三、尖頂繞射
當入射波入射到尖頂上,如錐體的錐頂上和飛機機頭頂端時,也會產生繞射現象,如圖
10.4 所示。這種繞射現象稱為尖頂繞射現象,它的散射場強一般比較小,是一種弱散射源。
圖10.4 尖頂繞射現象
圖10.5 爬行波繞射現象
四、爬行波繞射
電磁波照射到物體上時,有一些入射線正好與物體表面相切,把物體劃分為照明區和陰
影區。切于表面的入射線將沿陰影區表面“爬行”,邊傳播邊向外輻射電磁波,如圖10.5 所
示,這種繞射現象稱為爬行波繞射。當電磁波側向照射飛機的機身時,會產生爬行波繞射現
象。
五、行波繞射
當電磁波沿細長物體頭端方向附近入射時,在細長物體的表面不連續處、不同介質交界
處(如金屬棒與塑料棒的連接處)以及細長體的端頭處將產生繞射現象,如圖10.6 所示,這
種繞射現象稱為行波繞射。
圖10.6 行波繞射現象 圖10.7 由于電磁邊界突變引起的繞射現象
六、非細長體由于電磁邊界突變引起的繞射
當電磁波近于切向入射到物體的表面時,波將沿著物體表面傳播。若物體表面上出現缺
口和棱邊、或表面鈄率不連續、或表面材料性能突變等情況時,在這些地方將引起電磁波的
繞射,如圖10.7 所示。這種繞射現象有些類似于行波繞射,但這時物體不是細長體,不會出
現終端端頭繞射。
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對于飛機來說,它的總散射場應該包括各種繞射場和反射場。一般情況下,由于鏡面反
射和邊緣繞射兩種散射源的場強遠遠超過其它散射源的散射場強,因此它們對飛機的總散射
場起主要作用。
§10.3 飛機之類目標的電磁散射機理
飛機是一種很復雜的目標,可以看作由多個部件組成,在雷達波照射下,每一個部件都
會產生散射波,而且有的部件可能同時產生不同機理的散射。下面以典型的飛機為例,分析
飛機的電磁散射機理。參見圖10.8,飛機上主要的散射源分別為:
1.飛機頭部整流罩
如果整流罩對電磁波是不“透明”的,飛機頭部將產生圓錐尖頂散射,是一種弱散射;
如果整流罩對電磁波是透明的,例如天線罩,則電磁波將“看見”罩的內部,罩內的各種設
備將構成許多角反射器,是一個強散射源;如果罩內有拋物面天線,則拋物面和天線系統構
成強散射源。
2.座艙
一般來說,座艙的玻璃對電磁波是“透明”的,座艙內部相當于一個腔體,是一個強散
射源。
3.機身
機身的外形可以近似地認為是一個柱體或橢球體,將產生曲面鏡面反射。另外當雷達波
側向照射機身時,還會產生爬行波繞射現象。機身是飛機的一個重要散射源。
4.進氣道
進氣道的散射機理可以近似地認為類似于腔體的散射。當雷達波從正前向照射飛機時,
進氣道是一個強散射源。另外進氣道唇口產生的邊緣散射,也不容忽視。
5.尾噴管
尾噴管的散射機理也可以近似地認為類似于腔體的散射。雷達波尾向照射飛機時,它是
一個強散射源。
6.機翼
若機翼前緣半徑大于雷達波波長時,機翼前緣產生類似于圓柱的鏡面反射;若前緣半徑
小于雷達波波長時,機翼前緣產生類似于尖劈的繞射。機翼后緣也產生類似于尖劈的邊緣繞
射。當入射波方向切于機翼表面時,還將引起行波繞射現象。機翼是一個較強的散射源。
7.水平尾翼
水平尾翼的電磁散射現象同機翼的情況一樣。
8.垂直尾翼
垂直尾翼除像機翼一樣產生前緣鏡面反射(或邊緣繞射)、后緣繞射和行波繞射現象外,
當雷達波側向照射飛機時,垂直尾翼產生一個很大的鏡面反射,是一個強散射源。
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圖10.8 典型飛機的電磁散射機理
9.外掛物
當飛機有外掛物時,如軍械或副油箱,這些外掛物會產生類似于圓柱面或橢球體的鏡面
反射和行波繞射或爬行波繞射,也是一個較強的散射源。
10.二面角反射器
對于大多數正常式飛機來說,垂尾與平尾相互垂直,機身側面的一部分與機翼垂直,構
成二面角反射器,是一種很強的散射源。
§10.4 飛機外形隱身設計的原則
雷達探測的隱身技術的主要內容實際上就是減縮RCS 的技術。目前,減縮目標RCS 主要
有3 種途徑:1)通過改變目標外形來降低目標的RCS,稱之為外形隱身技術;2)采用雷
達吸波材料來降低目標RCS,稱之為材料隱身技術;3)阻抗加載技術。
與飛機總體設計密切有關的是外形隱身技術。之所以外形隱身技術是最有效的措施之一,
是因為目標的RCS 與其外形有密切的關系。雖然有些目標具有相同的幾何截面,但它們的RCS
差別很大。圖10.9 比較了幾種具有相同幾何橫截面積物體的RCS 值,由于它們的電磁散射機
理各不不同,它們的RCS 差別很大。
下面介紹一些通過改變飛機外形來減縮飛機RCS 的一般原則和方法,這些原則和方法是
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飛機外形隱身技術的主要內容。
(a) 正方形平板:b=0.18(m),σ=14.66(m2) (b) 圓球:a=0.1(m),σ=0.031(m2)
(c) 圓錐:a=0.1(m),α=15°,σ=0.013(m2) (d) 錐球:a=0.1(m),α=15°,σ=0.00018(m2)
圖10.9 幾種幾何橫截面積相同的物體RCS 的比較,波長3cm
一、改善飛機的總體布局,減少散射源
對飛機散射源的分析可知,飛機是一個很復雜的目標,由多個部件組成。在雷達波照射
下,每個部件都會產生散射波,有的部件可能同時產生散射機理不同的散射源,形成多個散
射源。由于飛機整機RCS 是各散射源綜合的結果,不難理解,減少飛機散射源的數量有可能
降低其RCS 值。為此,在飛機的設計中,應設法減少或合并有關的部件,取消各種外掛物,
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