雷达舱

航空航天术语

由介质雷达罩、雷达天线和高频部件构成的雷达舱系统是飞行器头部区域的一个强散射源，当电磁波进入雷达罩后，经过天线和高频部件的多次反射，会在目标头部方向产生很强的回波。一方面,雷达舱作为典型的凹形结构是目标的主要散射机理之一；另一方面,天线是有源目标，自身工作时需要辐射和接收电磁波，其散射机理比普通散射体更为复杂，从而导致雷达舱成为飞行器头部最重要的散射源。

简介

在减小飞行器目标的雷达散射截面(RCS)方面已经取得了一定的进展。外形隐身技术已经达到了一定的高度和限度，由于气动性能的限制，不会再有大的改进;进气道也作为凹形结构成为飞行器头部的强散射回波源，但通过S形处理、遮挡处理及进气道涂覆吸波材料等方式进行较大程度的改进;座舱的RCS减缩则已通过挡风玻璃金属化实现，使之能穿透可见光而反射雷达波。因此，雷达舱系统的隐身性能成为飞行器头向RCS减缩中至关重要的一个方面，甚至可能成为飞行器隐身的瓶颈。

散射特性

雷达罩散射

雷达天线罩常用单层或多层低损耗介质材料作成流线型外壳，其散射机理主要是在分层介质表面上电磁波的多次透射和反射。

由于雷达罩介质表面的反射远小于金属面的反射，雷达罩自身的RCS一般要比天线的RCS低得多，但这与具体条件相关。介质罩对雷达舱散射的影响如下:1）雷达舱单站散射在近轴区域决定于天线的散射，而在远旁瓣区则由罩的散射制约；2）雷达罩对天线的RCS有显著影响，并使雷达舱主散射波被展宽和降低。

天线散射

大部分天线由理想导电金属部件构成，而金属表面对电磁波的反射系数非常大，能够产生很强的回波，这一部分散射场称为结构项散射。但天线与普通散射体的不同之处在于它还作为电磁辐射和接收装置，当天线终端匹配不良时，进入天线的雷达波能量还会通过天线再次辐射而形成二次散射场，这一部分散射被称为模式项散射。

天线的结构项RCS与天线的形式和结构有关，一般可以采用电磁散射理论方法求解。抛物面天线的结构散射场来源于反射的镜面反射场和绕射场以及馈源的散射场，可分别用几何光学法(GO )、一致性绕射理论(UTD)和等效磁流法求解。

研究热点

在飞行器雷达舱隐身技术的研究领域，有三个热点研究方向:等离子体技术、频率选择表面(Frequency Selective Surface, FSS)技术以及无源隐身技术。下面是对三项热点技术的介绍和分析：

等离子体隐身技术

等离子体隐身技术一直以来都受到很多国家的重视，其工作原理是覆盖飞行器的等离子可以吸收敌方雷达的电磁波，从而减少了飞行器的雷达回波，实现对敌方雷达隐身的效果。等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，常被视为自然界中除去固、液、气外，物质存在的第四态。

通过等离子体的电磁波由于散射而发生的频谱展宽、频移、相移，甚至通过激发不稳定性而发生模式转化，使得入射电磁波的特征发生较大的变化，更使得敌方雷达即使接收到了回波，也不可能再计算出被探测飞行器的位置、速度。

用于实现隐身目的的等离子体可以通过多种方法生成：

1、脉冲放电法，是在较低的温度环境下，由电源提供大量高频或者高压形式的能量，从而产生间隙放电、沿面放电等现象，电离介质气体形成等离子体。

2、电子束法，是指利用阴极电子束将气体电离形成等离子体。

3、碱金属燃料法，是燃烧混有艳、钾、钠等易电离物质的燃料得到等离子体，效果类似于火箭发射时的燃气射流。

4、激光微波法，可以使用激光和微波来激发有易电离物质组成的介质气体，生成等离子体。

在将等离子体技术应用于雷达舱隐身时，需要考虑等离子体工作方式的问题。将等离子气体从飞行器头部开始覆盖在飞行器的外表面上，也就是通常所说的外部开放式等离子体隐身技术。这种工作方式可以适应各种外形的飞行器，而且飞行器外表的等离子体还可以大幅地减少飞行阻力，经试验证明，减阻效果可达。这种工作方式也存在着很多难以克服的缺陷:等离子体生成设备的能耗过大，需要较高功率的大型电源;在飞行器的外部，等离子体的形状、分布都不稳定;等离子体屏蔽敌方雷达电磁波的同时，也将自身的电磁波屏蔽了，导航、通讯、火控系统都会受到影响;较低的反红外探测性能，等离子体作为一种较强的红外发生源，还伴有强烈的可见光。

由于开放式技术的各种缺陷，对于雷达舱隐身来说，另一种工作方式一一封闭循环式比较适用。封闭循环式技术的工作原理是用透波材料制作一个密闭的空间，将等离子体封闭其中，通过控制等离子体发生装置的开闭就可以像开关日光灯一样控制雷达舱的隐身状态，在雷达需要工作时，暂停对雷达舱的隐身。封闭循环式技术所需的发生器体积、重量、发射功率都大大降低，等离子体也可以免受外界环境的影响，相应地也会牺牲对飞行的减阻效果。

频率选择表面技术

频率选择表面技术早己在商业领域得到了广泛的应用，而在雷达舱隐身方面，美国的F-22战机就是用了这项技术来实现雷达舱隐身的。频率选择表面是由大量的无源谐振单元组成的单屏或多屏周期性阵列结构。频率选择表面一般都有用于支撑的衬底层，在其表面上还有覆盖层。频率选择表面根据阵列不同而分为两种:孔径型、贴片型，这两种类型的FFS会对电磁波的入射呈现出不同的情况:孔径型FSS是对谐振频率全部透射的带通滤波器;而贴片型FSS则是对谐振频率全部反射的带阻滤波器，如图1所示。正是因为频率选择表面具有这样的特性，频率选择表面技术在雷达舱隐身方面具有较大的技术优势。

无源隐身技术

无源隐身技术主要是通过减少目标的可探测信息特征，让敌方探测系统无法发现目标，或是尽可能地缩小其能够发现目标的距离。在飞行器的雷达隐身研究中，无源隐身主要是通过外形设计和吸波材料这两种技术手段来实现的。

外形设计是飞行器隐身的重中之重，电磁波的散射类型直接决定了飞行器的外形参数，所以通过外形设计方面的优化可以有效地降低飞行器的RCS。减弱雷达回波的强度，也是外形设计实现飞行器雷达隐身的关键所在。

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