何小鋒

（解放軍91404部隊(duì)，秦皇島 066000）

0 引言

現(xiàn)代無(wú)線電技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地提高了雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的目標(biāo)搜索、跟蹤能力。傳統(tǒng)的武器平臺(tái)在作戰(zhàn)環(huán)境中所受威脅愈演愈烈，雷達(dá)隱身技術(shù)對(duì)提高武器平臺(tái)系統(tǒng)縱深打擊能力和生存能力意義深遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)武器裝備的隱身化已成為軍事強(qiáng)國(guó)所追求的高新技術(shù)熱點(diǎn)。

現(xiàn)代雷達(dá)隱身技術(shù)主要包括以下兩個(gè)層面：一方面利用外形設(shè)計(jì)、吸波隱身材料和等離子體等隱身技術(shù)來(lái)降低目標(biāo)的平均雷達(dá)截面積。其中，外形設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)反射波偏離雷達(dá)發(fā)射方向；吸波隱身材料主要實(shí)現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換成熱耗散消失；等離子體技術(shù)利用高功率微波在武器平臺(tái)的主要散射區(qū)域產(chǎn)生等離子體對(duì)入射的電磁波實(shí)現(xiàn)吸收或衰減。另一方面采用新型雷達(dá)體制來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身的目的，目前主流的隱身雷達(dá)體制包括：無(wú)源雷達(dá)、低截獲概率雷達(dá)和有源隱身技術(shù)[1]。

1 雷達(dá)隱身原理

雷達(dá)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)的機(jī)理在于對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行相關(guān)處理，其探測(cè)范圍應(yīng)滿足相應(yīng)的虛警和發(fā)現(xiàn)概率，具有局限性，雷達(dá)隱身的本質(zhì)在于通過(guò)減小其被發(fā)現(xiàn)的探測(cè)距離來(lái)實(shí)現(xiàn)隱身效果的。

雷達(dá)的最大探測(cè)距離Rmax應(yīng)滿足:

式中：tP、Pmin分別為雷達(dá)發(fā)射功率和可檢測(cè)的最小接收功率，Gt、Gr分別為發(fā)射、接收天線的增益，λ為工作波長(zhǎng)，δ為目標(biāo)RCS。

由公式可知，雷達(dá)的最大探測(cè)距離Rmax與被探測(cè)目標(biāo)散射截面積的1/4次方成正比，故降低δ是縮減雷達(dá)載體平臺(tái)被探測(cè)距離的有效手段。表1給出了δ與Rmax降低比例間的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

表1 δ縮減量(dB)與Rmax縮減比例(%)間的關(guān)系

現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的雷達(dá)隱身，根本在于減小雷達(dá)的最大探測(cè)距離，技術(shù)途徑在于利用多種手段縮減探測(cè)目標(biāo)散射截面積。目前，國(guó)內(nèi)外縮減探測(cè)目標(biāo)散射截面積主流技術(shù)包括：外形設(shè)計(jì)、吸波隱身材料和等離子體等隱身技術(shù)以及采用相關(guān)電子措施降低目標(biāo)的散射截面積等。

2 雷達(dá)隱身技術(shù)

2.1 外形隱身設(shè)計(jì)

外形隱身設(shè)計(jì)指的是對(duì)載體平臺(tái)的邊緣及表面進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，使其強(qiáng)散射方向遠(yuǎn)離雷達(dá)探測(cè)來(lái)波方向?，F(xiàn)階段作為雷達(dá)平臺(tái)的武器裝備，其外形設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求[2]：

(a) 避免在裝備邊緣及表面出現(xiàn)易產(chǎn)生角反射器效應(yīng)的棱角邊緣、缺口尖端等不連續(xù)處；

(b) 利用邊緣衍射效應(yīng)代替鏡面反射；

(c) 縮減外形尺寸；

(d) 二維噴管的材質(zhì)選用吸波隱身材料；

(e) 將機(jī)身設(shè)計(jì)為平滑過(guò)渡的曲線流體，減少散射源的個(gè)數(shù)。

2.2 吸波材料隱身

雷達(dá)吸波隱身材料的工作機(jī)理由兩種：一種是迅速吸收電磁波并將其轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)熱耗；另一種主要利用電磁波的干涉效應(yīng)。雷達(dá)吸波隱身材料的電磁特性在于：大部分入射電磁波進(jìn)入吸波隱身材料后不產(chǎn)生反射，且能被迅速吸收并轉(zhuǎn)化為熱耗。

（1）為使入射波能最大限度的進(jìn)入材料的內(nèi)部而不產(chǎn)生反射，需滿足以下阻抗匹配條件：

式中：ε'，ε''，μ'，μ''為關(guān)于真空的相對(duì)值，c為光速，ω為角速度，ε0=8.854 F/m，σ為電導(dǎo)率。

（2）入射電磁波需滿足電磁波的衰減條件以實(shí)現(xiàn)吸收涂層的吸收作用，該吸收率由式（3）表征：

其中，α和a分別用于表征吸波隱身材料的吸收率和衰減常數(shù)，d為吸波隱身材料的涂層厚度。

現(xiàn)階段已投入使用和正在研制的吸波隱身材料主要分為以下幾類：

（1）納米材料

特征尺寸為0.1～100nm的納米材料具有極好的吸波特性，具有厚度薄、質(zhì)量小、頻帶寬等特點(diǎn)，是目前極具發(fā)展前途的吸波隱身材料。

（2）手性吸波隱身材料

手性材料吸波主要利用旋波作用效應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)ε、μ和手型材料ξ三個(gè)手性參數(shù)可實(shí)現(xiàn)吸波隱身材料的特性，對(duì)吸波隱身材料的電磁波衰減可提高20dB以上。目前對(duì)于手性材料的研究尚在起步階段，還沒(méi)有實(shí)際工程應(yīng)用[3]。

（3）智能材料

智能材料指的是具備傳感、驅(qū)動(dòng)和控制功能的特殊材料，可根據(jù)外界電磁環(huán)境變價(jià)主動(dòng)調(diào)節(jié)自身結(jié)構(gòu)性能。現(xiàn)階段該結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于航天、軍事等領(lǐng)域。

2.3 采用電子措施降低目標(biāo)散射特性

（1）無(wú)源雷達(dá)技術(shù)

無(wú)源雷達(dá)根據(jù)目標(biāo)回波來(lái)源不同可分為以下兩類：一類是依靠目標(biāo)輻射的電磁波實(shí)現(xiàn)探測(cè)跟蹤，這類探測(cè)目標(biāo)一般是雷達(dá)，通信、干擾設(shè)備，探測(cè)目標(biāo)本身有較大功率的輻射源；另一類是利用照射源發(fā)射電磁波，這類探測(cè)目標(biāo)本身不輻射大功率電磁波，而是利用外部照射源（包括照射雷達(dá)、外部廣播信號(hào)燈），以合作或非合作式的工作方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)。無(wú)源雷達(dá)具有優(yōu)異的雷達(dá)隱身效能，其特征在于：

(a)無(wú)源雷達(dá)本質(zhì)上是雙（多）基地雷達(dá)。無(wú)源雷達(dá)自身不輻射大功率電磁波，故具有較好的隱蔽性和“四抗”能力；

(b)無(wú)源雷達(dá)不向空間輻射電磁波，故無(wú)需頻譜分配，也不會(huì)造成電磁污染，由于沒(méi)有能量覆蓋的問(wèn)題，理論上不存在探測(cè)盲區(qū)；

(c)無(wú)源雷達(dá)本身無(wú)發(fā)射機(jī)，只有接收系統(tǒng)，故可實(shí)現(xiàn)低成本、便攜式設(shè)計(jì)；

(d)系統(tǒng)所采用的外輻射源，包括VHF-UHF頻段的無(wú)線電和電視廣播信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)低空目標(biāo)探測(cè)，利用這些信號(hào)，還省去了修建大功率發(fā)射站的成本。

（2）自適應(yīng)技術(shù)

自適應(yīng)技術(shù)主要利用開槽縫、對(duì)流槽等手段在雷達(dá)載體平臺(tái)的金屬表面附加集中或分布參數(shù)，當(dāng)表面受到雷達(dá)探測(cè)波照射時(shí)，經(jīng)自適應(yīng)處理過(guò)的雷達(dá)表面可產(chǎn)生一個(gè)與回波信號(hào)同頻率、同極化、等幅反相的電磁波與雷達(dá)回波進(jìn)行對(duì)消，從而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)載體平臺(tái)的隱身效能[4]。

（3）LPI雷達(dá)

LPI（低截獲概率）雷達(dá)綜合采用多種電子措施降低雷達(dá)的被探測(cè)概率。LPI雷達(dá)的發(fā)射功率必須是可控的，以適應(yīng)雷達(dá)對(duì)不同探測(cè)目標(biāo)的最小發(fā)射功率值要求，故在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤時(shí)，發(fā)射機(jī)的功率電平控制隨目標(biāo)距離變化自適應(yīng)變化；其發(fā)射波形采用模糊函數(shù)為圖釘型的寬度高占空比信號(hào)，將發(fā)射功率能量以類噪聲信號(hào)的形式在寬帶范圍內(nèi)輻射出去；接收端采用長(zhǎng)時(shí)間周期的相參積累方式；輻射器天線采用超低副瓣天線。

（4）準(zhǔn)連續(xù)波雷達(dá)

收/發(fā)分置的雙（多）基地準(zhǔn)連續(xù)雷達(dá)，發(fā)射時(shí)將常規(guī)連續(xù)波信號(hào)利用通信的編碼技術(shù)改造為編碼噪聲信號(hào)，經(jīng)擴(kuò)頻處理分布在寬頻帶上，此時(shí)的發(fā)射信號(hào)具有超低的功率譜密度，可隱藏在接收機(jī)的噪聲電平以下；在接收過(guò)程中，對(duì)回波經(jīng)過(guò)脈壓相關(guān)、解擴(kuò)解碼處理，并利用DBF技術(shù)形成多波束，此類連續(xù)被雷達(dá)具備相當(dāng)高的低截獲特性，可對(duì)抗諸如反輻射導(dǎo)彈、電磁干擾機(jī)等威脅。近年來(lái)，準(zhǔn)連續(xù)被雷達(dá)技術(shù)日益成熟，已應(yīng)用于很多產(chǎn)品裝備。

2.4 等離子隱身技術(shù)

新近投入使用的等離子隱身技術(shù)的作用機(jī)理在于：利用等離子體發(fā)生器、放射性同位素等在載體表面形成等離子云，利用等離子云特征參數(shù)（包括其電離度、能量、振蕩頻率等）的改變，使入射電磁波與等離子體的帶電粒子發(fā)生作用而被吸收，從而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身的目的。

等離子技術(shù)的特征在于無(wú)需改變載體平臺(tái)的外形結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的外形設(shè)計(jì)及相關(guān)材料隱身技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于：吸收率高、吸波頻帶寬、隱身效果好、低成本，不影響載體平臺(tái)的機(jī)械性能；由于載體平臺(tái)表面沒(méi)有相關(guān)涂層，大幅降低了系統(tǒng)維護(hù)成本[7-8]。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)現(xiàn)代雷達(dá)的主要隱身技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)闡述，雷達(dá)隱身技術(shù)主要包括兩個(gè)層面：一方面利用外形設(shè)計(jì)、吸波隱身材料和等離子體等隱身技術(shù)來(lái)降低目標(biāo)的平均雷達(dá)截面積；另一方面采用新型雷達(dá)體制來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身的目的，目前主流的隱身雷達(dá)體制包括：無(wú)源雷達(dá)、低截獲概率雷達(dá)和有源隱身技術(shù)。其中，外形設(shè)計(jì)是將目標(biāo)反射波偏離雷達(dá)發(fā)射方向，吸波隱身材料是將電磁能轉(zhuǎn)換成熱能而耗散或消失；等離子體是用高功率微波在飛機(jī)的主要散射區(qū)域產(chǎn)生等離子體以吸收或衰減入射的電磁波。隱身雷達(dá)體制主要包括：無(wú)源雷達(dá)、低截獲概率雷達(dá)和有源隱身技術(shù)等，雷達(dá)隱身是一項(xiàng)綜合性很高的技術(shù),為獲得理想的雷達(dá)隱身效能，必須綜合運(yùn)用諸如外形設(shè)計(jì)、吸波隱身材料和等離子體等隱身技術(shù)，我國(guó)開展綜合性雷達(dá)隱身技術(shù)的研究任重而道遠(yuǎn)。

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