2.2 目标的电磁隐身
隐身是一个广义术语。“二战”期间,前苏联利用迷彩伪装了克里姆林宫,使其免遭德军轰炸。美国魔术师使自由女神塑像在众目睽睽之下“失踪”。这些都是著名的隐身实例。在武器系统中,隐身技术是研究如何降低目标被雷达、红外、可见光和声呐等探测设备发现和跟踪的各种技术。针对雷达探测,可采用RCS缩减和诱骗等隐身技术,其中RCS缩减是最重要的一种方法。
2.2.1 RCS缩减技术
通常,隐身飞行器可使RCS缩减2~3个数量级,严重威胁着主动或半主动导引头的检测能力。表2-5列出了一些典型隐身飞行器和非隐身飞行器的RCS估值。
表2-5 典型隐身飞行器和非隐身飞行器的RCS估值
由表2-5可见,隐身飞行器的RCS值与非隐身飞行器的RCS值相比,缩减了(20~30)dB。
针对主动或半主动导引头的探测,减小目标的雷达散射截面是实现目标隐身的主要技术途径。赋形技术、涂覆吸波材料和加载技术是控制目标RCS的几种重要手段。
1.赋形技术
赋形隐身就是改变散射体的形状,以非常规外形实现隐身,例如:
——将后向散射体变为无后向散射体,如飞机的锐形鼻锥、三角翼、逆向V形尾翼、倾斜或S形引擎气道等;
——去除产生镜像反射或金字塔反射效应的外形,如将机身与机翼一体化、采用曲线型机翼、用双偏斜尾翼代替垂直尾翼等;
——覆盖强散射体,如将引擎、翼形结构完全覆盖或部分覆盖,去除悬挂式结构体,或利用一部分结构体覆盖另一部分结构体等。
2.涂覆吸波材料
使物体具有吸波功能是降低散射体RCS的重要措施,涂覆型吸波材料和结构型吸波材料是两种典型的吸波材料:
——涂覆吸波层是一种常用的隐身技术,为了克服早期的氧化铁涂层或氧化铁人造橡胶等材料的带宽与衰减量的局限性,正在开发纳米隐身材料、高分子聚合物、手征材料、智能材料等新型吸波材料;
——结构型吸波材料对雷达波具有很高的吸收率,可采用结构型吸波材料实现机体的隐身,且承载力强,易维修。
3.加载技术
可采用无源或有源加载技术实现隐身:
——无源加载是在飞行器表面开槽或接谐振腔,改变飞行器表面电流分布,可缩减后向散射,但无源对消存在频带窄的问题,难以在工程实际中应用;
——有源加载是利用目标装载的有源设备发射相参信号,该信号与主动导引头照射目标后的后向散射信号反相,有源相参信号与后向散射信号相互对消,实现目标隐身;采用转发式有源隐身技术,可以使有源相参信号与回波信号的时延差、频率差和幅度差都很小,从而获得良好的隐身效果。
2.2.2 辐射源隐身技术
采用有效技术措施,使被动导引头难以截获辐射源信号,实现辐射源载体的隐身。
1.静默技术
目标雷达停止发射,处于关机静默状态,这是雷达最彻底的隐身技术,当然雷达也就失去了探测能力。
2.低截获概率技术
采用低截获概率信号也是目标雷达防止被动导引头探测的有效技术措施。低截获概率信号的脉冲峰值电平较低,而且具有复杂的脉内调制,不易被探测和截获。
3.信号参数捷变技术
信号参数的捷变包括载波频率捷变、重复频率捷变、脉冲宽度捷变等。目标雷达辐射信号的脉间捷变,特别是随机捷变,往往使探测装置难以适应,失去探测和跟踪的能力。
4.高密度干扰
在辐射源载波频率、脉冲重复频率、脉冲宽度的相应范围内,设置高密度干扰,增加被动导引头的信号分选难度,防止被动导引头截获辐射源信号。
2.2.3 其他隐身技术
目标相对于导弹做超低空侧向机动时,对于采用多普勒体制的主动或半主动导引头而言,目标处于主瓣杂波谱之中,目标隐身于杂波,信杂比大大降低,恶化了导引头探测性能。这种情况下,反隐身问题已转化为抗杂波问题。
采用诱骗技术,将导引头的探测与跟踪对象由目标转向诱饵,使目标游离出导引头的视角范围,实现隐身。这类问题往往作为干扰与抗干扰技术进行研究。