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你了解直升机是如何实现隐身的吗?
发布时间:2024-01-04     作者:   来源:科普中国   分享到:

2011年5月,美军在巴基斯坦成功击毙本·拉登,震惊全世界。但是行动并不完美,美军有一架直升机坠落。仓促撤退的美军也未能够将直升机全部炸毁,留下了直升机尾桨和一段尾梁,导致美军绝密隐形直升机曝光于世。

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图1 美军巴基斯坦坠地直升机残骸

美军保密工作很到位,之前没有泄露该机的任何信息。全世界也对这架直升机机进行了各种各样猜测,有人称它为隐形鹰,有人称该机是从现役黑鹰直升机改进而来,也有的说美军特种作战部队已经装备使用了多年。除了各种猜测外,大家对直升机如何实现隐身产生了浓厚兴趣。

直升机究竟如何实现隐身呢?难度大不大?实际上,与固定翼飞机相比,直升机实现隐身难度较大。一是受直升机结构特点影响。比如直升机旋翼叶片,它不仅会产生较大的噪音,而且还会反射强烈的雷达信号。二是直升机低空超低空使用环境也不利于直升机隐身。

直升机隐身采用的技术主要包括雷达隐身技术、噪音隐身技术和红外隐身技术。

一、雷达隐身技术

雷达通过接收目标反射电磁波以发现目标位置、测量目标距离。因此直升机雷达隐身技术简单理解就是要减少雷达回波。一方面可以通过外形来减少其雷达波反射截面积(RCS)。像美军的F117隐形飞机,就采用了多面体外形和锯齿状的机体结构,通过外形调整,减少雷达反射波的主波瓣数量、降低波束宽度,让雷达接收不到足够的连续回波信号,从而达到隐身的效果。直升机也借鉴了这种思想,主要是调整机身外形,达到一定的隐身效果。比如美军曾经研发的RAH-66科曼奇直升机,外形就做了隐形优化,直升机起落架、武器挂架都收进机身,可以极大降低雷达发现概率。

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图2 美军RAH-66直升机飞行

另一方面,直升机雷达隐形还可以在机身、旋翼等处使用复合材料或喷涂吸波涂层,以达到进一步减少雷达反射波的目的。从美军坠地直升机尾部来看,显然机身表面经过了特殊处理,外形进行了调整优化,棱角分明,符合隐形设计的特征。美军2021年仓促从阿富汗撤军时,在喀布尔机场出现了一款疑似隐形的直升机。从外形上看,该机很有可能是从美军现役黑鹰直升机改进而来。

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图3 2021年阿富汗喀布尔机场出现的美军疑似隐形直升机

二、噪音隐身技术

直升机噪音来源主要有发动机、旋翼、尾桨、减速器等部件。尤其是高速旋转的旋翼,与空气摩擦可以发出比较特殊的声音,可以传播很远的距离。

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图4 直升机噪音源示意图

发动机的噪音可以通过改变发动机进气口、尾喷管方向和形状,降低发动机进排气噪声。减速器可以通过提高装配工艺,改善齿轮传动特性,减少振动。比如美军的RAH-66科曼奇直升机的发动机排气口就被设计成狭长的带状排气口。

直升机旋翼噪声主要是桨叶与气流的复杂作用产生的,其中桨涡干扰噪声是桨叶旋转产生的桨尖涡,与后续桨叶发生相互干扰而产生的噪声,也是最为主要的噪声之一。降低旋翼噪声通常可以采取增加桨叶数量,改变桨叶翼尖形状等方法,可以有效降低桨涡干扰噪声。比如美军黑鹰直升机就采用了后掠型浆叶。

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图5 黑鹰直升机后掠桨叶示意图

尾桨降噪的方法可以采取增加桨叶数量,采用函道式尾桨等方法降噪(如RAH-66直升机)。从残骸上看,美军坠地隐形直升机尾桨采用了大约5片桨叶,直升机飞行应该比较安静,居住在本·拉登楼房附近的村民说,直到直升机从头顶飞过,他们才听到直升机的声音。

三、红外隐身技术

直升机红外隐身就是要降低直升机的红外辐射强度,从而减小敌方红外侦察的发现概率和红外制导导弹的命中概率。发动机是直升机上产生红外辐射的主要来源,因此直升机红外隐身方法主要就是降低排气温度。有些直升机通过安装红外抑制装置来降低排气的红外信号强度。比如俄罗斯米-28武装直升机的发动机就安装有大型的红外抑制器。

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图6 俄罗斯米-28武装直升机

有的直升机是将发动机尾气与空气混合,降低温度后排出。比如美军RAH-66直升机可以将发动机排气引导到尾梁的锥套中,与冷空气充分混合后排出。

可见,直升机复杂的结构外形和气动特性,使直升机隐身比较困难。所谓直升机隐身,是采用一些隐身技术降低敌方探测到直升机的能力,而不可能让直升机隐于无形。更与看到,提高直升机隐身能力的同时,必然会牺牲直升机的飞行性能。因此,隐身直升机主要用来执行秘密等级很高的特种作战任务,并不会大量装备部队,美军主要装备在160特种作战航空团。

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