李輝 鹿啟棟 張大偉 朱江峰

摘 要：該文首先介紹了雷達(dá)隱身技術(shù)，找出了對(duì)于導(dǎo)彈隱身的關(guān)鍵影響因素，并分析了外形技術(shù)和吸波材料；其次分析了導(dǎo)彈氣動(dòng)外形與隱身的綜合特性；最后基于雙層透波技術(shù)對(duì)BGM-109戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈重新進(jìn)行了隱身彈體的總體設(shè)計(jì)，并對(duì)其實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了前景預(yù)測(cè)及展望，對(duì)未來(lái)各型導(dǎo)彈的隱身化設(shè)計(jì)提供了重要的參考思路。

關(guān)鍵詞：雙層透波；吸波材料；外形技術(shù)；氣動(dòng)；隱身彈體

中圖分類號(hào)：TJ76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)生存、突防、縱深打擊的有效手段，已經(jīng)成為立體化現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中最重要的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)手段，武器裝備隱身化是未來(lái)武器發(fā)展的大勢(shì)所趨。隱身技術(shù)主要包括雷達(dá)隱身、紅外隱身、聲隱身以及視頻隱身等。

1 導(dǎo)彈隱身彈體相關(guān)介紹

1.1 外形技術(shù)

彈身總體設(shè)計(jì)上改善了導(dǎo)彈的總體布局，使彈體表面光滑而無(wú)明顯突變，縮小導(dǎo)彈機(jī)械尺寸，可將常規(guī)導(dǎo)彈的球形頭部改為扁長(zhǎng)的非球形體，美國(guó)AGM-129隱身巡航導(dǎo)彈，如圖1所示。部件設(shè)計(jì)上減少?gòu)?qiáng)散射部件，包括彈載雷達(dá)、彈上通信、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道及尾噴管、導(dǎo)彈彈翼、導(dǎo)航系統(tǒng)及各種傳感器。控制強(qiáng)散射源部件的RCS主要采用3種外形技術(shù)：降低發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道RCS、降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管RCS和降低導(dǎo)彈翼面的RCS。進(jìn)氣道主要采用“S”形設(shè)計(jì)與埋入技術(shù)相結(jié)合的新型結(jié)構(gòu)技術(shù)、在發(fā)動(dòng)機(jī)前安裝擋板控制進(jìn)氣道散射、空射的巡航導(dǎo)彈采用背負(fù)式進(jìn)氣道；發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管主要采用新型材料或改變外形設(shè)計(jì)。

1.2 吸波材料

吸波材料可分為結(jié)構(gòu)型和涂覆型，結(jié)構(gòu)型吸波材料是將吸收劑分散在通過(guò)特種纖維（象玻璃纖維、石英纖維等）增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料中，所形成的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。世界各國(guó)隱身武器包括戰(zhàn)斗機(jī)、艦艇等均使用了涂覆型吸波材料，象美國(guó)F-22猛禽空優(yōu)戰(zhàn)斗機(jī)、B-2幽靈戰(zhàn)略轟炸機(jī)等。

隨著未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)的日趨惡劣和隱身技術(shù)研究的不斷深化拓廣，納米材料、手性材料、智能材料、多頻譜吸波材料等新型吸波材料的研究已在世界各國(guó)逐步展開，并逐漸由實(shí)驗(yàn)室走向工程應(yīng)用中。

2 氣動(dòng)與隱身綜合特性分析

氣動(dòng)與隱身綜合特性分析的實(shí)質(zhì)是流場(chǎng)/電磁場(chǎng)的分析與綜合評(píng)估。運(yùn)用Pareto方法進(jìn)行飛行器氣動(dòng)與隱身的協(xié)同優(yōu)化得出如下結(jié)論：升阻比高的設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)于目標(biāo)的雷達(dá)散射面積值高，升阻比低的方案對(duì)應(yīng)于目標(biāo)的雷達(dá)散射面積值低。

因氣動(dòng)與隱身綜合特性分析的復(fù)雜性，該文創(chuàng)新性地提出一種雙層透波隱身技術(shù)，能減少?gòu)楏w雷達(dá)散射面積，實(shí)現(xiàn)滿足氣動(dòng)要求并隱身的目的。

3 雙層透波隱身彈體設(shè)計(jì)

該文基于美國(guó)BGM-109戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈，開展了雙層透波隱身彈體設(shè)計(jì)，并計(jì)算了該型導(dǎo)彈在隱身前后的雷達(dá)散射面積，為巡航導(dǎo)彈、彈道導(dǎo)彈、反艦/反潛導(dǎo)彈、反輻射導(dǎo)彈及防空導(dǎo)彈等的隱身設(shè)計(jì)提供了重要的參考思路。

3.1 外形結(jié)構(gòu)及材料

戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈身長(zhǎng)5.56 m，加助推器6.25 m，直徑0.527 cm，水平翼展2.62 m，外形結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。發(fā)射時(shí)重量（包括250 kg的推進(jìn)器）為1 452 kg。導(dǎo)彈在航行中，采用慣性制導(dǎo)加地形匹配或衛(wèi)星全球定位修正制導(dǎo)，射程在450 km～2 500 km，飛行時(shí)速約800 km。

基于雙層透波隱身技術(shù)的BGM-109巡航導(dǎo)彈彈體如圖3所示，其外層是透波流線外殼，內(nèi)層是吸波散射層。

外層流線型透波殼體的作用是透波和建立流線型外形。在材料選擇上要達(dá)到透波的要求，即盡量讓入射的雷達(dá)波無(wú)障礙地穿過(guò)進(jìn)入內(nèi)層。目前戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)罩所使用的玻璃鋼材料即可滿足透波要求，可達(dá)到95 %～99 %的雷達(dá)波穿透率，且強(qiáng)度好、比重小。國(guó)內(nèi)透波復(fù)合材料使用的增強(qiáng)纖維以E玻璃纖維和S玻璃纖維為主，其參數(shù)見表1。

由表1可以看出，E玻纖與S玻纖在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面比彈體常用的鋁合金材質(zhì)要高，能夠滿足彈體強(qiáng)度及剛度要求。因此可以使用這2種玻纖生產(chǎn)該巡航彈的彈體，包括各級(jí)艙段及主翼、尾翼等結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外形維持原型彈，可達(dá)到最佳的氣動(dòng)效果。

3.2 雷達(dá)隱身涂料

各型吸波材料其特點(diǎn)見表2，導(dǎo)電高分子型及新型吸波材料目前尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，未在工程中應(yīng)用，現(xiàn)在主要應(yīng)用的仍是鐵氧體類和陶瓷型。

單波段隱身涂料存在很大的局限性，兼容性好的多波段電磁波隱身涂料具備廣闊的發(fā)展前景，象無(wú)線電波/微波/可見光/紅外多功能隱身涂料的研發(fā)。

基于雙層透波技術(shù)設(shè)計(jì)的新型導(dǎo)彈，外層流線結(jié)構(gòu)能維持導(dǎo)彈良好的氣動(dòng)外形，同時(shí)保護(hù)內(nèi)層吸波涂層不被沖刷，內(nèi)層多棱面體結(jié)構(gòu)加表面涂覆多功能隱身涂料，將使電磁波被大幅地吸收和散射，回波強(qiáng)度大幅降低。

4 結(jié)語(yǔ)

該文提出了一種雙層透波隱身技術(shù)，使隱身武器具備最佳氣動(dòng)外形與隱身效能，通過(guò)對(duì)BGM-109戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈彈體進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，對(duì)于內(nèi)外層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料進(jìn)行了選擇，并對(duì)未來(lái)隱身涂料的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

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