美国导弹的“鲨鱼嘴”进气道为了威武?内藏隐身细节

前段时间,美国海军“独立”级濒海战斗舰“加布里埃尔·吉福兹”(LCS-10)进行了“海军打击导弹”(NSM)的试射,美国海军公开了一些关于NSM导弹的细节照片。其中一张照片显示,导弹的进气口像是二战期间一些战斗机一样,被画上了“鲨鱼齿”。但实际上,这些鲨鱼翅并非是画上去的,也并不是为了看上去更威武,更吓人,而是为更低调——让导弹更有利于雷达隐身。

NSM导弹的进气口有明显的锯齿图案。

“海军打击导弹”最早是挪威人研制的产品,后来美国海军看这种导弹挺好,就将其本土化了。其设计考虑到减小了雷达散射截面积,特别是正面,因为导弹正面将直接面对所要攻击的海上目标,而对方的威胁最大的雷达也是从这个方向照来的。该导弹使用被动红外成像导引头,而不是雷达来锁定目标。这样,在飞行的最终阶段,它不会对外辐射电磁波暴露自己的行踪。它也不会受到诸如射频干扰之类的“软杀伤”的影响。它的雷达横截面小,当它紧贴海浪上快速掠过时,在雷达上发现也比较困难。

一般而言,军舰依靠导弹的雷达辐射及其雷达反射信号来告警、跟踪和防御。这种导弹并不发出这些信号,而且使用了雷达隐身技术,所以美国人认为“海军打击导弹”是一种致命的反舰巡航导弹(当然,它也具有辅助对陆攻击能力),并将其综合到F-35的弹舱内。

NSM导弹使用了隐身外形设计。

除了多平面结构的弹头,梯形的非圆截面弹体和弹体边缘脊线,结合复合结构NSM实现了低雷达反射截面。但是,仅将复合材料用于导弹的机翼和尾翼的表面并不能提供高隐身性能。而创造性地综合使用复合材料以及雷达隐身外形和结构则赋予了这项能力。这也恰好暴露了一个重要的隐身技巧,这可以追溯到隐身技术的兴起。

请注意NSM导弹进气口附近的像鲨鱼齿的锯齿边缘。这并不是为了看上去更威武而画上去的,而是一种行之有效的隐身结构,可以把雷达能量从其源头方向,特别是从正面(这是最具威胁性的雷达系统将瞄准NSM的地方)偏转到相对狭窄的相同的方向(这个角度取决于锯齿的角度)。但是,从空气动力学上讲,这种类型的锯齿结构通常并不利于进气口或机身气流流动的设计。进气口必须为埋在其蛇形进气道(这也是另一个隐身设计技巧)末端的喷气发动机提供一致和均匀的气流。如果进气口前缘都是锯齿形的,那显然做不到这一点。

其锯齿形状用于偏离雷达波,而前部的黑色透波整流罩用于让气流流畅地进入进气道。另外,整流罩前缘本身也有一定的后掠角,可以让微弱的雷达反射波不至于直接返回到雷达接收机。

因此,设计人员在锯齿边缘外结合了一个无缝的复合材料整流罩,该整流罩对最有可能威胁这种导弹的雷达波段是半透明的。这提供了两全其美的解决方案——通过锯齿形前缘实现了隐身,这种复合结构又十分有利于进气,而威胁最大方向射来的雷达波甚至根本无法“看到”这个整流罩。它的工作原理非常类似于飞机机头上的频率选择复合天线罩,既提供了空气动力学上的整流效果,而对外部射来的特定频率的雷达束却是不透明的(防止这些雷达波照射到天线上,产生强回波。当然,从这一点上看和上述整流罩的作用原理又是相反的),能够将射来的雷达波偏离方向, 防止其直接反射回雷达接收机。

虽然我们最习惯于听到隐身飞机蒙皮上的吸波涂层,但是有些情况这些复合材料可能没有吸波涂层,而是通过隐藏的结构和材料来处理射频能量,而不是通过表面的吸波涂层和外形使反射波衰减

SR-71很早就采用了这一概念。

美国人在研制SR-71“黑鸟”侦察机时使用了非常相似的处理方法。这种飞机是第一批大量应用低可观测技术的作战飞机。同时,这种设计以及更高级的形式被用于F-117、B-2、F-22、F-35等隐身飞机。例如,一架战斗机上的梯形进气口的前部区域实际上可能是一个大型复合结构,对于某些雷达频率而言是不可见的,同时隐藏了高度复杂的雷达隐身结构及其下方的隐身材料。长而光滑的机翼前缘实际上可能掩盖了作为雷达反射面板的高度复杂的几何结构,而在其外层则是对雷达半透明的复合材料蒙皮和一层雷达吸波涂层。

有时人们仅仅通过简单观察一下就得出结论,在某些隐身飞机区域中存在“雷达反射区”。但是他们可能没有意识到的是,即使某个机体组件看起来是实心且不透明的,但是对雷达并非如此,隐藏在其下方的结构会偏转和衰减雷达回波。这种能力可以将几乎两个不同的机身合二为一,其中之一是一种空气动力学且隐身的形状的外壳,而另一个位于蒙皮下方的区域会大大降低雷达反射率。这也使隐身设计团队和空气动力学设计团队能够在共同研发高性能隐身机时,达到双方都满意的结果。

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