隐身飞机的隐身原理班号：1105102学号：**********姓名：***摘要：隐身——我们似乎并不陌生，在很多神话和传说中，人类都流露了自己隐身的梦想。
很早以前人们一直在想这个办法，所谓明眼人打瞎子，一直都在想把自己隐藏起来，让敌人暴露在自己的目光下。
本文介绍了隐身飞机的隐身原理，并且对未来的隐身技术作了简要的介绍。
关键词：隐身飞机隐身技术吸波材料1、隐身飞机简述及现状隐身飞机的最大特点是能降低飞机在航行过程中的目标特性，以提高它的突防能力和攻击能力。
在世界范围的近几次的局部战争中，以美国为首的西方发达国家，依靠隐身飞机对其敌国频频发动袭击，几乎次次得手，取得了惊人的作战效果。
隐身飞机逐渐成为出其不意、克敌制胜的法宝。
隐身飞机的出现是对各种防空探测系统和防空武器系统的严峻挑战，也是电子战领域的一大突破，必将对军用航空装备和空中作战方式产生重大影响，因此，美国称其为“竞争战略”的基本要素。
隐身飞机是一种敌方利用常规防空探测设备难以探测到目标的电磁特征和飞行轨迹的飞机。
飞机隐身有六大要素：雷达、红外、视觉、噪音、烟雾、凝迹。
国外隐身技术的研究始于第二次世界大战期间，起源于德国，发展于美国，并扩展到英国、法国、俄罗斯及日本等发达国家。
目前美国的隐身飞机处于国际领先地位，俄、德、法、英、瑞典、加拿大、日本等国家对隐身飞机的研究也在紧锣密鼓地进行着。
为获得良好的隐身效果，设计制造隐身飞机时所采取的具体措施是：（1）设计出独特的气动外形；（2）采用能够吸收雷达波的复合材料和涂料；（3）采用有源或无源电子干扰；（4）采用屏蔽技术降低飞机的红外辐射。
从原理上来说，隐形飞机的隐形并不是让我们的肉眼都看不到，它的目的是让雷达无法侦察到飞机的存在。
2、隐身飞机的隐身原理由于现代防空体系中最为重要使用最广发展最快的探测器是雷达，因此，雷达隐身技术成为最主要的隐身技术。
雷达隐身技术的核心就是降低目标的雷达散射截面积（RCS）雷达的最大探测距离与RCS的关系可用下式表示：41r322tmax])4([PGPRt=πσλ，式中tP为雷达发射功率；rP为雷达接收功率；tG为雷达天线增益；λ为雷达工作波长；σ为目标雷达散射截面积。
隐身飞机所采用的隐身方法是一项综合技术，其目的是使敌方的雷达可探测性大大降低，直至完全丧失。
其设计技术主要包括3个方面，即飞机外形的设计、材料隐身技术。
2.1外形隐身技术外形隐身技术就是在一定的约束条件下设计军用目标各部件和整机的外形，使它的RCS最小，主要理论依据来自目标各部件的电磁散射机理。
2.1.1机翼当飞机迎头攻击时,如防守方雷达从正前方入射，如图2(a)所示,传统型平直机翼的前缘会产生很大的散射,当照射的俯角不为0时,机翼后缘对前向也会产生很大散射,而如果采用如图2(b)、图2(c)所示的后掠翼、三角翼,则可以使雷达反射波偏离雷达探测方向。
另外,如果使机翼的前后缘角度不同,可以让能量向不同的方向散射开;进一步还可以把机翼翼尖修圆,能够使行波最小,从而减小朝向雷达接收机的二次辐射信号。
2.1.2机身对飞机的隐身设计重点在于减缩飞机侧向RCS,它的大小决定了飞机突防时的通过性能。
对机身进行隐身设计的主要措施是利用机翼将机身尽可能遮挡及改变横截剖面,也可以采用机身与机翼融合的设计方法。
大后掠角和大展弦比机翼都能提供对机身的大面积遮挡。
另外,可采用取消外挂吊舱和使用内嵌式机舱等措施尽量减少散射源数量。
2.1.3尾翼采用内倾或外倾的双垂直尾翼是目前典型隐身飞机设计的主要特征之一,尾翼的倾斜角度是按照飞行高度和突防空域精心设计的,它可以更大限度地减小侧向进入的雷达波。
2.1.4进气道进气道是传统飞机的主散射点之一,在隐身飞机设计时,往往会将进气道内部设计成长而曲折的蛇形通道,防止发动机叶片的直接强反射,再配合以安装于管道内壁的碳质折流板,进一步吸收进入的少量入射波。
2.1.5部件组合体结合部存在的角反射体效应将2个或多个部件组合在一起时,由于组合体的雷达反射波相互间叠加、耦合、遮挡等作用,会在局部构成角反射体效应,例如飞机上立尾与平尾之间、外挂物与机体之间,这种效应一旦形成,则飞机的RCS将大大增加。
以成正交型的立尾和平尾为例,如两者构成了类似于角反射体的结构形式,其RCS将达到:。
式中:a为立尾与平尾之间结合部的长度;为探测雷达的波长。
典型情况下,此时RCS将是同样尺寸的球体RCS的600倍以上。
综合以上因素,可以看出外形隐身技术实现的主要重点:a)部件采用斜置外形设计,将电磁波向非主要威胁方向反射,这是降低飞机RCS的主要设计方法,包括倾斜式立尾、平板形表面机身或多面体机身、斜切进气口、斜切翼尖等措施。
b)用弱散射部件遮挡强散射部件,包括利用大后掠机翼、三角形机翼遮蔽机身的侧向散射,利用机身前端遮蔽进气口、改武器外挂为内挂等措施。
c)消除或兼容角反射器效应,避开耦合波峰,包括采用倾斜式或V型尾翼代替正交尾翼、合理设计倾斜角、机翼和机身表面融合过渡等措施;d)尽量消除面向主反射方向的表面台阶和缝隙,包括将舱门和舱口接缝斜置或锯齿化、提高接缝处电传导性等措施。
外形隐身技术实例如下：2.2材料隐身技术材料隐身技术，即目标采用吸波材料或透波材料，使目标不反射或少反射雷达波，降低目标的RCS，起到迷盲对方雷达的作用，从而提高生存能力和突防能力。
吸波材料，即吸收雷达波的材料，是靠雷达波在材料中感生的传导电流，产生磁滞损耗或介电损耗，使雷达波的电磁能转化为其他能散发掉，以达到衰减雷达波而减少RCS的目的。
吸波材料一般采用铅铁金属粉、不锈钢纤维、石墨粉、铝箔、炭黑、陶瓷电解质和铁氧体等具有特殊电磁性能的吸波剂物质来制作。
吸波材料在实用上又可分为涂敷型和结构型两大类高分子复合材料。
涂敷型材料是以树脂型和橡胶型等高分子溶液或乳液为基料，把吸波剂按一定配比加入其中而制成的。
涂敷型材料涂敷于飞机表面，能减少RCS，起到吸波作用。
涂敷型材料的特点是工艺简单，使用方便，易于更换。
缺点是增加附加重量，耐高温性能差，剥离强度低，频带窄和表面粗糙等。
结构型材料是把吸波剂按一定的配比，直接混入到油漆、橡胶等高分子粘合剂中，制成板。
材或型材。
因此这种材料既具有隐身性能，又可作为结构部件使用，实际上是一种有隐身性能的先进复合材料，它重量轻、强度大、韧性好，又具有吸波性能，用它制造飞机的机身和机翼蒙皮，能够大大减小飞机的RCS。
透波材料是对雷达波“透明”的材料，它对雷达波的反射性能与空气接近，入射的雷达波几乎完全透射，从而减小目标的RCS。
武器中无需金属的部件，可使用透波材料。
表面缺陷自身散射(RcS)的减缩缝隙的RCS与其几何参数(长、宽、高)及填充材料的特性有关。
缝隙用RAM填充后，其RCS会降低，对这种RAM的电性能指标及要求有待研究具体介绍金属化涂料和红外顶层材料。
面行波后向散射(RCS)的减缩缝隙填充RAM后，对前向行波呈现的终端阻抗改变，反射回来的后向行波的幅度变化。
目标表面涂覆RAM后，表面行波会受到抑制，RAM对表面行波的抑制效果用参量db/m来表征。
在频率高的波段，行波的影响小，不重要。
在频率低的波段，行波的影响大。
下面详细介绍两种材料2.2.1金属化涂料用于复合材料部件的外表面及表面缝隙等不连续处，反射电磁波，阻止电磁波进入复合材料的内部，使其内部结构、金属元件等不被雷达看见，以减少复合材料部件的RCS。
被金属化涂料覆盖的部件的RCs则由部件的外形决定，与部件的内部结构无关。
可以起到屏蔽作用。
金属化涂料的表面电阻应小于20~30Ω，对应的反射系数则大于1~2dB。
2.2.2红外顶层涂料机载红外搜索跟踪系统(IRST)对战斗机的前向探测距离可达185km，与机载雷达的作用距离相近，机载前视红外系统(FLIR)对目标的识别距离达到68km~117km，红外成像导引头的截获距离达20krn左右，这些红外探测、跟踪、制导系统，已对目标形成了严重的威胁，对红外隐身提出了迫切的需求。
探测系统对点源目标的作用距离R与目标的红外辐射强度J和大气传输特性乘积的平方根成正比，目标的红外辐射强度J与目标材料的红外发射率成正比，与目标温度T的4~6次方成正比。
因此冷却、降温、遮挡是红外隐身的主要技术途径，降低发射率也有明显作用。
将红外顶层涂料理解为低红外发射率材料在3um~5um、8um~14um波段具有低的发射率。
2.3其他隐身技术2.3.1红外无源隐身技术对于红外无源隐身技术，主要是通过降低和改变飞机的红外辐射特征，而飞机的红外辐射特征主要有四点:(a)飞机发动机热部位的辐射;(b)飞机喷气流辐射;(c)飞机蒙皮的热辐射;(d)飞机对阳光辐射的反射。
根据飞机的红外辐射特征，要实现红外隐身，可从以下几方面考虑:(1)降低发动机尾喷管和排气尾焰等辐射体的温度来降低飞机的辐射功率。
具体实施是利用热屏蔽或冷却的方法;(2)利用红外隐身涂层涂敷于飞机表面，抑制飞机的红外辐射。
从红外辐射的四个特征来看，除了(b)外，其余3种都与飞机表面涂层有着密切的关系。
因此红外隐身涂料可以有效地降低飞机的红外特征或改变红外辐射方向。
红外隐身涂料的研究，国内外都有许多报道，并且有些涂层已应用于新型的飞机上;(3)采用外形技术，如施流式二元喷管技术等手段来降低飞机红外辐射的强度;(4)调节红外辐射的传输过程。
通常采用在结构上改变辐射的传输方向，如在武装直升飞机上采用遮挡技术，或者在传输过程中增加对飞机红外辐射的吸收、反射和散射(如安装有效的红外抑制装置等)。
力求使红外隐身技术在传输过程中改变辐射的主要方向并降低红外辐射强度;(5)改变飞机的红外辐射特征。
着眼于研究飞机的红外辐射的光谱特性，努力改变飞机的红外辐射波段，使其处于红外制导导弹的有效响应波段之外，使敌方探测器失效，以达到红外隐身的目的。
无论从理论上还是从实际上看，飞机都不可能在红外信号上做到完全隐身。
而且由于现代红外探测技术的发展，“热点”探测技术已相当成熟，红外跟踪系统已从“热点”跟踪向成像扫描过渡，信息量大为增加且已达到相当高的灵敏度。
这些高技术都给红外无源隐身技术带来更大的困难。
相比之下有源红外干扰技术简单易行。
2.3.2红外有源干扰技术红外有源干扰，是有意识地利用红外装置发射红外辐射，人为地施放干扰。
在美国，红外干扰技术发展很快，在战斗机上安装了红外干扰装置，依赖从飞机上发射诱饵弹进行红外干扰。
一些慢速飞行的低空飞机则装有红外干扰器，使其能逼真地模拟飞机发动机喷管和尾焰的红外辐射特征，从而吸引红外制导导弹。
美国最近研制的红外干扰器增添了附加调速率，以便能迅速发射调制型红外干扰信号，而且还可以改变辐射脉冲形状和速度，以对付各种新型导弹。
前苏联的红外干扰技术也取得了很大的成就，已研制出的红外诱惑系统，能读出敌方红外传感器信号，然后迅速发出对抗信号，对敌方进行欺骗和干扰。
2.3.3激光隐身技术近年来，激光技术发展迅速，军用激光器件(如激光测距机、激光制导武器、激光雷达等)相继问世。
由激光制导的炸弹，其投掷精度和作战能力达到了惊人的地步，以致于到了一旦发现就会被击中，被击中就会被摧毁的时代。
激光具有高的方向性、单色性、相干性，激光探测器通过接收目标反射回波来工作。
与雷达探测相似，是属于有源探测。
因此其隐身技术也相似。
其中激光隐身涂料是激光隐身技术的重要组成部分。
它至少有三大优点:应用广、使用方便、经济。
可涂敷在动态或静态的目标上，有可能制成各种迷彩色，从而达到伪装的目的。
也可涂在织物上面，制成特殊的激光隐身服、激光罩等等，是很有前途的自身防护手段之一。
激光隐身涂料的最主要指标就是尽量降低其反射率。
目前各国正在积极研制中，并对其极其保密。
3、隐身技术发展方向3.1天线隐身飞机的机头一般装备有抛物面天线，或介质透镜天线，或板状相控阵天线，这类天线呈现大的RCS。
因此，对于敌方探测雷达来说，应把机头天线隐身掉;而对于己方雷达来说，机头天线作为电波的进出口部件而不能隐身掉。
这是天线隐身的难点。
目前，正在研究的金属天线罩技术，可对天线进行部分隐身。
机头天线附有金属天线罩之后，使具有己方雷达工作频率的雷达波畅通无阻，而使工作频率外的敌方雷达波不能通过金属天线罩而探测不到机头天线，达到部分频率上的天线隐身。
金属天线罩是特殊制成的。
在一块极薄的金属板上，先刻一定宽度、一定形状、一定排列次序的槽;再把刻有槽的金属板按照一定工艺卷成天线罩;然后罩在机头天线上。
金属天线罩的频率特性，即金属天线罩使哪些频率的电波通过，哪些频率的电波隔离的工作特性，取决于槽的宽度、形状、排列及金属片的厚度等因素。
描述这种因果关系的现代技术就是频率选择表面(FSS)技术。
正是由于它的天线隐身功能，使FSS技术身价倍增。
3.2蠕动波隐身当雷达波照射飞机时，除产生直接反射的散射波之外，还会产生在飞机蒙皮上流动的蠕动波。
蠕动波在流动的过程中，如果遇到接缝、板间隙缝、表面材料的突变处、或表面形状的突变处等时，能够产生增加飞机RCS的二次辐射。
蠕动波的二次辐射波与雷达波的直接散射波比较，虽然小得多，但当深层次地考虑飞机隐身时，必须考虑蠕动波的隐身。
蠕动波隐身通常这样进行:(1)使蠕动波在到达缝隙和突变处前明显减弱。
这通过在表面上使用吸波材料来达到;(2)通过采用导电材料来弥合缝隙，或通过机械紧密配合，使尽可能地缩小缝隙，直至消除缝隙;(3)采用自适应机翼。
自适应机翼与常规机翼不同，没有常规的副翼、襟翼及其他扰流片，采用能够灵活弯曲到所需位置而不留缝隙的前缘和后缘。
它的上下表面都没有突变点。
因此，与常规机翼比，自适应机翼所产生的蠕动波效应要小得多。
3.3新型隐身材料传统的泡沫型雷达吸波材料，对微波暗室或其他大型需要吸波的场所来说，也许用起来满意，但对于隐身飞机来说，用起来就显得笨重了。
铁氧体吸波材料可用于飞机隐身，但受限于它的两大缺点:一是太重;二是频带窄。
因此，开发研制新型吸波材料是目前飞机隐身工作的重点之一。
80年代后期，一种先进的多层吸波材料投入使用。
这种材料由三层组成。
外层和内层部分地反射雷达波，中间层由耗能介电材料制成，用来抑制来自内层的反射能量。
最近，在此基础上，正在研制一种更新型的吸波材料)))电路模拟型吸波材料。
电路模拟型吸波材料的中间层不是耗能介质片，而是有规律地涂有导电几何图形的基底材料片。
电路模拟型吸波材料虽然设计复杂，计算量大，但吸波性能好。
4、结束语有隐形就有反隐形，随着对隐形技术的不断了解，各个国家同时也在不断寻求反隐形的技术。
虽然隐形飞机的材料和形状十分巧妙，但是还是不可避免地在雷达上会留下一点痕迹。
可以预测，随着隐身技术和反隐身技术的发展，在未来战场上，隐身和反隐身作战将逐渐趋于平衡。
参考文献：1.南京航空航天大学测试工程系顾月清，陶宝祺《隐身技术在飞机上的应用》2.中国航空工业发展研究中心陈益邻，张红吸《新一代隐身飞机用隐身材料》3.国防科技大学马井军，赵明波，张开锋《飞机隐身技术及其雷达对抗措施》20094.西北工业大学蔺国民，孙秦空军工程大学李艳华，陈东林《隐身飞机综述》20055.国防科技大学电子科学与工程学院朱长征《飞机的隐身技术现状及发展趋势》20016.哈尔滨工业大学航天学院航天工程系李南《外形设计对飞机隐身性能影响分析》2007。