反射截面,战场上可以根据雷达反射截面的大小来发现并推测目标大小。

1.隐形无人机的主要技术

1)外形隐形技术

外形隐形技术是无人机隐形技术最直接、最有效的隐形方法。合理地设计无人机外形及布局,能实现减小雷达反射截面,实现隐形。无人机主要反射雷达无线电磁波的部分为机翼、进气道及尾喷口。因此,在设计时需特别注意这三个位置。固定翼无人机基本构型为三种:正常式、鸭翼布局式和无尾式。其中,无尾式三角翼的布局最能减小反射雷达的探测无线电磁波。无人机在设计时应采取光洁平滑的外形,减少武器挂架、垂尾、平尾、进气道等外露部位,防止二次“反弹”。B2隐形轰炸机(图1-21)的隐身原理其实就是缩小自己的雷达反射截面。它的雷达反射截面是目前世界上各种飞机里最小的,大概只有0.01m 2 ,相当于一只水鸟的雷达反射截面。也就是说,当B2隐形轰炸机从头顶飞过时,监视雷达的人,在雷达的接收仪器上看到了光点,会认为是一只鸟。而且距离远时可能什么都看不到。

2)材料隐形技术

材料隐形技术是现在各国使用最广的隐形技术。在无人机表面敷贴隐形材料,对雷达发射的无线电磁波进行吸收,通过改变雷达波长,尽可能避免被发现,使无人机达到在雷达上隐形的效果。无人机蒙皮材料选用碳纤维或树脂基复合材料能提高反雷达探测能力。复合材料由于不是金属材料,接触到雷达发出的无线电磁波时,不易产生电磁流和建立电磁场,能减少向雷达反射无线电磁波的能量。无人机在尺寸、重量、结构等方面优于有人机,机体、蒙皮大部分采用复合材料也能减轻无人机自身重量,所以在无人机上使用复合材料也更容易实现隐形。

图1-21 B2隐形轰炸机

3)主动欺骗隐形技术

无人机主动欺骗隐形技术是利用无人机机载诱骗系统或干扰机发出误导敌方的虚假信号,主动欺骗隐形技术包含对消隐形技术以及等离子体隐形技术。对消隐形技术是通过目标产生与雷达反射波相同频率、同振幅但相位相反的电磁波,与反射波相消干涉,从而消除散射信号。等离子体隐形技术是当对方雷达发射的电磁波遇到等离子体的带电粒子后,便发生相互作用,电磁波的部分能量传递给带电粒子,其自身能量逐渐衰减,其余电磁波受一系列物理作用的影响,绕过等离子体或产生折射,使电磁波探测失去功效。

2.无人机隐形化的发展趋势

由于无人机不必布置飞行员座舱,不必担心人员伤亡,因此在设计中贯彻隐形理念较为容易。无人机隐形也是无人机中的一个重要分支。隐形飞机的种类将越来越多,隐形飞机的雷达反射截面将不断减小,隐形飞机将兼备多种隐形特性等都是无人机发展的趋势所向。未来,无人机隐形化需向着全方位的、不受天气影响的、更稳定的气动布局、更好的隐形能力方向发展。 sXFeKcQRjcuDhww7Mw91nsPAzv2qSAwquAIOoX6kNGZmnWZNEA2l86W/X6w/5pZO

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