军迷圈

F22隐身性能比歼20战机好一百倍?这个说法存在基本错误

军迷圈

关注

文|云上的空母

有观点认为,F-22战斗机的隐身性能大大优于歼-20,两者相差一百倍左右,但事实真的是这样吗?凡是讨论隐身飞机时总要涉及RCS的概念,RCS定义为雷达反射截面积,师雷达照射到一个物体上之后,衡量反射回来的雷达波的多少的一个值,用面积来表示。面积越大,表示可以越远发现目标。但是对于一个不规则物体来说,雷达波从不同角度照射时RCS是不同的,而雷达波波段不同,RCS也不同,所以常说的F-22飞机RCS=0.0001平米,且相当于歼-20的百分之一是一种不严谨的说法。

图1是著名的全球安防网站、美国空军和俄罗斯对各类飞机RCS的公布、估算值,可见俄国人总是高估美国人的数据,美国人也总是高估俄国人的数据,这些数据也不定谁对谁错,而是可能故意选取了一些典型值。

图2是台湾“中科院”公布的歼-20RCS分布,由图可见,歼-20正面隐身效果最好,在侧面和非隐身飞机在一个数量级,而在后方,其RCS几乎与大型飞机在一个级别,也就是说敌人若处于歼-20的侧方和后方,该飞机几乎是不隐身的。

一般飞机的主要RCS来源是镜面反射,这是由飞机的外形决定的,但由于镜面反射的RCS变化较大,可以先将其设置为0,先估算其他方面的RCS,这些方面包括:

边缘绕射

无论机翼如何设计,在机翼边缘总会存在与入射雷达波尺寸类似的结构,RCS可以按照圆柱体来计算,以F-22为例,主翼、垂尾、进气道的前缘和机头棱边都会产生RCS。现代战机主机翼一般会后掠40°到60°,RCS会比这些圆柱体几何截面积小十倍,而如果雷达波从侧面照射又会大出一个数量级。综合来看,所有飞机由于边缘绕射造成的的RCS都会在0.01~1平米之间(X波段雷达波不同方向照射),使用雷达吸波材料后,该值变为0.0001~0.001平米之间。如果照射的是L波段雷达,则该值提高一个数量级,在0.001~0.01平米之间。

各类天线:

机载各类电磁波天线为了探测效果好,一般会设置会雷达波共振的尺寸并在战机上开一些窗口,从而也会让对手雷达更容易探测,这些窗口尺寸在1-10cm之间,且不能使用吸波材料,必须外露,RCS数量级在0.00003~0.003平米之间。

光电窗口:

现代战机都配备光电探测窗口,这也是巨大的RCS来源,在没有处理的情况下,雷达波会穿透光电系统的窗口,在其中反射回去成为RCS重要来源,这些设备几何尺寸一般在0.01~0.1平米。例如歼-20的下方的光电窗口,F-35的光电窗口采取内埋式,不存在这一问题,但窗口和机体的过渡会造成边缘绕射,也无法做到完美。在采取最好的吸波材料后,这个RCS数量会降低两个数量级,达到0.0001~0.001平米之间。

其他传感器

如果飞机有外露的传感器,而这些传感器的尺寸也一般和X波段波长接近,那么就会产生共振,让RCS增大100倍左右。如苏-35的大气数据探测器几根就可以达到0.01~0.1平米,但这个RCS同样可以被涂料所降低。

表面缝隙

飞机表现的缝隙一般在毫米级,这在L和X波段上产生的RCS并不明显。但随着毫米波段在新型战机和空空导弹上的配装,就有可能落入共振区,产生较大的RCS,一个飞机上的缝隙对RCS的贡献甚至可以超过1平米,只有采取新型宽谱隐身涂料才能降低。

根据以上原则可以估算出几种主要飞机的RCS下限,F-22没有光电窗口,下限应该是0.001平米,苏-57有该窗口,下限是0.01平米,这还是没考虑镜面反射时的估计。可见F-22号称的0.0001平米RCS大有吹牛之嫌,可能仅仅是某一个方向的极值。

接下来就要考虑镜面发射,也只估计下限,这个数值可以由飞机的几何面积为基础修正得来,例如苏-35在80到100°方向,RCS在40平米左右,而在0~80°该值为10-30平米之间。理想隐身飞机的外形可以将雷达波都反射到不重要的方向,在机头方向降低4个数量级的RCS,使用吸波材料后,降低5-6个数量级,也就是下限为0.0001~0.001平米之间,而在40°方向则在0.001~0.01平米之间。

总的来说,最理想的隐身战机RCS正面下限是0.001平米,而其他方向约为0.01~0.1平米之间。而对有光电探测装置的战机,正面下限是0.01平米,其他方向在0.1~1平米之间。

图5

对应现有的战机即是:

F-22战机:正面0.001平米,其他0.01~0.1平米之间。

F-35、歼-20、T-50:正面0.01平米,其他0.1~1平米之间。

B-2:正面0.0001~0.001平米,其他0.001~0.01平米之间。

需要说明的是,B-2虽然体积比战斗机大,但这种飞机是纯隐身外形,没有考虑任何机动性,而且可以涂覆更多隐身涂料,大曲率前缘机翼也能减少绕射,因此反而RCS比F-22还要低一个数量级。

加载中...