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主题:【原创】纠正本论坛对飞机隐身问题的一个错误认识 -- TopGun

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家园 【原创】纠正本论坛对飞机隐身问题的一个错误认识

纠正本论坛对飞机隐身问题的一个错误认识,这个错误认识就是DSI进气道在隐身上不如F-22的CARET进气道。

我看到晨枫发了一个帖子,推测说F-35的隐身性能不如F-22的一个原因,大概是F-35的DSI进气道唇口前倾导致其前向雷达隐身性能不及F-22的CARET进气道。(晨枫:【原创】最近在琢磨为什么F-35的隐身不及F-22的问题)这个说法是错误的。

一、前向雷达隐身:

首先比较DSI和CARET前向雷达反射。DSI唇口前倾的确会导致唇口与前机身在反射雷达波上互相影响,但是CARET也有进气道与前机身互相干扰问题。而二者的问题都可以解决。

下图是F-22的CARET进气道,图中进气道与机身之间必须有一个深深的沟槽来避开来自前机身的附面层气流。这个沟槽导致了CARET与前机身在前向雷达反射上的互相干扰:

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F-22是非常隐身的飞机。虽然F-22的CARET进气道有这个前向隐身的缺陷,但通过精心的隐身修型和使用隐身涂料克服了这个问题。

同样,我认为DSI 前倾的唇口也可以通过类似的方式解决前向隐身的问题。

当然,F-22CARET的大深沟在前向隐身上问题不大,但一是增加了侧前方隐身的难度;二是增加了飞机的阻力;三是增加了飞机的结构重量和结构复杂性。相比之下,DSI进气道不但前向雷达隐身很好,而且比CARET阻力更小、重量更轻、结构更简单。我将在下面比较CARET和DSI侧前方隐身能力时解释为什么CARET的那个大深沟在侧前方增加了飞机的隐身难度。至于CARET比DSI阻力更大、重量更重、结构更复杂,我已经在下面的几篇文章中解释过:

TopGun:【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI(1)

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TopGun:【原创】下一代战斗机技术展望(2) DSI的进一步发展

二、侧前方、侧方、上方的雷达隐身:

F-22的CARET因为必须使用那个大深沟来避开附面层,所以在进气口附近必须开口把这个大深沟吃进去的空气再排出去。这个排气口本身就是很强的雷达反射源。具体到F-22上,这个附面层排气口的位置会恶化其侧前方、侧方、上方的隐身效果。为了避免这个问题,F-22对这个开口必须额外增加结构重量来进行隐身修型并使用隐身网格覆盖。下图中F-22驾驶舱后下方、进气口后上方的那个菱形的网格状开口,就是其CARET附面层隔离装置的排气口:

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相比之下,DSI根本就不需要这个大深沟的附面层隔离装置,所以根本就没有这个劳什子的隐身排气口。

这是DSI在雷达隐身上比CARET具有的优势之一。

再有,CARET必须大面积使用附面层吸除装置。这些由密密麻麻的小孔组成的孔阵必须进行隐身修型来克服其在侧前方的隐身性能恶化问题。CARET的这个问题还没完——这些小孔吸入的空气还必须另外开排气口排出去。这个排气口也是破坏隐身的,所以也必须额外增加重量来做隐身修型并以隐身网格覆盖。下面图中,一是可以看到F-22的附面层吸除孔阵,请注意其隐身修型;二是可以看到进气道上方给这些小孔所吸入空气进行排气的梯形排气口:

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相比之下,DSI除了第一代枭龙的进气道,其他的DSI要么根本没有这种附面层吸除装置,要么仅仅在进气道较深入的内部很小规模地使用,从而或是根本上、或是大幅度地减少了这个装置对隐身的损害。下面F-35的DSI的高清图片,请大家看看其DSI最起码在外观上看不到附面层吸除装置,这比CARET是重大进步(请点击图片看大图):

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这是DSI在雷达隐身上比CARET具有的优势之二。

另外,CARET的速度适应范围比DSI狭窄,这导致CARET如果必须在兼顾低速性能的同时保证超过二倍音速时的性能,就需要使用较大尺寸的放气门。这个大尺寸放气门不但增加结构重量和结构复杂性,而且破坏隐身。下图红圈表示的就是F-22因使用CARET进气道而导致的巨大的排气门:

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相比之下,无论成都J-10B还是J-20都要求超过二倍音速的性能。比如成都J-10B的DSI,在二倍音速时总压恢复系数接近0.87,与J-10A的三波系可调节进气道相当;而作为比较,F-16的简单皮托管进气道在二倍音速时总压恢复系数仅仅有0.74之低。但是无论J-10B还是J-20,现在照片都已经满天飞了,而所有照片中都显示他们根本没有F-22那样的巨型进气道排气门。

这是DSI在雷达隐身上比CARET具有优势之三。

三、小结:

1、DSI在前向雷达隐身上起码不比CARET差;

2、DSI在侧前方、侧方、上方的雷达隐身上优于CARET。

关键词(Tags): #隐身# 飞行器总体设计通宝推:龙战,njyd,潇湘夜雨,daharry,
家园 大胖子沙发
家园 看不懂,还是花

技术类文章要顶

家园 花。很详细。

那么,由F35仅在后方隐身不如F22,却被宣传为隐身低F22一档,难到说,米帝耍咋!!

反正不出口,自几一口遮天!?

家园 F35出口型与美军型、美军型中各型的隐身差异非常大

说F-35的隐身,不能泛泛地说所有F-35型号。F-35的出口型号中,英国的最隐身,其他国家的有的还好,有的大概连密级较低的隐身涂层都没有。

但即使是英国的F-35,其隐身能力与美军自用的F-35也应该有差距。英国已经多次抱怨美国居然在一些F-35的隐身技术上对老大哥英国保密。

美军自用的F-35中,海军的F-35最隐身。美国海军是用F-35C作为舰载的主力使用的。在隐身上次于F-35C的,是美国空军的F-35A。F-35A是美空军与F-22高低搭配使用的低端战斗机。美国海军陆战队的F-35B是美军自用三种F-35中隐身排第三的。

那么最隐身的F-35C与F-22在隐身上相比较如何?我个人觉得F-35C在关键方位的隐身性能大概略低于F-22。当然,这仅仅是我个人的估计。

公开的信息中,流传着据说是来自比较可靠来源的说法是(其实天知道这个所谓可靠地来源可靠不可靠):F-22的隐身效果类似一个金属的、小孩玩的弹球在空中飞;F-35的隐身效果类似一个金属的、高尔夫球在空中飞;无论F-22还是F-35,其综合隐身效果都稍稍优于B-2轰炸机。

但是这个所谓“来源可靠”的说法没有说明F-35的什么型号在隐身上类似一个金属高尔夫球在空中飞,可是F-35各个型号之间、出口型美军型之间、出口型各个国家的F-35之间,在隐身上差别是很大的。

家园 不加处理的深沟和倒角对隐身同样有害

但深沟可以在内壁涂覆吸波涂料,通过多次反射、反复吸收降低回波。宽而浅的倒角没法用这个伎俩。所以两者的结果是不同的。

另外,细小开孔对于雷达波来说相当与完整平面,小孔是“看不见”的。这就是F-117进气口采用格栅的道理。

家园 其实这个问题从根本上说很清楚

Top、晨两位从技术上说了很多,其实晨列出的几点是否成立,也不管DSI是否真的比CARET隐身,结论都是一定的。就是Raptor一定比35隐身,因为美国最隐的至少要比盟国最隐的隐一个数量级。用不绕嘴的话的说,如果晨说的都不对,Top说的也对了,F35做出来RCS比F22还小,也不会悲剧了,只要动个手指头就能改回来(literally!)

家园 回复:

但深沟可以在内壁涂覆吸波涂料,通过多次反射、反复吸收降低回波。宽而浅的倒角没法用这个伎俩。所以两者的结果是不同的。

CARET的深沟很容易形成空腔效应,是非常严重的雷达隐身缺陷。处理的办法必须是隐身修型配合大量的高端吸波涂层。而即使用了这么一大堆费时费工又非常费钱的手段,也只能是减弱雷达反射,而不可能根本消除其对隐身的影响。

相比之下,DSI的唇口前倾则远没有这么严重。

另外,细小开孔对于雷达波来说相当与完整平面,小孔是“看不见”的。这就是F-117进气口采用格栅的道理。

大量细小开孔形成的表面与没有开孔的表面雷达反射特性不同。这就是为什么即使是覆盖了隐身网格的“隐身开口”,与周围蒙皮的界面也必须使用隐身修型,否则同样不隐身。

这种网格状或者小孔状的隐身补丁无论如何都不如根本没有这些东西更隐身。DSI就可以大幅度减少这种补丁,而CARET则不得不大量使用这种补丁。

下面的图就是隐身网格的隐身开口必须采用隐身修型的例子:

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所以:

1、 这种细小开孔表面可以通过增加重量和复杂性进行隐身修型来降低雷达反射实现隐身;

2、 DSI大量减少这种细小开孔表面,其相应隐身性能强于被迫使用这些“隐身”的细小开孔表面的CARET(包括附面层吸除孔阵、附面层吸除排气口、附面层隔离排气口)。

家园 我开贴说的是为什么DSI进气口在隐身上优于CARET。
家园 再花之,请教。

1,可否谈谈,何以见得舰载型的隐身最好?米海空较之米空,作战理念和战术都有区别。舰载型还未能定型,米海空似事不关己,好像更依仗超急虫。

2,同意出口型必然降级。但本身更注重网络/电子战。联想到米帝用超急虫投标阿3时,只卖雷达不卖技术,出口型也同此处理。

家园 回复:

1, 可否谈谈,何以见得舰载型的隐身最好?米海空较之米空,作战理念和战术都有区别。舰载型还未能定型,米海空似事不关己,好像更依仗超急虫。

美海军的F-35C之所以在三种型号中最隐身,是因为美海军的战术需要。本来美空军的F-35A尺寸更小、也不需要折叠机翼,完全可以做到比F-35C更隐身。但是美空军因为自己的战术需要和军费考虑,并不要求F-35A达到如此程度。

从作战理念看,美海军似乎比美空军更灵活,而美空军似乎更仰仗隐身技术。目前美空军有隐身的B-2和F-22,而美海军仅有在一定方向上有很有限隐身效果的F/A-18E/F。但是过去的演习中有F-22被美海军的EA-18G咆哮者击落的战例。下面两图是在演习中击落F-22的EA-18G咆哮者:

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家园 从YF-22到F-22的变化看细小孔阵表面的隐身修形

YF-22与YF-23是当初竞争美国下一代战斗机的两个验证机。YF-22赢得竞争后,经过大量的改进,就是现在美国空军装备的隐身战斗机F-22。

这些大量的改进中的一项,就是将YF-22的CARET进气道中由大量细小的附面层吸除小孔组成的表面进行隐身修形。下图是当初的YF-22,如果点击图片看大图,就可以看到YF-22的CARET进气道侧壁上的细小孔阵尚无隐身修形:

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但是当YF-22发展成F-22正是装备部队后,这些孔阵已经有了隐身修形(请点击图片看大图):

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YF-22到F-22的这个变化,恰恰说明了细小孔阵表面必须要做隐身修形才能实现隐身。

与YF-22竞争失利的YF-23,其进气道的附面层吸除孔阵与YF-22一样,也没有做隐身修形。但是YF-23仅仅是与YF-22一样的验证机,不是正式装备部队的飞机,不能拿YF-23的这个例子来否定细小孔阵需要隐身修形。下图是YF-23的附面层吸除孔阵:

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多说一些从YF-22到F-22的巨大变化:

YF-22在试飞中发现了很多问题和许多值得改进之处,导致F-22相对YF-22有了非常大的变化。除了上面说的对CARET进气道附面层吸除孔阵隐形修形,还包括机翼后掠角的改变、座舱位置的改变、机翼和尾翼平面形状的改变、垂尾面积的改变,等等。下图概括了从YF-22到F-22的一些大的改变:

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家园 诚如所言。

F-18E技术精妙,虽隐身不及球电,但价钱也只有1半,且以成规模,私以为对航电/联网升级后,不输球电。故以为,米海空对球电舰载型隐身要求并不坚持。

家园 翻墙软件谁有呀给个,逍遥游用不了了
家园 美国空军、海军航空兵、海军陆战队航空兵各有特点

不过这不影响美海军使用隐身飞机。F-35C应该是美海军第一款舰载隐身载人战斗机。相比之下,美空军早在上个世纪八十年代末就有了隐身的F-117攻击机,现在则是B-2轰炸机加F-22战斗机。

美军对隐身技术的使用已经很广泛,就连美国特种部队都使用了隐身直升机,这是在拉灯行动中不小心泄露的。海军虽有用亚音速的EA-18G(EA-18G外挂了太多的电子战吊舱,无法超音速)击落超音速巡航的隐身F-22的演习战例,也并不妨碍其将类似灵活的战术运用到隐身飞机上去。

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