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2018

印度雷达能轻松识别中国隐身战机吗?(科普.原创)

沈海军

     近日,印度媒体报道称,中国歼-20战机隐身能力一般,印度空军苏-30MKI战机、“普通雷达站”均能轻松探测到。报道经过俄罗斯媒体转载后,在国内引发了强烈反响。

作为我国最先进的战机,歼-20战机超音速巡航、超视距打击、超机动、隐身能力优异,和美国最先进战机F-22、F-35比肩,跻身第五代机行列;特别是其出色的隐身能力,成为无数国人心中的骄傲。

那么,问题来了,中国精心打造的战机歼-20隐身性能就如此不济吗?竟然能被印度雷达轻易识别。到底是我们的歼-20隐身性能不好,还是印度的雷达太先进了呢?作为一名航空从业者,今天就让我们来聊聊这个话题。

1)隐身飞机何以躲过雷达识别?

雷达是当前远距离探测和跟踪目标的主要手段,对飞机安全构成的威胁最大,因此,我们通常所说的“飞机隐身”更多的指雷达隐身,而并非是人肉眼看不见。要回答上述问题,有必要交代一下隐身飞机的原理:

雷达发出高频电磁波射到物体上,物体把这个电磁波向各个方向反射,当然也有一部分反射回发射点(雷达),在雷达处再设一个接收装置就可接收到回波,这样根据回波便可以发现目标,见图1。

图1 雷达识别原理

为了躲避雷达的跟踪,当下的隐身飞机主要采用两种技术,即几何隐身和材料隐身。所谓“几何隐身技术”,就是通过机身形状的设计,使其在大部分的方向上降低反射率,这样雷达就很难捕捉到目标。所谓“材料隐身技术”,就是飞机表面覆吸波材料涂层,让雷达入射波尽可能地被吸波涂层所吸收,减少回波量,从而降低飞机被地面雷达站发现的概率。

图2显示的便是我国的歼-20。可以看出,该飞机表面“有棱有角”、乌黑,显然是做了精心的几何和材料雷达隐身设计。

图2 隐身歼-20飞机(腹下安装有龙勃透镜)

2)隐身飞机上为何常会加装龙勃透镜?

说完隐身飞机的原理,再说一种增强雷达反射波强度的“神器”-龙勃透镜。图3(左)显示的是一架执行训练任务中美国第五代隐身战机F-35,该飞机身上安装着4台龙勃透镜,见图中红圈标识。龙勃透镜的具体模样见图3(右)。

图3 外挂龙勃透镜的F35战机(左)与龙勃透镜(右)

 龙勃透镜到底是干什么用的呢?说白了,就是一种能将入射电磁波聚焦并沿射线原轨迹反射回去的电介质球形装置;它可以将照射来的电磁波汇聚,然后以更大宽度辐射出去,相当于变相增强了反射波的信号。一个小飞行器(或者隐身飞机)一旦携带了它,在雷达屏幕上会呈现出很大的影像,让人觉得是轰炸机之类的大目标。

众所周知,隐身战机雷达特征量(雷达截面积,RCS)非常小,很难被地面空管雷达发现,所以在和平时期转场和普通训练中,隐身战斗机一般都会安装龙勃透镜来增大自身雷达截面积,便于地面空管调度管理,避免发生空中相撞事故。不仅美国的隐身战机F-35、F-22会携带,我国的歼-20飞机同样,也经常会在机体表面加装龙勃透镜。

除上述作用外,龙勃透镜还另有一个作用,就是掩盖隐身战斗机的真实雷达截面积,避免暴露自己的隐身特性。譬如,美国F-22就曾安装着龙勃透镜飞行,在俄罗斯飞机的雷达上看起来该飞机与非隐身战斗机居然一样,于是身份就被隐藏了。尽管如此,像F-22这等隐身飞机一旦进入到作战以及实战演习中,则会恢复到完全无外挂(包括龙伯透镜)的隐身状态。

综上所述,龙勃透镜对于隐身飞机来说,不仅是个必要的飞行安全利器,还是一个保守该机雷达识别特征的设备,但却不是隐身飞机的“标配”。

3)印军雷达真地识别到歼-20了吗?

在印度的“报道”中,声称是印度空军的苏-30MKI战机雷达探测到了歼20。

图4 苏-30MKI战机N011M机载雷达

 苏-30MKI战机装备的是N011M无源相控阵机载火控雷达,见图4。该雷达对一般战机的探测距离为140千米,是10多年前的产品,性能在当下只能算一般,反隐身性能根本谈不上。值得注意的是,该报道中还谈到,印度普通雷达站无需什么升级也能发现。

这里,有两点被忽略了。一是近年来我国西南空中对抗演习的地点离中印边境一直保持一两千公里的距离,远超出了N011M雷达的探测范围。二是龙勃透镜针对的主要是高频段雷达,也就是战机火控雷达(如苏-30MKI雷达使用的X波段)、一般的地面跟踪雷达所常用的波段。而探测隐身飞机的有效手段,现在公认的是低频段雷达,也就我们常说的米波、半米波雷达。米波雷达可以发现隐身飞机,但无法定位,必须通过大型天线阵列来解决,该方案作为固定地点的基地防空雷达是可行的(见图5),但体型太大,尚无法装机作机载火控雷达使用。

图5 体型庞大的YLC-8B半米波反隐身雷达

通过以上分析,结论已经很清楚了。印军声称凭借高频段的普通雷达和苏-30MKI机载雷达识别了一两千公里之外的中国歼-20,简直是天方夜谭!!!!

不过,如果印度非要说苏-30MKI观测到了歼-20的行踪,那只有一种可能,就是歼-20为了演习真实,方便让己方其它演习战机有效跟踪,外挂了“龙勃透镜”增大雷达反射截面,由隐形变为“现身”,而这时又恰巧被印度苏-30MKI及其地面雷达发现。

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沈海军 沈海军

西北工大学士(1993年)、硕士(1997年)、博士(2000年)、南京航大博士后(2002年);现任同济大学航空力学学院教授,兰州交大兼职教授,博士生导师,飞行器工程所所长。 担任《The Open Mechanical Engineering Journal》杂志编委;教育部教学指导委员会成员。中国纳米艺术第一人,中国昆虫动力飞机第一人,中国三维打印飞机成功设计与试飞第一人。
主要研究方向:飞机设计、疲劳断裂、纳米力学等。已发表论文200余篇,其中,SCI检索30篇余篇、EI检索50余篇。承担或参加过国家863、国家自然基金、航空基金等多个项目。著有《纳米科技概论》、《新型碳纳米材料-碳富勒烯》、《近空间飞行器》、《纳米艺术概论》、《航空航天概论》、《千姿百态的纳米花》等著作。
联系方式:shj@tongji.edu.cn
上海市彰武路100号,同济大学航空与力学学院,200092

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