雷達(dá)隱身(New)

1、梁迪飛* 電磁輻射控制材料工程技術(shù)研究中心雷達(dá)隱身的主要技術(shù)途徑雷達(dá)隱身的主要技術(shù)途徑雷達(dá)反隱身的主要技術(shù)途徑雷達(dá)反隱身的主要技術(shù)途徑雷達(dá)反隱身的主要技術(shù)途徑雷達(dá)反隱身的主要技術(shù)途徑采用長(zhǎng)波或毫米波雷達(dá)采用長(zhǎng)波或毫米波雷達(dá)采用雙采用雙/多基地雷達(dá)多基地雷達(dá)采用無載頻超寬波段雷達(dá)采用無載頻超寬波段雷達(dá)采用激光雷達(dá)和紅外探測(cè)系統(tǒng)采用激光雷達(dá)和紅外探測(cè)系統(tǒng)發(fā)展空基或天基平臺(tái)雷達(dá)發(fā)展空基或天基平臺(tái)雷達(dá)提高現(xiàn)有雷達(dá)的探測(cè)能力提高現(xiàn)有雷達(dá)的探測(cè)能力雷達(dá)隱身的主要技術(shù)途徑雷達(dá)隱身的主要技術(shù)途徑1.1 雷達(dá)探測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)述雷達(dá)探測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)述 第一次世界大戰(zhàn)期間，科學(xué)家開始研制一種可以尋找遠(yuǎn)距離飛機(jī)的探測(cè)技術(shù)。193

2、5年年,英國(guó)著名的物理學(xué)家、國(guó)家物理研究所無線電研究室主任Watson Watt在前人基礎(chǔ)上，發(fā)明了一種既能發(fā)射無線電波，又能接收反射波的裝置，它能遠(yuǎn)距離探測(cè)飛機(jī)的行蹤，這就是世界上第一臺(tái)真這就是世界上第一臺(tái)真正意義上的雷達(dá)正意義上的雷達(dá)。雷達(dá)的基本任務(wù)是探測(cè)目標(biāo)，測(cè)定有關(guān)目標(biāo)的距離、雷達(dá)的基本任務(wù)是探測(cè)目標(biāo)，測(cè)定有關(guān)目標(biāo)的距離、方向、速度等狀態(tài)參數(shù)方向、速度等狀態(tài)參數(shù)。雷達(dá)的問世，使人類的探測(cè)能力跨上了新的臺(tái)階。傳統(tǒng)的雷達(dá)多以微波為信息載體。傳統(tǒng)的雷達(dá)多以微波為信息載體。1.1.1 雷達(dá)探測(cè)原理雷達(dá)探測(cè)原理雷達(dá)主要由天線、發(fā)射機(jī)天線、發(fā)射機(jī)(無源雷達(dá)沒有）、接收機(jī)（包括信號(hào)處理機(jī)）和顯示器無

3、源雷達(dá)沒有）、接收機(jī)（包括信號(hào)處理機(jī)）和顯示器等部分組成。 雷達(dá)發(fā)射機(jī)雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生足夠的電磁能量，經(jīng)收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線。天線天線將這些電磁能量輻射至大氣中將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個(gè)很窄的方向上形成波束集中在某一個(gè)很窄的方向上形成波束，向前傳播向前傳播。電磁波遇到波束內(nèi)的目標(biāo)后，將沿著各個(gè)方向產(chǎn)生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達(dá)的方向，被雷達(dá)天線獲取。天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到接收機(jī)接收機(jī)，形成雷達(dá)的回回波信號(hào)波信號(hào)。 由于在傳播過程中電磁波會(huì)隨著傳播距離而衰減，雷達(dá)回波信號(hào)非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機(jī)放大微弱的回波信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理機(jī)處理，提取出包含在回波

4、中的信息，送到顯示器顯示出目標(biāo)的距離、方向、速度等。送到顯示器顯示出目標(biāo)的距離、方向、速度等。 為了測(cè)定目標(biāo)的距離，雷達(dá)準(zhǔn)確測(cè)量從電磁波發(fā)射時(shí)刻到接收到回波時(shí)刻的延遲時(shí)間，這個(gè)延遲時(shí)間是電磁波從發(fā)射機(jī)到目標(biāo)，再由目標(biāo)返回雷達(dá)接收機(jī)的傳播時(shí)間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標(biāo)的距離為：d=v.t/2 其中d：目標(biāo)距離 ，t：電磁波從雷達(dá)到目標(biāo)的往返傳播時(shí)間， v：光速 測(cè)定目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度是雷達(dá)的另一個(gè)重要功能，雷達(dá)測(cè)速利用了物理學(xué)中的多普勒原理多普勒原理當(dāng)目標(biāo)和雷達(dá)之間存在著相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，目標(biāo)回波的頻率就會(huì)發(fā)生改變，頻率的改變量稱為多普勒頻移多普勒頻移，用于確定目標(biāo)的相對(duì)徑向速度，通常，具有

5、測(cè)速能力的雷達(dá)，例如脈沖多普勒雷達(dá)，要比一般雷達(dá)復(fù)雜得多。 雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)主要包括作用距離、威力范圍、測(cè)距分辨力與精度、測(cè)角分辨力與精度、測(cè)速分辨力與精度、系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性等。 其中， 作用距離作用距離是指雷達(dá)剛好能夠可靠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離是指雷達(dá)剛好能夠可靠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離。它取決于雷達(dá)的它取決于雷達(dá)的發(fā)射功率與天線口徑的乘積發(fā)射功率與天線口徑的乘積，并與目標(biāo)本身反射雷達(dá)電磁波的能力（雷并與目標(biāo)本身反射雷達(dá)電磁波的能力（雷達(dá)散射截面積的大?。┑纫蛩赜嘘P(guān)達(dá)散射截面積的大?。┑纫蛩赜嘘P(guān)。 威力范圍威力范圍指由最大作用距離、最小作用距離、最大仰角、最小仰角及方位角范圍確定的區(qū)域。 1.1.2 雷

6、達(dá)的種類雷達(dá)的種類雷達(dá)的種類繁多，分類的方法也非常復(fù)雜：按照雷達(dá)的用途用途分類，如預(yù)警雷達(dá)預(yù)警雷達(dá)、搜索警戒雷達(dá)搜索警戒雷達(dá)、引導(dǎo)指揮雷達(dá)引導(dǎo)指揮雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)炮瞄雷達(dá)、測(cè)高測(cè)高雷達(dá)雷達(dá)、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)、機(jī)載雷達(dá)機(jī)載雷達(dá)、無線電測(cè)高雷達(dá)無線電測(cè)高雷達(dá)、雷達(dá)引信雷達(dá)引信、氣象雷達(dá)氣象雷達(dá)、航行管制航行管制雷達(dá)雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)導(dǎo)航雷達(dá)以及防撞和敵我識(shí)別雷達(dá)防撞和敵我識(shí)別雷達(dá)等。按照雷達(dá)信號(hào)形式信號(hào)形式分類，有脈沖雷達(dá)脈沖雷達(dá)、連續(xù)波雷達(dá)連續(xù)波雷達(dá)、脈沖壓縮雷達(dá)脈沖壓縮雷達(dá)和頻率捷變雷達(dá)頻率捷變雷達(dá)等。按照角跟蹤方式角跟蹤方式分類，有單脈沖雷達(dá)、圓錐掃描雷達(dá)和隱蔽圓錐掃描雷達(dá)等。按照目標(biāo)測(cè)量

7、的參數(shù)目標(biāo)測(cè)量的參數(shù)分類，有測(cè)高雷達(dá)、二坐標(biāo)雷達(dá)、三坐標(biāo)雷達(dá)和敵我識(shí)別雷達(dá)、多站雷達(dá)等。按照雷達(dá)采用的技術(shù)和信號(hào)處理的方式采用的技術(shù)和信號(hào)處理的方式有相參積累和非相參積累、動(dòng)目標(biāo)顯示、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、脈沖多普勒雷達(dá)脈沖多普勒雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)合成孔徑雷達(dá)、邊掃描邊跟蹤雷達(dá)邊掃描邊跟蹤雷達(dá)。按照天線掃描方式天線掃描方式分類，分為機(jī)械掃描雷達(dá)機(jī)械掃描雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)相控陣?yán)走_(dá)等。按雷達(dá)信號(hào)獲取方式獲取方式分類，有有源、無源和組網(wǎng)雷達(dá)。有源雷達(dá)有源雷達(dá)主動(dòng)獲取目標(biāo)信息進(jìn)目標(biāo)信息進(jìn)行識(shí)別行識(shí)別，無源雷達(dá)被動(dòng)獲取目標(biāo)和輻射源信息進(jìn)行識(shí)別，組網(wǎng)雷達(dá)則綜合多雷達(dá)的目綜合多雷達(dá)的目標(biāo)信息或識(shí)別結(jié)果進(jìn)行融合識(shí)別標(biāo)信

8、息或識(shí)別結(jié)果進(jìn)行融合識(shí)別。按雷達(dá)頻段雷達(dá)頻段分，可分為超視距雷達(dá)超視距雷達(dá)、微波雷達(dá)微波雷達(dá)（這里指分米、厘米波）、毫米波毫米波雷達(dá)雷達(dá)以及激光雷達(dá)激光雷達(dá)等。雷達(dá)可以識(shí)別的目標(biāo)種類繁多，涵蓋了地、海、空、天所有目標(biāo)，還包括地形、氣象、干擾和輻射源。目前軍事領(lǐng)域隱身主要是針對(duì)微波頻段而設(shè)計(jì)目前軍事領(lǐng)域隱身主要是針對(duì)微波頻段而設(shè)計(jì)，下面簡(jiǎn)單介紹超視距雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及相控陣?yán)走_(dá)。（1）超視距雷達(dá)）超視距雷達(dá)工作在短波波段（工作在短波波段（5-30MHz, 波長(zhǎng)波長(zhǎng)10 - 60m)，能監(jiān)視地平線以下目標(biāo)的地面雷達(dá)，能監(jiān)視地平線以下目標(biāo)的地面雷達(dá),它是一種利用高新技術(shù)發(fā)展起來的新型軍用

9、雷達(dá)，能用來探測(cè)和發(fā)現(xiàn)隱形武器裝備，是反隱形技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。由于隱形武器裝備的設(shè)計(jì)通常是針對(duì)厘米波段雷達(dá)厘米波段雷達(dá)，為了對(duì)付隱形武器裝備，擴(kuò)展雷達(dá)的工作波段是必然的選擇。將雷達(dá)的工作波段向米波段和毫米波段甚至紅外波段和激光波段擴(kuò)展，會(huì)使雷達(dá)具有一定的反隱形能力，超視距雷達(dá)就是這樣出現(xiàn)的。 超視距雷達(dá)按電磁波傳播方式不同，可分為天波超視距雷達(dá)天波超視距雷達(dá)和地波超視距雷達(dá)地波超視距雷達(dá)兩類。前者利用電離層折射電離層折射，后者利用地球表面繞射地球表面繞射。（2）毫米波雷達(dá)）毫米波雷達(dá) 工作在毫米波段的雷達(dá)稱為毫米波雷達(dá)。工作在毫米波段的雷達(dá)稱為毫米波雷達(dá)。它具有天線波束窄它具有天線波束窄、分辯率

10、高、頻帶寬分辯率高、頻帶寬、抗干抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)它工作在目前隱身技術(shù)所能對(duì)抗的波段之外，因此它也能探測(cè)隱，同時(shí)它工作在目前隱身技術(shù)所能對(duì)抗的波段之外，因此它也能探測(cè)隱身目標(biāo)。身目標(biāo)。毫米波雷達(dá)還具有作戰(zhàn)能力，特別適用于防空、地面作戰(zhàn)和靈巧武器，已獲得了各國(guó)的毫米波雷達(dá)還具有作戰(zhàn)能力，特別適用于防空、地面作戰(zhàn)和靈巧武器，已獲得了各國(guó)的重視。例如，美國(guó)的重視。例如，美國(guó)的“愛國(guó)者愛國(guó)者”防空導(dǎo)彈已安裝了防空導(dǎo)彈已安裝了毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭，目前正在研制更，目前正在研制更先進(jìn)的先進(jìn)的毫米波導(dǎo)引頭毫米波導(dǎo)引頭；俄羅斯已擁有連續(xù)波輸出功率為；俄羅斯已擁有連續(xù)波輸出功率為

11、10千瓦的毫米波雷達(dá)；英、法等國(guó)千瓦的毫米波雷達(dá)；英、法等國(guó)家的一些防空系統(tǒng)也都將采用毫米波雷達(dá)。家的一些防空系統(tǒng)也都將采用毫米波雷達(dá)。毫米波雷達(dá)缺點(diǎn)：毫米波雷達(dá)缺點(diǎn)：大氣中傳播衰減嚴(yán)重大氣中傳播衰減嚴(yán)重，器件加工精度要求高。與光波相比，它們利用，器件加工精度要求高。與光波相比，它們利用大氣窗口（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時(shí)，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減大氣窗口（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時(shí)，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率）傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。為此，它們?cè)谕ㄐ?、為極小值的頻率）傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。為此，它們?cè)谕ㄐ?、雷達(dá)、制

12、導(dǎo)、遙感技術(shù)、射電天文學(xué)和波譜學(xué)方面都有重大的意義。雷達(dá)、制導(dǎo)、遙感技術(shù)、射電天文學(xué)和波譜學(xué)方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫利用大氣窗口的毫米波頻率米波頻率可實(shí)現(xiàn)大容量的衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)大容量的衛(wèi)星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束窄波束和和低低旁瓣性能旁瓣性能可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)低仰角精密跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)。在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈或航天器重返大氣層時(shí)，。在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈或航天器重返大氣層時(shí)，需采用能順利穿透等離子體的毫米波實(shí)現(xiàn)通信和制導(dǎo)。高分辨率的毫米波輻射計(jì)適用于需采用能順利穿透等離子體的毫米波實(shí)現(xiàn)通信和制導(dǎo)。高分辨率的毫米波輻射計(jì)適用

13、于氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)宇宙空間的輻射波譜可以氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質(zhì)的成分。推斷星際物質(zhì)的成分。 （3） 激光雷達(dá)激光雷達(dá) 工作在紅外和可見光波段的雷達(dá)稱為激光雷達(dá)工作在紅外和可見光波段的雷達(dá)稱為激光雷達(dá)。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。隱身兵器通常是針對(duì)微波雷達(dá)的，因此激光雷達(dá)很容易因此激光雷達(dá)很容易“看穿看穿”隱身目標(biāo)所玩的隱身目標(biāo)所玩的“把把戲戲”；再加

14、上激光雷達(dá)波束窄、定向性好、測(cè)量精度高、分辨率高，因而它能有效地探測(cè)隱身目標(biāo)。激光雷達(dá)在軍事上主要用于靶場(chǎng)測(cè)量、空間目標(biāo)交會(huì)測(cè)量、目標(biāo)精密跟蹤和瞄準(zhǔn)、目標(biāo)成像識(shí)別、導(dǎo)航、精確制導(dǎo)、綜合火控、直升機(jī)防撞、化學(xué)戰(zhàn)劑監(jiān)測(cè)、局部風(fēng)場(chǎng)測(cè)量、水下目標(biāo)探測(cè)等。美國(guó)國(guó)防部美國(guó)國(guó)防部正在開發(fā)用于目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別的激光雷達(dá)技術(shù)正在開發(fā)用于目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別的激光雷達(dá)技術(shù)，已進(jìn)行了前視下視激光雷已進(jìn)行了前視下視激光雷達(dá)的試驗(yàn)，主要探測(cè)偽裝樹叢中的目標(biāo)達(dá)的試驗(yàn)，主要探測(cè)偽裝樹叢中的目標(biāo)。法國(guó)和德國(guó)正在積極進(jìn)行使用激光雷達(dá)探測(cè)和識(shí)別直升機(jī)的聯(lián)合研究工作。（4）相控陣?yán)走_(dá)）相控陣?yán)走_(dá) 又稱作相位陣列雷達(dá)，是一種以改變雷達(dá)波相位

15、來改變波束方向的一種以改變雷達(dá)波相位來改變波束方向的雷達(dá)雷達(dá)，因?yàn)槭且噪娮臃绞娇刂撇ㄊ莻鹘y(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)天線面方式，故又稱電子掃描雷達(dá)。 有相當(dāng)密集的天線陣列，在傳統(tǒng)雷達(dá)天線面的面積上可安裝上千個(gè)可安裝上千個(gè)相控陣天線相控陣天線，任何一個(gè)天線都可收發(fā)雷達(dá)波任何一個(gè)天線都可收發(fā)雷達(dá)波，而相鄰的數(shù)個(gè)天線即具有一個(gè)雷達(dá)的功能。掃描時(shí)，選定其中一個(gè)區(qū)塊(數(shù)個(gè)天線單元)或數(shù)個(gè)區(qū)塊對(duì)單一目標(biāo)或區(qū)域進(jìn)行掃描，因此整個(gè)雷達(dá)可同時(shí)對(duì)許多目標(biāo)或區(qū)域整個(gè)雷達(dá)可同時(shí)對(duì)許多目標(biāo)或區(qū)域進(jìn)行掃描或追蹤，具有多個(gè)雷達(dá)的功能。進(jìn)行掃描或追蹤，具有多個(gè)雷達(dá)的功能。由于一個(gè)雷達(dá)可同時(shí)針對(duì)不同方向進(jìn)行掃描，再加之掃描方式為電子控制而

16、不必由機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，因此作息信息更新率大大提高，機(jī)械掃描雷達(dá)因受限于機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)頻率因而信息更新周期為秒或十秒級(jí)，電子掃描雷達(dá)則為毫秒或微秒級(jí)。因而它更適因而它更適於對(duì)付高機(jī)動(dòng)目標(biāo)於對(duì)付高機(jī)動(dòng)目標(biāo)。此外由於可發(fā)射窄波束，因而也可充當(dāng)電子戰(zhàn)天線使用，如電磁干擾甚至是構(gòu)想中發(fā)射反相位雷達(dá)波來抵消探測(cè)電波等。 1.2 雷達(dá)隱身技術(shù)雷達(dá)隱身技術(shù) 雷達(dá)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中十分重要的電子武器,它能不受氣候限制,不分晝夜、快速、準(zhǔn)確地在很遠(yuǎn)距離上發(fā)現(xiàn)和測(cè)定目標(biāo)的位置,并能準(zhǔn)確地控制火炮、導(dǎo)彈等武器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行射擊。因此,在軍事上獲得廣泛應(yīng)用。正因?yàn)槔走_(dá)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中如此重要,反雷達(dá)的雷達(dá)對(duì)抗也就必不可少,利用雷達(dá)的技術(shù)弱點(diǎn),可

17、使雷達(dá)變成“瞎子”和“聾子”,使敵人的指揮系統(tǒng)和武器系統(tǒng)降低效能或失去戰(zhàn)斗力。雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)當(dāng)然包含了雷達(dá)偵察和干擾雷達(dá)。雷達(dá)偵察設(shè)備能獲得有價(jià)值的雷達(dá)軍事情報(bào),而有效的干擾能使敵雷達(dá)迷盲、指揮失靈、武器失控,從而保存自己、消滅敵人。 雷達(dá)隱身是雷達(dá)干擾中的一種無源干擾技術(shù),它是一項(xiàng)綜合技術(shù),盡可能地減小飛行器的各種觀測(cè)特征,降低目標(biāo)的可觀測(cè)性,使敵方的探測(cè)器不能發(fā)現(xiàn)目標(biāo),避免被探測(cè)或使得其探測(cè)距離大大縮短。1.2 雷達(dá)隱身技術(shù)雷達(dá)隱身技術(shù)國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究的國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究的雷達(dá)隱身技術(shù)雷達(dá)隱身技術(shù)大多是對(duì)大多是對(duì)雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)控制的技術(shù)雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)控制的技術(shù)，核心是降低雷達(dá)散射截面核心是降低

18、雷達(dá)散射截面(RCS)。其技術(shù)途徑主要包括其技術(shù)途徑主要包括外形技術(shù)外形技術(shù)和和雷達(dá)吸波材料技術(shù)雷達(dá)吸波材料技術(shù)(RAM技術(shù)技術(shù)) ,其中外形技術(shù)是通過目標(biāo)的非常規(guī)外形設(shè)計(jì)降低其其中外形技術(shù)是通過目標(biāo)的非常規(guī)外形設(shè)計(jì)降低其RCS;而而RAM技術(shù)是指利用技術(shù)是指利用RAM吸收衰減入射的電磁波吸收衰減入射的電磁波,并將其電磁能轉(zhuǎn)換為熱能并將其電磁能轉(zhuǎn)換為熱能而耗散掉或使電磁波因干涉而消失的技術(shù)。而耗散掉或使電磁波因干涉而消失的技術(shù)。1.2.1 雷達(dá)隱身原理雷達(dá)隱身原理 雷達(dá)的基本任務(wù)是探測(cè)目標(biāo)并測(cè)量其坐標(biāo),因此,作用距離是雷達(dá)的重要指標(biāo)之一,它決定了雷達(dá)能在多大的距離上發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。隱身是通過減小軍事

19、目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的有效散射截面而降低敵方雷達(dá)作用距離來隱身是通過減小軍事目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的有效散射截面而降低敵方雷達(dá)作用距離來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。雷達(dá)探測(cè)距離主要取決于3個(gè)因素：雷達(dá)自身的特性雷達(dá)自身的特性目標(biāo)的雷達(dá)截面目標(biāo)的雷達(dá)截面當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿獾膫鬏斕卣鳟?dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿獾膫鬏斕卣魇街校篟max為自由空間中雷達(dá)的最大探測(cè)距離;Pt為雷達(dá)發(fā)射功率;Gt為雷達(dá)天線增益; 為雷達(dá)工作波長(zhǎng); S min為雷達(dá)最小可檢測(cè)信號(hào)功率為雷達(dá)最小可檢測(cè)信號(hào)功率; L為 發(fā)射機(jī)內(nèi)部損耗；s為目標(biāo)的有效散射面積,即雷達(dá)散射截面積（RCS) ；F1F2為發(fā)射及返回信號(hào)的大氣傳播損耗。雷達(dá)散射截面（雷達(dá)散射截面（RCS：Radar Cross

20、 Section）定義：表征目標(biāo)散射強(qiáng)弱的物理量，稱做目標(biāo)對(duì)入射雷達(dá)波的有效散射截面積，通常簡(jiǎn)稱為目標(biāo)的雷達(dá)散射截面或雷達(dá)截面。雷達(dá)散射截面是目標(biāo)的一種假象的面積。接收天線通常被認(rèn)為是一個(gè)有效接收面的口徑，該口徑從通過的電磁波中截獲能力。出現(xiàn)在接收天線終端的接收功率接收天線終端的接收功率 = 入射波功率密度入射波功率密度暴露在這個(gè)功率密度中的天線的有效面積暴露在這個(gè)功率密度中的天線的有效面積；或者說：暴露在這個(gè)功率密度中的天線的有效面積=出現(xiàn)在接收天線終端的接收功率入射波功率密度。同樣，雷達(dá)目標(biāo)反射或散射的能量雷達(dá)目標(biāo)反射或散射的能量也可以表示為一個(gè)有效面一個(gè)有效面積積與入射雷達(dá)波功率密度的乘

21、積入射雷達(dá)波功率密度的乘積，這個(gè)有效面積就是雷達(dá)截面，用符號(hào)s s來表示。單位是分貝平方米（分貝平方米（Db.m2）且s s dBsm10lg s s m2。一個(gè)目標(biāo)的一個(gè)目標(biāo)的RCS與目標(biāo)的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)及與目標(biāo)的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)及材料有關(guān)，也與入射電磁波的頻率、極化方式和入射角等有材料有關(guān)，也與入射電磁波的頻率、極化方式和入射角等有關(guān)。關(guān)。由于雷達(dá)的探測(cè)距離與雷達(dá)的截面成由于雷達(dá)的探測(cè)距離與雷達(dá)的截面成1/4次的關(guān)系，次的關(guān)系，RCS減小減小10dB可使雷達(dá)作用距離減小可使雷達(dá)作用距離減小44%， RCS減小減小40dB可使雷達(dá)作用距離減小可使雷達(dá)作用距離減小90%，就是人們不惜代價(jià)降低

22、就是人們不惜代價(jià)降低RCS的根本原因。的根本原因。目前,降低目標(biāo)RCS的方法主要有戰(zhàn)術(shù)隱身戰(zhàn)術(shù)隱身和技術(shù)隱身技術(shù)隱身。戰(zhàn)術(shù)隱身包括低空、超低空和超高空的飛行突防技術(shù)的研究戰(zhàn)術(shù)隱身包括低空、超低空和超高空的飛行突防技術(shù)的研究；技術(shù)隱身主要包含雷達(dá)干擾隱身雷達(dá)干擾隱身、電磁對(duì)消隱身電磁對(duì)消隱身、等離子體隱身等離子體隱身、形體隱身形體隱身(改進(jìn)目標(biāo)幾何形體,以減小目標(biāo)的有效反射面積)和材料隱身(改善目標(biāo)表面材料的吸附、吸收特性,以減小目標(biāo)的有效反射面積)。1.2.2.1外形隱身外形隱身 低RCS外形技術(shù)是實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)高性能隱身的最直接有效的手段。如導(dǎo)彈彈頭低RCS設(shè)計(jì)時(shí),相同投影面積的光卵形、拱形及

23、球形彈頭的前視后向RCS相差高達(dá)200 dB以上,而在對(duì)飛行器側(cè)面進(jìn)行低RCS外形設(shè)計(jì)時(shí),外形技術(shù)更是其它技術(shù)無法匹比的。外形技術(shù)的應(yīng)用原則是:在保證導(dǎo)彈總體技術(shù)要求的前提下,將目標(biāo)強(qiáng)散射中心轉(zhuǎn)化為次散射中心,或?qū)?qiáng)散射中心移出受雷達(dá)威脅的主要方位區(qū)域。 電磁散射貢獻(xiàn)主要包括：鏡面反射、邊緣繞射、爬行波繞射、行波繞射和非細(xì)長(zhǎng)體因電磁突變引起的繞射。多棱面外形和融合外形技術(shù)是低RCS外形技術(shù)的兩個(gè)重要方面。前者是將彈體設(shè)計(jì)成多棱面體,使得整個(gè)彈體沿彈身周向只呈現(xiàn)出幾個(gè)有限的窄散射峰值,而在其它寬方位角內(nèi)的RCS則很小。 典型的應(yīng)用實(shí)例如美國(guó)的F117A隱身戰(zhàn)斗機(jī)。融合外形技術(shù)作為外形技術(shù)的另一重

24、要方面主要包括平面和空間的三維融合,如彈翼平面融合和翼身的三維融合。通過對(duì)彈身截面形狀進(jìn)行合理設(shè)計(jì),使其側(cè)向的鏡面散射變?yōu)榕芜吘壚@身,從而可以大大降低飛行器的側(cè)向RCS。其典型應(yīng)用如美國(guó)的B2戰(zhàn)略轟炸機(jī),該機(jī)獨(dú)特的飛翼式全融合結(jié)構(gòu)使它的前向RCS得到大幅度的降低。以部分隱身飛機(jī)為例：F117A戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)F117A戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)RCS（0.010.1平方米）平方米） 多棱面外形技術(shù)是將飛行器設(shè)計(jì)成多棱面體,使得整個(gè)彈體沿彈身周向只呈現(xiàn)出幾個(gè)有限的窄散射峰值,而在其他寬方位角內(nèi)的RCS則很小。典型的應(yīng)用實(shí)例如美國(guó)的F-117A隱身戰(zhàn)斗機(jī): F-117A隱身飛機(jī)是一種尺寸相當(dāng)大的飛機(jī),翼展13 m

25、,機(jī)長(zhǎng)20 m,空載質(zhì)量為11 t。其多面體外形非常特殊,正是主要有了這個(gè)多面體外形才使飛機(jī)具有隱身性能。多面體的各個(gè)小平面都有一定方向,為的是使電磁能量被飛機(jī)蒙皮反射到預(yù)定的方向,使雷達(dá)的后向散射能量盡可能弱。B-2 隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)（隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)（RCS約約0.02平米）平米）融合外形技術(shù)主要包括平面和空間的三維融合,如彈翼平面融合和翼身的三維融合。通過對(duì)機(jī)身截面形狀進(jìn)行合理設(shè)計(jì),使其側(cè)向的鏡面散射變?yōu)榕芜吘壚@身,從而可以大大降低飛行器的側(cè)向RCS。其典型應(yīng)用如美國(guó)的B-2戰(zhàn)略轟炸機(jī): B-2隱身轟炸機(jī)翼展60 m,長(zhǎng)20 m,高5 m,幾乎與B-52差不多,但外形上有很大區(qū)別。其外形基

26、本是一個(gè)飛翼,發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)翼內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)翼內(nèi)部,進(jìn)氣道在機(jī)翼上部進(jìn)氣道在機(jī)翼上部,減小了雷達(dá)能量的反射減小了雷達(dá)能量的反射。該機(jī)獨(dú)特的飛翼式全融合結(jié)構(gòu)使它的前向RCS得到大幅度的降低。盡管B-2轟炸機(jī)的實(shí)際尺寸與B-52轟炸機(jī)相當(dāng),但RCS只有B-52的幾百分之一。1.2.2.2 1.2.2.2 材料隱身技術(shù)材料隱身技術(shù)( (雷達(dá)波吸收材料雷達(dá)波吸收材料:RAM):RAM)()(1)(2)0(3)(4)cscsssDH dlJdstBE dldstB dsD dsq ( , )( , )( , )(5)( , )( , )(6)( , )0(7)( , )( , )(8)D r tH r

27、tJ r ttB r tE r ttB r tD r tr t ( , )( , )( , )( , )( , )( , )D r tE r tB r tH r tJ r tE r ts ( , )( )cos( )( )cos( )( )cos( )xxmxyymyzzmzE r te Ertre Ertre Ertr ( )( )( )( , )Re( )Re( )Re( )Re( )yxzjrjrj tj txyxmymjrj tzzmj tE r teEr eeeEr eeeEr eeE r e ( )( )( )( )( )( )( )yxzjrjrjrxxmyymzzmE re E

28、r ee Er ee Er e 在無源的空間中，對(duì)于有耗媒質(zhì)，時(shí)諧電磁場(chǎng)滿足：( )( )( )0( )0( )H rEjEaEjHbHcEds () ,cHjjEjs s 并令222200ccEEHH 將式(a)改寫成：波動(dòng)方程：波動(dòng)方程：2(1()12 s 2(1()1)2s 22cck令()ckjjs 若令E = Exex(1)zjk zzjzxxmxmzjzxyxmEEeEeeEjHjEeeZs11ccjjss對(duì)于損耗很大的媒質(zhì)（對(duì)于損耗很大的媒質(zhì)（s s ):2s頻率越高，媒質(zhì)的電導(dǎo)率越大，磁導(dǎo)率越大，則電磁波在媒質(zhì)中傳輸時(shí)的衰減就越快，傳輸?shù)木嚯x就越短。 吸收劑的電磁參數(shù)吸收劑的電

29、磁參數(shù)2()Zth jt 11ZRZ1/ 212221/ 22()2tantan1(1tantantan ()mmmfc 反射率 R：電磁波在材料中的衰減系數(shù)為：tantan其中：注意：吸波材料電磁參數(shù)與吸收劑體積百分比有很大的關(guān)系！注意：吸波材料電磁參數(shù)與吸收劑體積百分比有很大的關(guān)系！一、電磁參數(shù)測(cè)試方法多狀態(tài)法反射計(jì)被測(cè)樣品短路器開路器多厚度法反射計(jì)短路器短路器D樣品2D樣品自由空間法傳輸/反射法輸入輸出樣品L=0L=d 根據(jù)邊界條件，可以將參量根據(jù)邊界條件，可以將參量S11和和S21與傳輸系數(shù)和反射系與傳輸系數(shù)和反射系數(shù)聯(lián)系起來：數(shù)聯(lián)系起來：222111)1 ()(TTS222211)1

30、 ()(TTS0101ZZZZ).exp(dT其中：其中：20202020. 11. 11.rcrrcrcrrc 2002exp.rrcTjd 20211crr 220111rc （1-）（1-）其中：其中：22111ln2 dT 小結(jié)測(cè)試過程四、結(jié)論碳納米管的吸波性能碳納米管的吸波性能t = 2 mmW-型六角鐵氧體型六角鐵氧體BaCoZnFe16O27的吸收性能的吸收性能與顆粒大小的關(guān)系與顆粒大小的關(guān)系t = 2.5 mmCo納米線的電磁波吸收性能納米線的電磁波吸收性能直徑直徑 = 200 nm特點(diǎn)特點(diǎn)：1. 涂層一般為磁性吸波介質(zhì)，電介質(zhì)材料；2. 為單層材料，其表面阻抗應(yīng)與空間阻抗匹配

31、，但是 很難做到配備，因而有較大的反射；3. 吸收頻段較窄，只能在特定的頻段使用；4. 涂層一般較薄，特別適合于涂覆在飛行器的表面上；吸收型吸波涂層：吸收型吸波涂層：Dallenbach 涂層涂層干涉型吸波涂層：干涉型吸波涂層：Salisbury 涂層涂層 為提高Dallenbach涂層的吸收效果，在金屬板與損耗介質(zhì)之間填充了一層無損耗介質(zhì)，介質(zhì)厚度設(shè)計(jì)為電磁波在該介質(zhì)中波長(zhǎng)的1/4，使進(jìn)入涂層經(jīng)反射的電磁波和直接有涂層表面反射的電磁波相互干涉而抵消。 與Dallenbach涂層相比，吸波頻段能大大拓寬！總厚度總厚度 = 7.5 mm1：?jiǎn)螌樱簡(jiǎn)螌覵alisbury屏；屏； 2：在：在1的基礎(chǔ)

32、上外加一個(gè)高介電層的基礎(chǔ)上外加一個(gè)高介電層d1 = d2 = 4.8 mm, Salibury 屏的阻抗為屏的阻抗為340 對(duì)稱型的對(duì)稱型的Salisbury 屏也能提高吸波效果：屏也能提高吸波效果：1： 為單個(gè)為單個(gè)Salisbury屏的吸收效果；屏的吸收效果；2：為對(duì)稱型：為對(duì)稱型Salisbury 屏的吸收效果屏的吸收效果諧振型吸波涂層諧振型吸波涂層 包括多個(gè)諧振單元，調(diào)節(jié)各個(gè)單元的電磁參數(shù)和尺度大小，使其對(duì)入射電磁波產(chǎn)生諧振，從而對(duì)電磁波產(chǎn)生最大程度的衰減。 如果把吸波單元分別設(shè)計(jì)在不同的頻率諧振，就可以設(shè)計(jì)成寬頻段吸波涂層。導(dǎo)電聚苯胺的電磁參數(shù)導(dǎo)電聚苯胺的電磁參數(shù) 當(dāng)視黃基席夫堿與金

33、屬離子形成絡(luò)合物后，其正、負(fù)電荷通過雙鍵的重組能其正、負(fù)電荷通過雙鍵的重組能夠很容易地沿著分子的共扼鏈移動(dòng)，從而使材料的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率發(fā)生改夠很容易地沿著分子的共扼鏈移動(dòng)，從而使材料的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率發(fā)生改變，進(jìn)而影響到材料的吸波性能。變，進(jìn)而影響到材料的吸波性能。 視黃基席夫堿鹽具有吸收電磁波的特異性能，其研究意義很重要，1987年美國(guó)研制出視黃基席夫堿鹽，其吸波性能良好，重量?jī)H為鐵氧體的重量?jī)H為鐵氧體的1/10, 對(duì)雷達(dá)波的衰減可達(dá)80%以上，通過對(duì)不同的視黃基席夫堿鹽進(jìn)行改進(jìn)和組合，能夠吸收全通過對(duì)不同的視黃基席夫堿鹽進(jìn)行改進(jìn)和組合，能夠吸收全頻段的雷達(dá)波。頻段的雷達(dá)波。1.

34、層板結(jié)構(gòu)吸波體：典型的有層板結(jié)構(gòu)吸波體：典型的有Jaumann吸收體吸收體這類吸波體通常由透波層、吸波透波層、吸波層和反射層層和反射層三個(gè)不同結(jié)構(gòu)層次，多達(dá)十幾層材料構(gòu)成。Jaumann 吸收體是一種由多層電阻多層電阻片和介電材料隔離層交替疊放構(gòu)成片和介電材料隔離層交替疊放構(gòu)成的吸波結(jié)構(gòu)的吸波結(jié)構(gòu)，電阻片的電阻值由表面至底面金屬板逐漸降低，整個(gè)吸波體的帶寬與所采用的電阻片的個(gè)數(shù)有關(guān)。主要應(yīng)用在飛機(jī)進(jìn)氣道唇口、機(jī)翼前主要應(yīng)用在飛機(jī)進(jìn)氣道唇口、機(jī)翼前緣等部位。緣等部位。2. 夾層結(jié)構(gòu)吸波體夾層結(jié)構(gòu)吸波體 為了進(jìn)一步提高吸波體的吸波性能，還可以將層板吸波體設(shè)計(jì)成比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如把吸波層或透波層設(shè)計(jì)

35、成夾層結(jié)構(gòu)夾層結(jié)構(gòu)，在夾層結(jié)構(gòu)中再填充吸波材料，如下所示。吸波材料可以呈絮狀、泡沫狀、球狀或纖維狀，也可以用空心微珠填充。 夾層結(jié)構(gòu)一般由復(fù)合材料制成，該結(jié)構(gòu)即可以吸波，還可以用作結(jié)構(gòu)材料，起著承載和減重的作用。 常用的復(fù)合材料有：碳-碳復(fù)合材料，玻璃鋼復(fù)合材料，纖維復(fù)合材料等。可用于飛行器的高溫部位，能很好地抑制紅外輻射并吸收雷達(dá)波可用于飛行器的高溫部位，能很好地抑制紅外輻射并吸收雷達(dá)波。3. 頻率選擇表面頻率選擇表面 (Frequency Selective Surface) 該吸波結(jié)構(gòu)由大量無源單元按照某種特定的分布方式周期排列而成的分層準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)。 FSS 對(duì)電磁波的透射和反射具有良好

36、的選擇性，對(duì)于其通帶內(nèi)的電磁波呈現(xiàn)全通特性，而對(duì)其阻帶內(nèi)的電磁波則呈現(xiàn)全反射特性，即具有良好的空間濾波器的功能。 FSS通常有襯底支撐，也有覆蓋層，多層FSS間由介質(zhì)層分開。FSS的單元可分為兩類：金屬貼片組成的二維周期性陣列和導(dǎo)電屏上周期性開孔的孔徑型。貼片和開孔單元可以是任意形狀，如右圖 所 示 為 單 屏 F S S 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 。 貼片與蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合的反射率測(cè)試曲線貼片與蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合的反射率測(cè)試曲線 1.2.2.3 1.2.2.3 電磁對(duì)消技術(shù)電磁對(duì)消技術(shù)利用電磁對(duì)消技術(shù)，使目標(biāo)等效為一個(gè)無反射體，就不會(huì)被雷達(dá)探測(cè)到實(shí)現(xiàn)隱身，這就是電磁對(duì)消技術(shù)的原理。電磁對(duì)消可分為無源對(duì)消技術(shù)，即阻抗（或電抗）加載技術(shù)，以