主题：【原创】闲扯雷达(四) 等效雷达反射面积（RCS） -- 代码ABC

这几天成飞突然拉出了丝带,晨大用一长篇对她进行了详细的分析。偶对飞机是彻底的不懂，膜拜之余写了个YY却也骗了不少花回来。在等待丝带首飞之余，想想还是在自己以前留下的坑里悄悄地挖上几锹土。

话说雷达从当初的几盏小灯加篱笆一样的天线发展到现在成为标志一个国家现代工业水平的的一顶皇冠（大推力航空发动机是一个，高性能的军用雷达也是一个，这也是我为丝带担心几项关键技术之一），其基本原理却是中学生都能明白的。而其核心指标（我认为没有之一）就是其探测距离。你可以说还有什么抗干扰能力，其实所谓抗干扰能力也是要求在给定的干扰条件下维持适合的探测距离的本领。基本的雷达方程有各种各样的变种，其核心就是在方程中添加各种干扰、抗干扰参数。

基本的雷达方程，或者说作用距离公式只要掌握了球面积公式的中学生也可以列出来，得出的结果就是在接收机最小检测电平、系统增益一定的条件下，探测距离和目标反射截面积的4次方根成正比。不过计算一个不规则物体的雷达反射截面积实在太复杂了，所以这里的反射截面积指的是一个等效截面积，即用目标的反射和一个球体比较，如果两者相等则认为该目标的反射截面积和该球体的反射面积相等。所以如果有人跟你说F-22的反射面积只有0.001平方米，那是指一个截面0.001平方米的球，而不是一个边长10公分的正方形。之所以用球体是因为球体的反射面积和雷达的入射角度无关，可以很方便地做为一个单位使用。相反一些看起来更简单的形状其反射效果计算起来远比球体复杂，比如一个正方形的板，哪怕是放平了也是有反射的，而且放平后旋转一下让其中的一个角正对着波束，反射面积（等效）也有很大的变化。事实上这时候这块正方形的板的反射面积才是最小的，差不多是同截面球体的万分之一。所以我们看到隐身飞机许多开口都是锯齿形的就是这个道理，目的就是让正方形的角正对着雷达波束来的方向。

而简单形状的雷达截面积计算方法最先是由一个苏联人搞出来的，根据《航空档案》2007年第10期的说法，也是F-117主要设计者的说法，一篇来自莫斯科无线电工程学院首席科学家（CTO?)Pyotr Ufimtsev的论文《物理理论中边缘电磁波的绕射方式》让臭鼬工厂的RCS（雷达反射界面积）估算方程取得了重大突破。要设计隐身飞机最关键的技术之一就是要掌握RCS估算的方法，在这之前目标反射面积都是测量出来的。通过计算来获得复杂物体RCS的方法才使得隐身飞机成为可能，否则一个个模型去实地检测无疑是大海捞针。不过F-117的外形确实令人不敢恭维，只有估算方法不断进步，同时和飞机气动设计方面的知识结合起来，我们才看到F-22,F-35,T-50以及丝带那些漂亮的外形。从丝带的外形我可以说在RCS估算方面我们已经进入了第一集团军。

回过头来看雷达距离方程，那个4次方根并不令人鼓舞。在牺牲了机动性换取面积缩小98%，探测距离仅缩短了三分之二不到，更令人不快的是，即使面积再缩小一倍，换来的探测距离也只缩短到原距离的31%。这时候牺牲的东西更多。不过上述雷达距离方程是在理想条件下列出的，如果再加入杂波——注意不一定是干扰，杂波其实永远存在，飞机并不是在真空中飞行，在飞机上下左右有大地、海洋、雨雾、飞鸟、树木等等。在一定杂波环境下，雷达距离方程将会变成与RCS的平方根成正比。这就相当可怕了，打个比方本来预警机典型探测距离是400公里，在RCS缩小98%的条件下，这个距离就变成56公里——中距弹已经顶在脑门上了！同时我们也看到隐身飞机和干扰结合起来将发挥1+1〉2的结果。这才是隐身飞机的意义所在。系统的对抗要优于单件武器的对抗，同样的我们破坏了系统中一个关键环节的话，带来的效果也是非常可观的。所以我们说丝带是必需品，而不是奢侈品！