从歼20副总师观点看苏57：雷达特征超四百倍，撑死算三代机改

从歼20副总师观点看苏57：雷达特征超四百倍，撑死算三代机改原创候知健2020-01-09 22:22:01
在1965-1975年的越战时期，近距格斗导弹的红外导引头从强烈噪声背景中，识别、锁定微弱信号的能力很弱，只能从热量最强的尾喷管方向发起攻击；因此在当时的格斗空战中，依然非常强调战斗机要切入到对手的后半球，进行尾随攻击。英文中将战机近距格斗称之为“狗斗”，就是因为这种交战形式非常类似两条狗互相追咬对方的尾巴。




图：F16和F4视距内对比转圈圈能力，典型的狗斗态势

但也正是在这场战争中，AIM-7中距导弹家族开始发挥作用——由于采用雷达制导，它可以直接在迎头飞行中，从目标前方发起攻击。而出于敌我识别、远距离探测跟踪的稳定性、半主动制导的固有缺陷、以及为了弥补格斗弹迎头攻击能力的不足；多数AIM-7的实际射程都不是很远，大量战果都是视距内取得的，而且以迎头射击为主。



图：隐身战斗机的设计原则，归根结底就是要在对方还看不见、看不清自己的时候；就能看得见、打得着对方

此后随着导弹技术的快速进步，格斗导弹也可以可靠的从目标前方发起攻击；而中距导弹不仅迎头射程大大增加，还获得了同时可以发射多枚导弹、射击多个目标的能力。在90年代以后，第一次迎头交锋中，谁能率先发现、锁定对手，并先行发起攻击，已经可以在极大程度上决定空战的胜负和生死了。

因此在战斗机的隐身设计中，机头方向在前半球的信号特征，是所有方向中最重要的。前向的最大信号特征来源又有三个，分别是进气道、雷达天线、座舱。对于不考虑隐身设计的战斗机，进气道是正前方最强的信号特征来源；单发战机能占到40%，双发战机可以达到60%甚至更高。



图：苏57的直通进气道是不可能隐身的，不存在任何补救的可能性

比如对苏27这种正面能达到15-25平米的机型来说，两个进气道的贡献就可以超过9-15平米。此处引用611（成都飞机设计研究所）副总师桑建华桑总公开出版的《中航首席专家丛书——飞行器隐身技术》一书结论：

“若单纯追求进气效率，则选择直管进气道如苏27飞机，但这样会使发动机入口端面直接暴露在正前方入射的电磁波面前，从而在机头方向产生很强的镜面回波，即便偏离正向的入射波，也将因腔体效应在很宽的范围内产生较强的回波。”



图：角反射器能以最小的损耗，把来射的雷达波原路反射回去



图：小型无人机悬挂角反射器飞行，用于雷达的测试矫正。角反射器（利用直角反射）、龙波透镜，都能以很小的尺寸形成非常强烈的反射特征



图：F-15的侧面，由于机翼和机身、垂直尾翼与水平尾翼间，大量形成了直角相交的线、面；因此它的反射特征特别强烈，在入射波长λ=5cm的情况下，90±5度范围内的雷达反射面积可以达到400平方米。

这涉及到一条规律：雷达信号的强弱，并不是直接看它的真实尺寸大小。有些特殊的形状和结构，在反射雷达信号时，会形成特别强烈的特征，远远超过自身的物理尺寸。除了直角结构以外，管状的空腔、高速旋转的转子叶片都是典型；而飞机的进气道，恰好是两者的结合体，这也是为什么进气道本身的截面积很小，但却能提供巨大的雷达反射面积：



图：通信和探测领域，管状空腔结构大量用来传递无线电波，形成波导部件，效率越高，电波穿越整个空腔的损耗越低。




图：隐身机的进气道设计，基于与波导部件设计相同的电磁学原理，但追求的目标却极端相反：要尽全力让电波在进气道的空腔内消耗，使来射的雷达波在完成“进入进气道——沿内壁不断前进——照射发动机叶片——原路返回”的过程中变得极为微弱。

战机发射的雷达波照射到多数结构上，都是分散性的反射出去，其中一部分才能返回战机所在的方位，被雷达接收、形成回波型号。但在照射进气道时，发射出的雷达波却被聚集在一起，怎么过来的，还怎么一股脑儿的全反射回战机雷达的方向。这种状态下，战机雷达接收到的信号强度，就要高得多得多。

美国在超视距作战条件下的敌我识别技术中，有一种强制性的识别技术（不需要对方进行应答），就是高精度的检测、分析对方进气道的回波：不同机种的进气道和发动机类型都不一样，因此反射雷达信号的特征也不同；根据这个差异，美国战机可以直接辨别出目标的大致型号，从而在一定程度上判断出被检测的目标属于哪个阵营。

在611的隐身研究中，他们对不同类型进气道的隐身化处理，进行了大量的对比研究；就结论而言，和美国是一致的，比如最基础的一条：“完全遮挡发动机入口是一个极重要的设计点。因此，在进行进气道优化设计时，应尽可能将发动机入口完全遮挡。”在《飞行器隐身设计》中，611给出了一个非常有代表性的研究结果：



图：611给出的计算模型，4就是苏27、苏57所用类型



图：信号最强烈、最上面的那条，就是直通进气道的特征曲线



图：dB（分贝）与倍数的关系，0分贝/1倍，10分贝/10倍，20分贝/100倍，30分贝1000倍，40分贝10000倍，50分贝100000倍。

直通进气道（计算模型4）和弯曲程度正好能遮蔽发动机的S型进气道（计算模型3）相比，在整个120度的前半球范围（机头指向±60度）内，信号强度平均高出近17.2分贝，也就是雷达反射特征超过后者的51倍；而在正前方的30度范围内，信号强度高出25.8分贝——这种状态下，直通进气道的雷达反射特征，将会是S型进气道的近400倍！

而且直通进气道的强烈信号反射特征，无法被吸波涂料所抑制​：在±5度的范围内，吸波涂料对直通进气道根本没有任何效果；±10度之后，吸波效果才开始出现。而S型的进气道，±10度内的吸收效果已经非常明显了，随着偏移角度的加大，吸波效果的强化速度还远超直管进气道。



图：歼20选用两侧进气的核心原因有两个，首先，使进气道可以从高度、宽度两个方向进行扭曲，可以采用尽可能好的形状；其次，面对来自侧前方的探测时，总有一边的进气道可以被前机身遮挡



图：苏57在遭受侧前方的探测时，一侧的进气道不能为另一侧提供遮蔽

要强调的时，吸波涂料/材料，由于厚度和结构上的限制，并不能确保对所有角度范围内入射的雷达波都能良好的吸收。

​因此S型隐身进气道的设计中，除了尽力避免出现强反射特征的截面形状（比如近似矩形）外；设计师安排怎么弯曲、截面积怎么变化的核心考虑之一，就是让入射的雷达波在进气道的前进过程中，每一次照射在内壁上、反射前进的时候，它与吸波材料之间形成的角度，正好处在吸波效率最高的范围内。

目前进气道的隐身化设计中，几个最主要的措施包括：选用合适的固定结构进气口，采用针对电磁信号特征优化设计的S型大弯曲结构，涂敷吸波材料，在发动机前方使用吸波导流体。



图：注意F18E/F进气道内最前方的叶片，它是固定结构的吸波导流体，会导致进气效率降低，引发推力性能上的损失。

吸波导流体除了本身能把发动机转子叶片屏蔽在后方、一定程度吸收雷达波以外；还有一个非常重要的作用，它通过自身的固定结构，使入射过来的雷达波，能相对可控、有序的再反射回去，以最高吸收效率的角度照射在吸波的进气道内壁上。换句话说，吸波到流体的效果要完全发挥，依旧要配合针对性设计的S型进气道。

在美国的飞机发展中，不乏吸波导流体控制信号的机种；但从没有一种型号，能单纯靠它达成进气道隐身效果。比如F18E/F，由于它是从非隐身机改进而来，虽然设计中引入了隐身控制的元素，包括加莱特进气口、有限弯曲幅度的S型进气道、吸波导流体、座舱镀膜、飞机涂敷70公斤的隐身涂料、部分结构采用吸波材料；但这些设计的综合效果，也只是把它的反射特征缩小到与F16相当。


​图：苏57基本布局改无可改


苏57这种从基本布局到各处细节，完全背离隐身设计原则；这注定了它不可能具备隐身能力，也不可能在保留其基础设计的前提下，改进出隐身能力。

和三代机相比，苏57根本没有本质性的性能突破，根本不配被称之为五代机。它可以通过在弹舱中携带空对空导弹——也只能携带空空导弹，获得比其它三代机（空战挂载下）有限程度降低的雷达反射特征，持续高速飞行能力更好，但仅此而已。

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1057 条评论


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• 春风化雨4510月前
  
  请不要忘了，我们是仿造苏联的晚辈，这样评价苏57太幼稚了
  回复 ⋅ 23条回复36
  
  
  
  
  
• 琳玲灵10月前
  
  成飞看不上苏57，沈飞却鼓动国家进口一批苏57
  回复 ⋅ 103条回复393
  
  
  
  
  
• 愚者无敌之鹰击长空10月前
  
  我是空军雷达导航专业，这是我在网上见过的关于雷达电磁波探测与隐身概念最专业的叙述。
  回复 ⋅ 67条回复755
  
  
  
  
  
• 米洛指挥官10月前
  
  然后人家去叙利亚实战检验，若不是俄军自己公布，西方国家未必知道苏-57什么时候来了。[捂脸][捂脸][捂脸]有点打脸
  回复 ⋅ 66条回复91
  
  
  
  
  
• 用户383956619137510月前
  
  不要在小看俄罗斯了，现实点吧，在当今出界只有美俄才是一个梯队。
  
  
  
  

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