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美国《航空周刊》披露俄罗斯隐身技术研究

 2003-10-24 21:34 桌面版 正體 打赏 0
虽然在苏联时代命名的第二中央科学研究院的名称几乎没有给人们留下多少想象的空间,但是在过去的30年里,它一直在俄罗斯隐身技术的研究方面发挥着关键作用。该研究院的俄罗斯缩写为TsNII,其任务是发展俄罗斯的隐身技术,并检验隐身技术的应用效果,同时也评估国外平台的隐身特性。

  在过去,TsNII与俄罗斯已经撤销的防空部队(PVO)关系密切,该部队并入空军以后,TsNII就开始参加各军种武器系统的设计和开发工作,其中既有战术部队,也有战略部队。在与俄罗斯防空部队(PVO)合作时,其任务主要是确定俄罗斯防空系统的战术要求,特别是确定潜在威胁目标的雷达反射截面特性。

  如果不考虑俄罗斯的国防预算,TsNII所进行的工作显示了俄罗斯空军试图使它的战术空军机队和战略空军机队现代化的雄伟决心。虽然苏-27"侧卫"及其衍生型(如苏-27IB)终将要进入部队服役并构成今后10年甚至更长一段时间内俄罗斯空军战斗机和攻击机队的核心,但是新型飞机的研制终究还是需要的。这种需求最终导致了苏霍伊牵头研制俄罗斯的第五代多用途战术战斗机。现实地说,这种飞机在2015年之前很难形成一定的装备数量。在此之前,TsNII还计划参加米格1.42多用途前线战斗机(MFI)的研制项目。虽然MFI的原型机1.44最后进行了试飞,但是俄罗斯国防部还是放弃了这种飞机,其主要原因是缺乏经费。

   TsNII展出的设计方案表面上看很传统,并且他们没有向公众披露俄罗斯空军已经研制了很长时间的远程对地攻击战略巡航导弹和图-22M3("逆火"C)轰炸机后继机的更多情况。

  虽然苏霍伊的高级官员说,现在讨论俄罗斯第五代战斗机(它似乎被称为PAK FA)的机体结构设计方案还为时尚早,但TsNII提出的战斗机方案似乎反映了目前他们对这种飞机的基本考虑情况。这种设计方案与苏霍伊的S-32/S-37前掠翼战斗机方案有一定程度的相似。因为TsNII从1996年开始就参加S-37技术验证机的研制。

   TsNII的轰炸机设计方案与苏霍伊上世纪80年代开始发展的T-60S有一定的联系,该机也采用了比较传统的布局。据称其常规战略巡航导弹的设计已经完成了很多工作。这种导弹的布局会使人想起Raduga公司的Kh-101和Kh-102巡航导弹方案。它的研制工作也是始于上世纪八十年代中期,目的是要发展一种Raduga公司的Kh-55(AS-15Kent)战略巡航导弹的后继弹。这种巡航导弹的战略核打击型代号为Kh-102,同时它还可以为空军提供常规的远程对地攻击能力。

   TsNII公布的导弹图采用了桨扇发动机,据说Raduga最初想把这种发动机用在Kh-1-1上,但是,可能是由于研制上的困难,该设计局最终倾向于采用涡喷或涡扇发动机,以便降低风险。

  这种导弹的核打击型Kh-102可以使俄罗斯空军成为战略威慑的重要组成部分。由于这个项目的敏感特征,Raduga仍然不愿意谈论它的进展情况。但是,该公司的高级官员强调说,该设计局一直在为满足俄罗斯军方的战略需求而工作。人们相信,Kh-101的地面和空中试验工作都已经完成。TsNII展示的材料表明他们早在1990年就已经开始了导弹隐身方面的研究工作。

  虽然这些普通的设计方案同是否能够投入生产关系不大,但它们却深入地展示了俄罗斯人在想什么,以及它们在减少平台的电磁频谱特征方面所进行的研究工作。

  苏联及后来的俄罗斯专家采用了与美国同行不同的隐身技术发展途径。造成这种设计理念差异的主要原因是技术上的差距(主要是生产制造工艺上的差距)以及最近资金上的困难。

  俄罗斯的飞机设计师们在隐身技术上采用了一种他们认为比较平衡的方法,他们不想为了减少飞机的雷达反射截面而牺牲飞机的气动性能。美国在其F-35联合攻击战斗机中也采用了这种策略,它比美国的第一代隐身战斗机F-117更加注重气动性能和隐身性能之间的折衷。而俄罗斯目前仍然在研究隐身平台应该具有哪些特征。

  上世纪80年代和90年代期间,TsNII启动了很多研究计划,据该研究院说,这些研究计划对于俄罗斯飞机和导弹的隐身性能产生了重大影响。这包括图-160轰炸机、NPO Mashinostroenia的3M-55 Onyx/Yakhont (SS-NX-26)反舰导弹、一种战略巡航导弹(Raduga公司的 Kh-101)和苏霍伊的S-37。与不采用隐身措施的平台相比,图-160的RCS(雷达反射截面)减少到了原来的1/6,S-37减少为原来的1/10,Kh-101减少为原来的1/14。TsNII还有一个室外的雷达阵列,用于测量雷达反射截面。该研究院不但试验了一些被动隐身技术,而且还试验了一些主动隐身技术。

  在机体隐身方面,TsNII试验了前后缘设计和制造的改进方法。由于飞机表面很小的缝隙(例如:口盖周围的缝隙)都会显著影响到飞机的RCS,所以他们总是要确保机身表面的结构连接缝全部覆盖。早在苏联时代的末期,他们就强调要保证批生产产品的结构干净,这有利于改善飞机的气动性能,在机体的其他方面(包括苏-27),对飞机表面的处理都可以说是非常完美的。除此之外,TsNII还建议在机身上大量使用雷达吸波材料(RAM)。

  除了减少飞机基本结构对雷达波的反射之外,TsNII还试验了用吸波涂层进一步减少平台RCS的方法。有一些未经证实的报告说,1990年末,俄罗斯用一架米格-29的机体在莫斯科附近茹科夫斯基的格若诺夫飞行试验研究中心进行了RCS试验。对于外挂和半保形外挂的武器舱,TsNII建议采用雷达吸波材料以免增加飞机的RCS。

  在1.42 MFI的原型机1.44上,主武器挂架似乎位于一个半伸缩的舱内,该舱位于机身中面的下方。对于生产型的飞机,似乎要采用内部弹舱。在S-37上,似乎有6个矩形盒状的内部弹舱,其中四个与机身住截面相交,另外2个位于前起落架舱的后面一点。负责研制战术导弹的Vympel公司专门为内部弹舱设计了R-77(AA-12)中距空空导弹的一种改型,它具有可以折叠的格状控制鳍。

  在研究降低基本机体RCS方法的同时,TsNII还致力于减少飞机天线对雷达波的反射,这些天线既包括主雷达的天线,也包括通信天线。在后者的方案中,他们用保形设计的天线取代了常规天线。

  由于飞机和导弹的主雷达天线对射频能量具有很高的反射能力,所以该院研究了很多技术来减少这些天线的反射。其中包括采用有频率选择特性的材料对机载雷达进行屏蔽,这种材料对于机载雷达来说是透明的,但是其他频率的电波却无法通过。此外还采用了一些具有反射能力的隐身结构,它们能把所收到的射频能量反射到天线舱前面的RAM区,以便将这些能量进行吸收。

  为了消除进气道和发动机叶片产生的反射信号,TsNII研究了好几种办法。其中比较标准的办法是通过S形进气道避免发动机叶片的直接暴露,此外,还可以在进气口采用能吸收雷达波的栅格网,这种网既可以是固定的,也可以是收放式的。与他们的西方同行一样,该研究院减少座舱设备(例如:平显和弹射座椅)雷达反射的方法是对座舱盖进行金属镀膜。

  在主动隐身技术的应用方面,TsNII正在研究用离散的等离子场来显著降低飞机或导弹的雷达信号特征。在苏联时代的后期,他们为评价等离子体的潜在军事应用进行了大量的工作。等离子体可能会高效耗散射频能量,但是,生成等离子体场的本身需要耗费大量的能量。从能量供给的角度来看,生成能保护整个平台的等离子场已经被证明是不现实的。尽管如此,在机身上形成强反射源的特殊部位形成等离子场似乎更可行一些。

   TsNII的一些资料已经论述了用离散的等离子场对战斗机的雷达进行隐身。在实际工作中,他们至少已经将这种隐身方法用到了某种巡航导弹上。

  据报道,一种被称为Marabu的等离子发生系统正处于研制之中,并打算用于Chelomei(即现在的NPO Mashinostroenia)公司的3M-25 Meteorit型导弹。Chelomei公司曾打算研制一种空中、地面和潜艇通用的巡航导弹,虽然在上世纪80年代末和90年代初有些型别的导弹进行了多次试验,但是最终并没有成功。

   NPO Mashinostroenia曾经表示有兴趣用等离子技术减少雷达的信号特征,但是到目前为止,还没有在任何一种已经服役的导弹上采用这项技术。TsNII打算在高空飞行剖面的3M-25巡航导弹使用弹载等离子发生器。因为在高空产生等离子体需要的能量比在低空时要低很多。对于3M-25的设计方案来说,采用隐身技术可以缩短敌方防御系统发现这种导弹的距离,从而减少其做出反应的时间,增加对这种导弹实施拦截的复杂性。另一家参与竞争的设计局Raduga也研究了等离子场的潜在应用价值,但是他们认为,对于飞行高度很低的巡航导弹来说,采用等离子隐身所需要的能量太高。

  但是在Raduga公司的设计方案中,有一种被称为GELA的导弹可能会从中受益。GELA的代号可能是Kh-90,上世纪90年代初曾经有一些这种导弹进行了试验,俄罗斯似乎想用这种导弹至少部分地取代Kh-22(As-4)。按计划,Kh-90在末段时将以M5以上的速度从高空突防,然后以很高的坡度急剧地向航空母舰尺寸大小的目标俯冲。在这样高的飞行剖面上,可以考虑在导弹的头部用某种形式的等离子场进行隐身。但是由于经费的原因,俄罗斯目前已经放弃了GELA/Kh-90的研制计划。苏联末期的许多项目都遇到了同样的命运。


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