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歼20战机如何设计隐身座舱盖?雷达回波比小鸟还小 [复制链接]

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发表于 2020-3-1 09:21:25 |显示全部楼层

隐身战斗机最关键的要求是雷达隐身,因为雷达是现有传感器中,探测距离最远,而且可以全天候工作,这也是战斗机生存的大敌,如何做到雷达隐身,需要在飞机机身多个部件上大做文章,简单来说是外形设计非常重要,外加隐身涂料,才能完成这一使命,就隐身战斗机而言,影响雷达隐身的三大部件是进气道,座舱和雷达天线罩,其中雷达天线罩排在第一,进气道排在第二,座舱排在第三,座舱从迎风面积来说,占据整机并不大,但是在机头方向雷达反射面积贡献上却非常可观,可以达到10-15%,任何一款战斗机,座舱不做隐身处理的话,将不可能有任何隐身性能可言。

中国歼-20战斗机对隐身性能提出了很高的要求,正前方30度锥角,X波段火控雷达照射,整机量级在0.01-0.001平方米范围,分配到部件的要求就更低,就座舱盖而言雷达反射截面大体在0.001平米范围,这是一个非常难于实现的目标!但是歼-20战斗机最终实现了,比小鸟雷达反射截面还小,地面测试时没有发现飞机,但是一只小鸟站在飞机上才发现目标的奇迹!

歼-20战斗机竞标时,给的雷达反射截面要求0.1平米,最终缩小了几乎100倍!

如何做到雷达反射截面如此之小,要知道,歼7战斗机正前方雷达反射截面都有2-3平米,分给座舱差不多也有1平米,如何将座舱做到完美隐身,设计师想了很多办法,包括但是不限于!

首先座舱盖透明件表面镀制复合隐身膜系,屏蔽座舱腔体,减缩座舱散射,这是传统非隐身座舱最大的反射来源,另外一个 座舱盖外形采用低 RCS 菱形理论外形,在各威胁扇区内座舱盖均不会出现雷达波的镜面反射,大家都知道镜面反射会几千上万倍增加雷达反射截面,还有采用一体化结构方案,取消传统风挡和舱盖的分隔弧框,消除舱盖隔框台阶造成的定向前向反射,转变为集中倾斜方向定向散射!而且由于内部增加了支撑隔框,极大减轻了座舱盖透明件的重量,负担高达40%!

歼-20战斗机雷达隐身技术基本赶上了美国技术

还有 座舱盖前后缘采用大锯齿分合面方案;以及采用其它次强散射源控制技术,包括座舱盖缝隙和台阶的处理、表面涂覆隐身涂料等措施。

歼-20座舱盖研制中,也遇到了很多麻烦,其中一个是要做到良好的隐身性能,就要找到所有主要的雷达反射源和次要的雷达反射源,为此设计师不得一次又一次从多个角度一个个面,一条条线反复排查,最终确定“罪魁祸首”,而且在雷达隐身涂层上也遇到了很大的难题,雷达波隐身效果太好,则容易厚度太大,透光性能差,影响飞行前方火控区域视野,厚度小一些,又容易造成雷达隐身效果差,最终花了很长时间,找到了一个电磁性能和光学性能最佳兼容点

歼-20战斗机设计不容易,隐身没有外援,全靠自己

除了隐身之外,歼-20战斗机也在国内率先使用了监控管理技术,在歼-20座舱使用的过程中,各个系统组件可以容忍常规温度下一定的变形量,这对3.5米长,1米左右宽度的透明风挡来说,难度很大,要求不发生卡滞、不报警,能有效传输信号,无需人工调节,这是中国2代3代战斗机常见故障。

而且在极端温度环境下, 座舱盖产生较大变形时,超出了座舱盖系统的变形自适应范围, 在系统监控识别后, 座舱盖各系统组件必须能有足够且便捷的调节措施,将其调节到更优、更安全的范围, 以保证座舱盖顺利上锁和解锁, 以及各系统的功能不受影响,同时满足隐身对座舱盖活动间隙的要求。

在部队最关心的定期更换问题,由于采用了先进的数字化设计,座舱盖相对安装接口精度非常高,歼-20做到了座舱盖直接更换,而老一代战斗机,非常难于做到,需要大量的调试安装工作,这对地勤的要求和压力大大降低。

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