机动性与隐身性 2023/5/26 10:48:49 来源:中国军网

前不久,有消息称,韩国KF-21战机成功进行导弹投放试验和机炮试射。自去年7月首飞以来,KF-21进行了约150次试飞,验证了超声速巡航能力以及雷达等先进航电的性能。

谈起五代机,隐身性、超声速巡航能力、超机动能力、超信息优势等是其必备性能。这些性能为五代机提供强大战斗力的同时,也大幅提升了五代机的研制难度。

研制五代机,隐身性与机动性常常相互掣肘。科研人员在设计战机时,平衡各方面性能是贯穿研制全程的核心工作。那么,隐身性与机动性的矛盾从何而来?

答案藏在气动布局中——为避免雷达波照射形成明显的回波信号,隐身战机对外形设计有着严格要求,即“外形整洁光滑”。但也带来两个问题:

一是战机外形受到限制。众所周知,鸭翼布局在机动性方面有着得天独厚的优势,但会直接破坏隐身性,这让带有鸭翼的第三代和第四代战机,很难发展为隐身战机。无尾飞翼布局与鸭翼布局则完全相反,具有极好的隐身性能,但控制能力较差,几乎丧失了超声速机动和短距起降能力,仅适用于B-2等机型。目前全球现役五代机,均没有采用无尾飞翼布局。

二是战机进气道设计难度增大。以F-117战机为例:为避免进气道形成强烈空腔反射,设计师采用开满孔洞的格栅封住进气口以实现隐身,这种设计对战机进气能力造成影响,导致F-117无法实现快速机动飞行。

“米格-31之后再无高空高速截击机。”随着侦察探测技术发展,一味追求战机飞行速度显然是不合理的。战机一旦被防空导弹锁定,就很难逃过被击落的命运。正因如此,在战机研制过程中,科研人员将隐身性放在首位,舍弃了部分机动性。即便是目前最先进的隐身战机,其飞行速度与高空高速截击机相比也有不小差距。

不过,科研人员并没有放弃对战机机动性改进的技术探索。在注重隐身性的同时,尝试多种方法提升战机机动性。

一是改进进气道。电磁计算能力的进步,从一定程度上解决了隐身战机机动性差的问题,科研人员设计出异型截面的扭曲空间,让雷达波进入进气道后像是掉入黑洞一样,在内部反射过程中不断被吸收衰减。

二是变更气动布局。通过在特定位置喷出高速气流,以取代襟翼等气动面,强化隐身战机机动性。但这种方法会使发动机产生很大消耗,目前仅在小尺寸无人机上应用。

三是发展隐身材料。随着材料技术进步,“超材料”这一新名词走进人们视野。超材料是一种更新、更强大的隐身材料,有望实现真正的隐身。科研人员通过改变超材料结构,实现对电磁波的任意调整,满足定制化电磁功能的需求。在一定程度上,吸波材料的隐身性更强,留给提升战机机动性的裕度也就越大。

未来,随着雷达探测技术进步,针对微小目标的远程探测能力越来越强,分辨率越来越高,抗干扰能力也越来越好。即便是战机上微小的凸起、缝隙也会被雷达精准探测到,这对隐身战机设计提出更大考验。

事实上,仅依靠对现有隐身战机平台进行技术升级,包括更换电子对抗设备、运用新的吸波材料等,很难规避未来先进雷达的捕捉。因此,未来隐身战机的基础气动布局还需要进行大幅改进,以获得更好的低散射特征,这意味着战机气动外形将更加整洁光滑。机动性与隐身性能否实现双赢,对航空设计师将是一场长期的考验。

上图:韩国KF-21战机。

资料照片

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标签: [责任编辑:袁琦]
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