武裝直升機隱身技術

樊亦婷　吳建國　王文志　盛寶民

摘要：本文重點闡述了武裝直升機防目視、噪聲、雷達、紅外等探測的各類隱身技術手段，降低其被各類武器識別、定位、跟蹤的概率，盡可能地提高武裝直升機在戰場上的作戰性能和生存能力。

[關鍵詞]隱身技術 雷達 RCS 紅外

隨著高科技在航空領域的廣泛應用，隱身技術已不再顯得神秘莫測。導彈技術和電子探測技術發展迅速，極大地考驗著武裝直升機的隱身能力以及作戰能力。為了更好地適應未來戰場的壞境，"隱身能力"已經成為武裝直升機的作戰技術指標之一。

直升機隱身技術是通過反探測技術，降低直升機的可探測信號特征，使其在一定距離范圍內難以被敵方探測設備所識別、定位、跟蹤以及攻擊的綜合性技術。目前探測直升機的技術手段主要有：光波、聲波、雷達、紅外、電磁波。

武裝直升機的隱身技術和固定翼飛機的隱身技術相比，有利之處在于雷達難以探測到山頭背面^飛行的直升機，當直升機緊貼地面飛行時，地形雜波能夠更好地掩蔽直升機;不利之處在于直升機速度低，雷達可以有充足的時間報警。為了躲避敵方的探測和跟蹤，在設計和使用武裝直升機時，需要采用相應的“隱身技術”。它們主要包括：

1視覺隱身

直升機的外形尺寸越大，顏色與外部環境色彩對比度越明顯，作戰時就越容易被敵方發現?？s小外形尺寸，在直升機外部涂抹與外部環境色彩相接近的偽裝材料，可收起起落架設計，縮小旋翼尺寸，都可降低我方直升機被敵方發現的概率。

2降低噪聲

直升機的噪聲來源主要是旋翼和尾槳的氣動噪聲、發動機及輔助系統噪聲、傳動系統的噪聲以及滑油散熱風扇產生的噪聲等。噪聲來源復雜，幾乎覆蓋20Hz-20000Hz。如何降低直升機噪聲，將噪音降至汽車水平？實現方法主要有以下三種：結構消音、被動式消音和主動式消音，控制噪聲在直升機結構內擴散，最終達到降低噪音的目標。結構消音的關鍵是主副旋翼、尾槳的特殊設計，其中包括主旋翼的葉片翼梢結構采用彎角結構，實現更好的消音效果。

3雷達隱身

直升機國外雷達隱身的典型是美國的RAH-66"科曼奇"隱身武裝直升機（圖1），該型機全方位應用了針對目視探測、紅外探測、雷達探測、音響探測的隱身技術，RAH-66還加裝了雷達干擾機，紅外抑制器，可以干擾敵方。雖然因為研發延期和經費超支等原因導致其最終下馬，但是科曼奇的全方位隱身設計對直升機隱身技術的進一步發展起到了推動作用。國內，第三代雙座直十武裝直升機的設計綜合了中外各方面的優點，武器性能、電子裝備都有了質的飛躍。通過涂抹隱形材料降低雷達、紅外的可探測率，具備隱身能力。如圖2所示。

雷達，是利用無線電的傳播方法探測目標并定位目標所在位置的設備，當雷達波在傳播過程中遇到障礙物時，將會產生反射和繞射（通常把反射和繞射稱為散射）。武裝直升機在作戰時，雷達波會對直升機全機身進行照射，并接受這些散射返回的信號，即發現目標，因此，直升機相對于雷達發射的電磁波是一個散射源。

雷達對直升機照射所產生的散射回波強度通常是用雷達散射面積（RadarCrossSection，RCS）來表示，采用物理光學法（PO）計算面元散射，結合等效電磁流法（MEC）計算邊緣繞射。

RCS平方根物理光學（PO）表達式為：

其中，S為目標受到雷達照射的局部面積;r為局部原點到表面單元dS的矢量;允為物體表面的單位法矢量;@表示接受裝置電極化方向單位矢量。

等效電磁流（MEC）計算邊緣散射表達式為：

其中，t為強制邊緣單位矢量方向;θ為入射線i與t的夾角;s為散射方向單位矢量。

總目標的散射場是面元散射場和邊緣散射場的疊加，其雷達散射面積RCS是所有n個面元和m個邊緣的RCS求和：

計算直升機RCS計算流程框圖（見圖3）。雷達散射面積是目標受到雷達電磁波照射后，向雷達接收器散射的電磁回波能力的量度，它反映了目標被雷達探測到或發現的程度，也決定了目標與雷達之間的距離。直升機的航向、被探測到的部位、雷達照射方位的不同，也會改變直升機的RCS響應特性。直升機在空中時，由于航向變化，被探測到的部位不同，導致RCS均值不同，在S（3GHz）、C（6GHz）、X（10GHz）、Ku（15GHz）4個波段內將機體尾部與機身的RCS均值進行了對比。見表1。

側向方位下，直升機尾部的RCS均值約為3.5dBm2，遠小于機體RCS均值，尾向方位下，則相反。

雷達隱身主要針對敵方的各種探測、跟蹤雷達。直升機對雷達的隱身，指的是直升機在執行任務時被雷達發現的概率小于某個特定值（門限值）的情況。直升機的隱身性能的實現與其散射特性息息相關，所以開展對直升機雷達散射特性的研究和雷達散射截面RCS縮減研究具有重大意義。

對于雷達探測器，RCS主要取決于直升機的幾何外形和材料的物理特性。因此，減小直升機雷達散射面積RCS的方法主要有：

（1）通過對機體進行外延設計，將強散射源改為弱散射源，從而降低直升機的雷達散射面積RCS。例如，將機頭略微向外延長，玻璃采用具有全反射特性的導電鍍膜，機身設計為多面體和曲面組成的窄機身，機體設計時盡量將柱面體、橢球體所形成的鏡面反射改為尖劈形所產生的邊緣繞射，都可以有效降低RCS;

（2）發動機進氣道和尾噴管也是強收射源。通過把發動機進氣口設計成菱形，將發動機藏在機身內，有效降低直升機的雷達反射截面積;

（3）旋翼、尾槳、起落架都是直升機的強散射源，使用雷達吸波材料以及復合材料，或者吸波結構以降低整機RCS的數值;

（4）起落架藏于機身內部，在尾槳和槳葉根部加裝整流罩，折線式垂直尾翼設計。低RCS原則結合武裝直升機設計通用外形設計特點，提出通用直升機隱身模型（見圖4）。

隱身技術本身也是一門綜合性技術，需從外形、結構、材料、電子對抗設備等方面進行綜合設計，才能有效減小雷達散射面積。在現實作戰環境下，鑒于雷達測距和紅外跟蹤的綜合優勢，雷達、紅外探測技術協同應用。4紅外隱身

在最近幾年的戰爭中，地（空）一空導彈對直升機的炸毀率高達94%，由紅外制導導彈所擊落的直升機占了多半，以海灣戰爭為例，多國部隊損失的直升機中，僅有少數為雷達制導導彈所擊中，其余均被紅外制導導彈擊中。直升機雖然可以通過緊貼地面低空飛行躲避敵方雷達的識別和探測，但是對紅外特性的抑制卻相當有限。直升機飛行過程中，機身各個部位溫度不同，因此紅外輻射特征即輻射強度、輻射波長和輻射能量分布也不盡相同。溫度最高的部位是發動機，發動機尾噴口以及從尾噴口噴出的廢棄噴流溫度極高，紅外輻射強度很大，集中于0.76～5μm的近紅外區段，紅外制導導彈就是針對于直升機熾熱的發動機尾噴口進行探測、跟蹤和攻擊。

為了避免紅外制導地對空導彈構成的威脅，我們必須采取有效措施加以應對。除了更強大的裝甲保護外，先進的技術在對抗紅外制導地對空導彈方面也非常有用。例如，在直升機機身上安裝紅外抑制器以降低紅外輻射強度，從而有效降低紅外輻射特征，達到紅外隱身的目的。在尾噴口處加裝紅外擋板，最大程度上屏蔽紅外輻射。降低直升機表面的溫度，通過涂抹紅外偽裝涂料進行隔熱，降低太陽能吸收率，使直升機表面的溫度盡可能接近周邊的環境溫度，從而降低直升機和周邊環境的輻射對比度，不易被紅外探測，達到隱身目的。

5聲學隱身

噪聲，也是直升機的可探測信號，直升機低空航行執行任務時，對地面的噪聲輻射極大，在作戰中易于被敵方發現，聲學隱身就是通過采用工程技術手段來實現降噪，所以針對直升機開展聲學隱身至關重要。降低直升機噪聲，主要通過采用低噪音的動力裝置、滑油冷卻裝置，后掠式旋翼槳尖的低噪音旋翼系統，大截面根尖比多片主槳葉，使聲納探測系統難以探測或增加探測距離。

6結論

隱身武裝直升機具備強大的突防能力，是現代武裝直升機未來發展的趨勢。直升機的隱身性能與它在戰場上的作戰能力和生存率密不可分。為了進一步地提高武裝直升機的作戰對抗性能，世界各國都開始將隱身技術作為一項關乎國家戰略安全的新興技術進行跟蹤和攻關。除了文章中研究的幾種隱身技術外，還有阻抗加載、共形天線、等離子體技術等隱身技術，在不遠的將來，各類隱身技術將全方位應用于武裝直升機，改變戰術模式，未來戰爭將成為“看不見”的戰爭。

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