飛機(jī)隱身技術(shù)論文樣本

誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：本人所呈交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師指引下獨(dú)立進(jìn)行研究所獲得成果。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用她人已經(jīng)刊登或未刊登成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容外，不包括任何其她個(gè)人或集體已經(jīng)刊登或在網(wǎng)上刊登論文。特此聲明。論文作者簽名：日期：12月04日

摘要本文討論了當(dāng)代隱身飛機(jī)所運(yùn)用幾種慣用種隱身技術(shù),重點(diǎn)簡(jiǎn)介了雷達(dá)隱身技術(shù)、紅外隱身技術(shù)、視頻隱身技術(shù),簡(jiǎn)要闡明它們隱身原理和隱身技術(shù)。并且簡(jiǎn)介了新型隱身材料和新型飛機(jī)隱身技術(shù)發(fā)展，最后闡述了國(guó)外飛機(jī)隱身技術(shù)最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。核心詞：隱身飛機(jī)、雷達(dá)隱身技術(shù)、紅外隱身技術(shù)、視頻隱身技術(shù)AbstractThisarticlediscussestheuseofmodernstealthaircraftseveralcommontypesofstealthtechnology，radarstealthtechnology，infraredstealthtechnology，videostealthtechnology，abriefdescriptionoftheprinciplesoftheirstealthandstealthtechnology.Anddescribesthedevelopmentofnewmaterialsandnewstealthaircraftstealthtechnology，andfinallydiscussthelatestdevelopmentsandtrendsofforeignaircraftstealthtechnology.Keywords：Stealthaircraft，stealthtechnology，infraredstealthtechnology，stealthtechnologyvideo目錄引言 61.隱身飛機(jī)浮現(xiàn) 62.飛機(jī)隱身技術(shù)及原理 72.1雷達(dá)隱身技術(shù) 72.1.1雷達(dá)隱身技術(shù)原理 72.1.2雷達(dá)外形隱身技術(shù) 82.1.3雷達(dá)材料隱身技術(shù) 92.2紅外隱身技術(shù) 92.2.1紅外隱身原理 102.2.1紅外隱身技術(shù)途徑 112.3視頻（可見(jiàn)光）隱身技術(shù) 112.4激光隱身技術(shù) 122.5聲波隱身技術(shù) 133.正在摸索新型隱身材料與技術(shù) 143.1新隱身材料 143.2幾種正在摸索新型隱身技術(shù) 15總結(jié) 16參照文獻(xiàn) 16引言所謂隱身飛機(jī)（stealthaircraft），就是運(yùn)用各種技術(shù)削弱雷達(dá)反射波、紅外輻射等特性信息，使敵方探測(cè)系統(tǒng)不易發(fā)現(xiàn)飛機(jī)。當(dāng)前，飛機(jī)隱身辦法重要有如下三個(gè)方面：一是減小飛機(jī)雷達(dá)反射面，從技術(shù)角度講，其重要辦法有設(shè)計(jì)合理飛機(jī)外型、使用吸波材料、積極對(duì)消、被動(dòng)對(duì)消等；二是減少紅外輻射，重要是對(duì)飛機(jī)上容易產(chǎn)生紅外輻射部位采用隔熱、降溫等辦法；三是運(yùn)用隱蔽色減少肉眼可視度。隱身飛機(jī)浮現(xiàn)國(guó)外隱身技術(shù)研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間，來(lái)源于德國(guó)，發(fā)展于美國(guó)，并擴(kuò)展到英國(guó)、法國(guó)、俄羅斯及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。迄今為止，美國(guó)已研制出各種隱身飛機(jī)，其中F-117A隱身戰(zhàn)斗機(jī)、B-2A隱身轟炸機(jī)和F-22先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)隱身戰(zhàn)斗機(jī)是隱身飛機(jī)家族中杰出代表，它們均采用了不盡相似隱身技術(shù)，代表了飛機(jī)隱身技術(shù)不同發(fā)展階段。當(dāng)前美國(guó)隱身飛機(jī)技術(shù)處在國(guó)際領(lǐng)先地位，俄、德、法、英、瑞典、加拿大和日本等國(guó)家對(duì)隱身飛機(jī)研究也在迅速發(fā)展中?，F(xiàn)役隱身飛機(jī)中，只有F-117A和B-2A通過(guò)戰(zhàn)爭(zhēng)檢查，它們被證明是技術(shù)性能卓越、作戰(zhàn)功能強(qiáng)大、具備超級(jí)突防能力作戰(zhàn)飛機(jī)。2.飛機(jī)隱身技術(shù)及原理2.1雷達(dá)隱身技術(shù)2.1.1雷達(dá)隱身技術(shù)原理雷達(dá)隱身技術(shù)是以電磁波散射理論為基本,為了不被雷達(dá)發(fā)現(xiàn),最有效辦法是減少飛行器雷達(dá)截面積RCS。即采用各種辦法使目的在雷達(dá)探測(cè)波束照射范疇內(nèi)具備極小雷達(dá)截面積,大幅度減少可被敵方雷達(dá)接受機(jī)截獲電磁波能量,使雷達(dá)對(duì)目的探測(cè)距離縮短,從而達(dá)到隱身目。雷達(dá)最大探測(cè)距離與RCS關(guān)系可用下式表達(dá):(2.1)式中Pt為雷達(dá)發(fā)射功率；Pr為雷達(dá)接受功率；Gt為雷達(dá)天線增益；λ為雷達(dá)工作波長(zhǎng)；σ為目的雷達(dá)散射截面積。假設(shè)某雷達(dá)在σ=1000時(shí)，Rmax=100，則可以進(jìn)一步得到RCS減縮與雷達(dá)作用距離下降對(duì)比狀況（見(jiàn)表2.1）：表2.1：RCS縮減與雷達(dá)作用距離下降比較σ10005001005010510.50.1Rmax(%)10084.156.247.331.626.617.81510表2.2：幾種典型飛機(jī)RCS機(jī)種B-52“海盜旗”FB-111F-4米格-21蘇-27“陣風(fēng)”DB-1BB-2AF-22F-117ARCS(m2)10015764320.750.10.050.0252.1.2雷達(dá)外形隱身技術(shù)氣動(dòng)力容許條件下，變化飛行器外形，使其在特定照射角度范疇內(nèi)明顯減少特定照射角度范疇內(nèi)RCS技術(shù)成為外形隱身技術(shù)。抱負(fù)平板最大RCS為:（2.2）其中:A=lw；一波長(zhǎng)；l一平板長(zhǎng)度；w一平板寬度；如考慮雷達(dá)波束函數(shù)和雷達(dá)探測(cè)目的方位角，雷達(dá)相應(yīng)在平板上RCS為：(2.3)-抱負(fù)平板最大RCS；一波長(zhǎng)；一偏離平板垂線夾角。把(2.2)帶(2.3)入化簡(jiǎn)得:(2.4)在偏離垂線角度上觀測(cè)平板時(shí)，它最大RCS為:(2.5)從(2.5)式可見(jiàn)，偏離平板垂線夾角職越大，主平板越小。這也是外形設(shè)計(jì)隱身根據(jù)。其采用辦法普通如下：1飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)尾和機(jī)身之間結(jié)合都是能產(chǎn)生角反射器效應(yīng)部位，可采用翼身融合體構(gòu)造，V型尾翼或傾斜式雙立尾構(gòu)造等辦法。2變后向散射為非后向散射，采用后掠翼和三角翼構(gòu)造對(duì)付正前方入射光。3用邊沿衍射代替鏡面反射，盡量使機(jī)上導(dǎo)致鏡面反射某些平滑，使之形成邊沿衍射而無(wú)強(qiáng)反射。4用平板外型代替曲面外形，減少散射源數(shù)量?？蓪w機(jī)機(jī)身、短艙等處向扁平方向壓縮或做成近似三角形機(jī)身。 如圖2.1，用傾斜平板構(gòu)成多面體機(jī)身代替常規(guī)二次曲面機(jī)身，可將入射到機(jī)身雷達(dá)波大某些能量偏轉(zhuǎn)到在一定角度范疇內(nèi)，雷達(dá)接受不到方向上，雷達(dá)接受到只是很弱回波e，因而可明顯減少機(jī)身RCS。圖2.12.1.3雷達(dá)材料隱身技術(shù)重要是指采用可以吸取或透過(guò)雷達(dá)波涂料或復(fù)合材料,使雷達(dá)波有來(lái)無(wú)回、多來(lái)少回,從而減少目的雷達(dá)截面積,達(dá)到相對(duì)雷達(dá)隱身目。雷達(dá)隱身材料重要分為雷達(dá)吸波材料和雷達(dá)透波材料。雷達(dá)吸波材料,又名微波吸波材料,其基本原理是通過(guò)某種物理作用機(jī)制將雷達(dá)波能量轉(zhuǎn)化為其他形式運(yùn)動(dòng)能量,并通過(guò)該運(yùn)動(dòng)耗散作用而轉(zhuǎn)化為熱能,使目的雷達(dá)截面積減少。雷達(dá)透波材料是對(duì)電磁波不發(fā)生作用而對(duì)其保持透明狀態(tài)非金屬類(lèi)型復(fù)合材料。2.2紅外隱身技術(shù)紅外隱身技術(shù)是減少或變化目的紅外輻射特性,以減少被紅外探測(cè)器探測(cè)概率技術(shù)。通過(guò)改進(jìn)構(gòu)造設(shè)計(jì)和應(yīng)用紅外物理學(xué)領(lǐng)域研究成果來(lái)衰減、吸取目的熱輻射能量,使紅外探測(cè)設(shè)備難以探測(cè)到目的。2.2.1紅外隱身原理從紅外物理學(xué)可知，物體紅外輻射能量由斯蒂芬一玻爾茲曼定律決定：(2.6)式中，為物體輻射發(fā)射量，為玻爾茲曼常數(shù)，為物體比輻射率，為物體絕對(duì)溫度?？梢?jiàn)物體輻射紅外能量不但取決于物體溫度，還取決于物體比輻射率。溫度相似物體，由于比輻射率不同，在紅外探測(cè)器上顯示出不同紅外圖像。另一方面，為減少目的表面溫度，熱紅外偽裝涂料在可見(jiàn)光和近紅外還具備較低太陽(yáng)能吸取率和一定隔熱能力，以使目的表面溫度盡量接近背景溫度，從而減少目的和背景輻射對(duì)比度，減小目的被探測(cè)概率。紅外探測(cè)系統(tǒng)能探測(cè)目的最大距離為：（2.7）式中：—目的輻射強(qiáng)度；—大氣透過(guò)率；—光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值孔徑；—探測(cè)器探測(cè)率；—瞬時(shí)視場(chǎng)；—系統(tǒng)帶寬；—信號(hào)電平；—噪聲電平。在(2.7)式中，第一項(xiàng)反映了目的紅外輻射特性和大氣傳播特性，第二項(xiàng)反映了紅外探測(cè)系統(tǒng)中光學(xué)系統(tǒng)特性，第三項(xiàng)反映了紅外探測(cè)系統(tǒng)中探測(cè)器特性，第四項(xiàng)反映了紅外探測(cè)系統(tǒng)中系統(tǒng)特性和信號(hào)解決特性。紅外隱身目重要是減少公式中第一項(xiàng)各項(xiàng)取值，即目的紅外隱身應(yīng)涉及二方面內(nèi)容，一是變化目的紅外輻射特性，即變化目的表面各處輻射率分布；二是減少目的紅外輻射強(qiáng)度，即普通所說(shuō)熱抑制技術(shù)；三是調(diào)節(jié)紅外輻射傳播途徑(這涉及光譜轉(zhuǎn)換技術(shù))。2.2.1紅外隱身技術(shù)途徑采用散熱量小發(fā)動(dòng)機(jī),隱身飛機(jī)大多采用渦輪電扇發(fā)動(dòng)機(jī),它是在普通渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)基本上加裝由渦輪帶動(dòng)電扇和一種外涵道。與渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)相比,渦輪電扇發(fā)動(dòng)機(jī)具備高速飛行時(shí)推力大、不加力時(shí)排氣速度低、推動(dòng)效率高、噪聲小等長(zhǎng)處,從而使飛機(jī)隱身性能得以改進(jìn)。F-117、B-2、F-22等隱身戰(zhàn)機(jī)都選用渦輪電扇發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置。采用隔熱材料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行隔熱,用金屬石棉夾層材料制成發(fā)動(dòng)機(jī)艙襯里,以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行隔熱,防止發(fā)動(dòng)機(jī)熱量傳給機(jī)身使飛機(jī)紅外特性增長(zhǎng)。改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管設(shè)計(jì),當(dāng)前某些武裝直升機(jī)在排氣管上加裝隔熱罩,從而有效減少了紅外輻射特性,如RAH-66“科曼奇”武裝偵察直升機(jī)。在飛行器表面涂敷紅外涂料。采用閉合回路冷卻系統(tǒng)等,當(dāng)前大多數(shù)飛機(jī)都簡(jiǎn)樸地把座艙和電子設(shè)備匯集熱散發(fā)出去,但是隱身飛機(jī)則采用閉合回路冷卻系統(tǒng),它能把載荷設(shè)備(如座艙和機(jī)載電子設(shè)備等)產(chǎn)生熱傳給燃油,以減少目的熱輻射,這是SR-71“黑鳥(niǎo)”飛機(jī)最早采用一種開(kāi)拓性技術(shù)。2.3視頻（可見(jiàn)光）隱身技術(shù)視頻隱身又稱(chēng)可見(jiàn)光隱身，就是減少軍事裝備自身目的特性，使敵方可見(jiàn)光相機(jī)、電視攝像機(jī)等光學(xué)探測(cè)、跟蹤、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)不易發(fā)現(xiàn)目的可見(jiàn)光信號(hào)。采用可見(jiàn)光隱身技術(shù)目，是通過(guò)減少目的與背景之間亮度、色度和運(yùn)動(dòng)對(duì)比特性，達(dá)到對(duì)目的視覺(jué)信號(hào)控制，以減少可見(jiàn)光探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目的概率。當(dāng)前可見(jiàn)光隱身技術(shù)有：1特殊照明系統(tǒng)。這是一種積極偽裝手段，沿著機(jī)翼前緣和發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩邊沿安裝某些將光束密封起來(lái)燈，通過(guò)控制燈光強(qiáng)度，使飛機(jī)與天空背景渾然一體，以對(duì)抗可見(jiàn)光探測(cè)設(shè)備。2適當(dāng)顏色。在正常光照條件下，飛機(jī)同天空背景亮度差別與飛機(jī)飛行高度密切有關(guān)。飛行高度越高，亮度差別越大。對(duì)于不同飛行高度飛機(jī)涂以不同顏色，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)視頻隱身。3奇異蒙皮。美空軍正在實(shí)驗(yàn)一種亮度和顏色可調(diào)蒙皮，其變化由裝在飛機(jī)各個(gè)側(cè)面可見(jiàn)光傳感器控制。這種蒙皮是用能吸取雷達(dá)波電磁傳導(dǎo)性聚苯胺基復(fù)合材料制造，在不充電時(shí)，它是透光，可同步變化亮度和顏色。使用這種蒙皮飛機(jī)，在飛行中從上往下看它，其上部顏色與它下面地表主體顏色相近；從下往上看它，其底部顏色與天空背景一致；蒙皮充電時(shí)，能散射雷達(dá)波，使跟蹤雷達(dá)探測(cè)距離縮短一半。美國(guó)空軍正在實(shí)驗(yàn)另一種蒙皮稱(chēng)為“閃爍蒙皮”，它運(yùn)用一種特殊涂料，可使飛機(jī)反射可見(jiàn)光和自身輻射紅外光產(chǎn)生閃爍，以此干擾來(lái)襲導(dǎo)彈可見(jiàn)光。4電致變色薄膜。這是一種通電后能變色聚合物薄膜，在不同電壓下會(huì)發(fā)出藍(lán)、灰、白等不同顏色光，還可顯現(xiàn)出濃淡不同色調(diào)。把這種薄膜貼在飛機(jī)表面，通過(guò)控制電壓大小，便能使飛機(jī)顏色與天空背景一致。5.煙幕遮蔽。2.4激光隱身技術(shù)激光隱身從原理上與雷達(dá)隱身有許多相似之處，它們都以減少反輻射面為目，激光隱身就是要減少目的激光反射截面，與此關(guān)于是減少目的反射系數(shù)，及減小相對(duì)于激光束橫截面區(qū)有效目的區(qū)。當(dāng)前辦法有：消除可產(chǎn)生角反射效應(yīng)外形組合飛機(jī)機(jī)翼機(jī)尾和機(jī)身之間組合都是能產(chǎn)生角反射器效應(yīng)部位，可采用翼身融合體構(gòu)造；型尾翼和傾斜式雙立尾構(gòu)造辦法美國(guó)F-117改進(jìn)型戰(zhàn)斗機(jī)就具備機(jī)翼機(jī)身均勻過(guò)渡構(gòu)造，具備寬加厚中段和相對(duì)短外翼，沒(méi)有垂直尾翼，有效地增強(qiáng)了隱身能力。變后向散射為非后向散射采用傾斜式雙立尾對(duì)付側(cè)向入射光；采用后掠角和三角翼構(gòu)造對(duì)付正前方入射光，這樣就減小了前方和側(cè)向激光反射截面用邊沿衍射代替鏡面反射盡量使機(jī)上可導(dǎo)致鏡面反射某些平滑，使之形成邊沿衍射而無(wú)強(qiáng)反射，削弱回波信號(hào)。用平板外形代替曲邊外形激光散射截面大小與目的幾何面積直接關(guān)于對(duì)兩個(gè)投影面積相似物體，平板散射截面積比球體小四個(gè)數(shù)量級(jí)因而可將飛機(jī)機(jī)身短艙等處向扁平方向壓縮，搞成近似三角形機(jī)身。縮小飛機(jī)尺寸，減少散射源數(shù)量等。2.5聲波隱身技術(shù)聲波隱身技術(shù)，也稱(chēng)為聽(tīng)覺(jué)隱身技術(shù)。隱身武器應(yīng)具備低聲特性信號(hào)隱身特點(diǎn)，以用來(lái)對(duì)抗性能和種類(lèi)日趨完善防御探測(cè)系統(tǒng)。飛行器作為重要武器系統(tǒng)之一，它噪聲重要由螺旋槳／旋翼旋轉(zhuǎn)和渦流噪聲，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣、排氣、燃燒噪聲，機(jī)體空氣動(dòng)力尾流噪聲以及渦流噪聲等聲源構(gòu)成。針對(duì)噪聲源，可應(yīng)用如下減少噪聲辦法：1.減震構(gòu)造：通過(guò)采用品有減震作用蜂窩夾層構(gòu)造或鑲?cè)霚p震材料，減少噪聲源引起噪聲。2.整流構(gòu)造：設(shè)計(jì)由許多流線型葉片構(gòu)成隔柵，糾正氣流不均勻流動(dòng)，減少高頻諧振。3.吸聲構(gòu)造：以吸聲材料制成密集角錐，可以有效地吸取產(chǎn)生噪聲。減少噪聲辦法有時(shí)與減少RCS辦法及抑制紅外輻射辦法是結(jié)合。3.正在摸索新型隱身材料與技術(shù)3.1新隱身材料1寬頻帶吸波劑當(dāng)前使用隱身吸波材料中磁性吸取劑,存在吸取頻帶窄、密度大、不易維護(hù)缺陷。各軍事強(qiáng)國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)新吸波劑:如美國(guó)開(kāi)發(fā)一種電磁波吸取劑,在受到雷達(dá)波照射時(shí),其原子會(huì)進(jìn)行一種輕微而短暫重新排列，從而吸取電磁能量，它可使雷達(dá)波衰減80%,但密度只是鐵氧體材料10%。2高分子隱身材料如光功能高分子材料能對(duì)光進(jìn)行透射、吸取、轉(zhuǎn)換,一某些材料在光作用下可以變色,在飛機(jī)等兵器和平臺(tái)紅外隱身和可見(jiàn)光隱身領(lǐng)域?qū)⒋箫@身手。3納米隱身材料當(dāng)材料尺寸達(dá)到納米級(jí)時(shí),會(huì)呈現(xiàn)小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、隧道效應(yīng)、表面和界面效應(yīng),從而呈現(xiàn)出奇特電、磁、光、熱等特性,使某些納米材料具備極好、極寬吸波特性。如美國(guó)研制出“超黑粉”納米吸波材料對(duì)雷達(dá)波吸取率達(dá)99%。4手征材料所謂手征是指一種物質(zhì)與其鏡象不存在幾何對(duì)稱(chēng)性且不能通過(guò)任何操作使與鏡象相重疊。研究表白具備手征特性材料能減少入射電磁波反射并能吸取電磁波。如在基體材料中摻雜手征構(gòu)造物質(zhì)形成手征復(fù)合材料可完畢對(duì)雷達(dá)波吸取。5.智能隱身材料智能隱身材料是一種具備感知功能、信息解決功能、自我指令并對(duì)信號(hào)做出最佳響應(yīng)功能材料,這種材料為在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)智能型隱身提供了也許。它模仿“變色龍”具備自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境變化長(zhǎng)處。如給機(jī)表面噴涂智能材料薄膜層,它能自動(dòng)檢測(cè)和變化表面溫度,控制機(jī)紅外輻射特性。3.2幾種正在摸索新型隱身技術(shù)1仿生學(xué)隱身技術(shù)自然界上許多動(dòng)物均有天生隱身本領(lǐng),為人類(lèi)研究隱身技術(shù)提供了新思路。例如“變色龍”能依照環(huán)境隨時(shí)變化自身顏色以實(shí)現(xiàn)隱身;海鷗和燕八哥形體大小相近,但實(shí)驗(yàn)證明海鷗雷達(dá)截面積比燕八哥大200倍。2等離子體隱身技術(shù)實(shí)驗(yàn)證明,在飛機(jī)等表面形成等離子體層時(shí),雷達(dá)波遇到這層特殊氣體時(shí)會(huì)被吸取或折射,從而使反射到雷達(dá)接受機(jī)能量減少。等離子體隱身技術(shù)正是運(yùn)用這個(gè)原理,在飛機(jī)重要雷達(dá)散射面積區(qū)域運(yùn)用高功率微波產(chǎn)生等離子體以吸取或衰減