你了解直升機是如何實現(xiàn)隱身的嗎?
來源:科普中國
發(fā)布時間:2023-12-26
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2011年5月,美軍在巴基斯坦成功擊斃本·拉登,震驚全世界。但是行動并不完美,美軍有一架直升機墜落。倉促撤退的美軍也未能夠將直升機全部炸毀,留下了直升機尾槳和一段尾梁,導致美軍絕密隱形直升機曝光于世。

圖1 美軍巴基斯坦墜地直升機殘骸

美軍保密工作很到位,之前沒有泄露該機的任何信息。全世界也對這架直升機機進行了各種各樣猜測,有人稱它為隱形鷹,有人稱該機是從現(xiàn)役黑鷹直升機改進而來,也有的說美軍特種作戰(zhàn)部隊已經(jīng)裝備使用了多年。除了各種猜測外,大家對直升機如何實現(xiàn)隱身產(chǎn)生了濃厚興趣。

直升機究竟如何實現(xiàn)隱身呢?難度大不大?實際上,與固定翼飛機相比,直升機實現(xiàn)隱身難度較大。一是受直升機結構特點影響。比如直升機旋翼葉片,它不僅會產(chǎn)生較大的噪音,而且還會反射強烈的雷達信號。二是直升機低空超低空使用環(huán)境也不利于直升機隱身。

直升機隱身采用的技術主要包括雷達隱身技術、噪音隱身技術和紅外隱身技術。


一、雷達隱身技術

雷達通過接收目標反射電磁波以發(fā)現(xiàn)目標位置、測量目標距離。因此直升機雷達隱身技術簡單理解就是要減少雷達回波。一方面可以通過外形來減少其雷達波反射截面積(RCS)。像美軍的F117隱形飛機,就采用了多面體外形和鋸齒狀的機體結構,通過外形調(diào)整,減少雷達反射波的主波瓣數(shù)量、降低波束寬度,讓雷達接收不到足夠的連續(xù)回波信號,從而達到隱身的效果。直升機也借鑒了這種思想,主要是調(diào)整機身外形,達到一定的隱身效果。比如美軍曾經(jīng)研發(fā)的RAH-66科曼奇直升機,外形就做了隱形優(yōu)化,直升機起落架、武器掛架都收進機身,可以極大降低雷達發(fā)現(xiàn)概率。

圖2 美軍RAH-66直升機飛行


另一方面,直升機雷達隱形還可以在機身、旋翼等處使用復合材料或噴涂吸波涂層,以達到進一步減少雷達反射波的目的。從美軍墜地直升機尾部來看,顯然機身表面經(jīng)過了特殊處理,外形進行了調(diào)整優(yōu)化,棱角分明,符合隱形設計的特征。美軍2021年倉促從阿富汗撤軍時,在喀布爾機場出現(xiàn)了一款疑似隱形的直升機。從外形上看,該機很有可能是從美軍現(xiàn)役黑鷹直升機改進而來。

圖3 2021年阿富汗喀布爾機場出現(xiàn)的美軍疑似隱形直升機


二、噪音隱身技術

直升機噪音來源主要有發(fā)動機、旋翼、尾槳、減速器等部件。尤其是高速旋轉的旋翼,與空氣摩擦可以發(fā)出比較特殊的聲音,可以傳播很遠的距離。

圖4 直升機噪音源示意圖

發(fā)動機的噪音可以通過改變發(fā)動機進氣口、尾噴管方向和形狀,降低發(fā)動機進排氣噪聲。減速器可以通過提高裝配工藝,改善齒輪傳動特性,減少振動。比如美軍的RAH-66科曼奇直升機的發(fā)動機排氣口就被設計成狹長的帶狀排氣口。


直升機旋翼噪聲主要是槳葉與氣流的復雜作用產(chǎn)生的,其中槳渦干擾噪聲是槳葉旋轉產(chǎn)生的槳尖渦,與后續(xù)槳葉發(fā)生相互干擾而產(chǎn)生的噪聲,也是最為主要的噪聲之一。降低旋翼噪聲通常可以采取增加槳葉數(shù)量,改變槳葉翼尖形狀等方法,可以有效降低槳渦干擾噪聲。比如美軍黑鷹直升機就采用了后掠型漿葉。

圖5 黑鷹直升機后掠槳葉示意圖

尾槳降噪的方法可以采取增加槳葉數(shù)量,采用函道式尾槳等方法降噪(如RAH-66直升機)。從殘骸上看,美軍墜地隱形直升機尾槳采用了大約5片槳葉,直升機飛行應該比較安靜,居住在本·拉登樓房附近的村民說,直到直升機從頭頂飛過,他們才聽到直升機的聲音。


三、紅外隱身技術

直升機紅外隱身就是要降低直升機的紅外輻射強度,從而減小敵方紅外偵察的發(fā)現(xiàn)概率和紅外制導導彈的命中概率。發(fā)動機是直升機上產(chǎn)生紅外輻射的主要來源,因此直升機紅外隱身方法主要就是降低排氣溫度。有些直升機通過安裝紅外抑制裝置來降低排氣的紅外信號強度。比如俄羅斯米-28武裝直升機的發(fā)動機就安裝有大型的紅外抑制器。

圖6 俄羅斯米-28武裝直升機

有的直升機是將發(fā)動機尾氣與空氣混合,降低溫度后排出。比如美軍RAH-66直升機可以將發(fā)動機排氣引導到尾梁的錐套中,與冷空氣充分混合后排出。

可見,直升機復雜的結構外形和氣動特性,使直升機隱身比較困難。所謂直升機隱身,是采用一些隱身技術降低敵方探測到直升機的能力,而不可能讓直升機隱于無形。更與看到,提高直升機隱身能力的同時,必然會犧牲直升機的飛行性能。因此,隱身直升機主要用來執(zhí)行秘密等級很高的特種作戰(zhàn)任務,并不會大量裝備部隊,美軍主要裝備在160特種作戰(zhàn)航空團。


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