隱身直升機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)與研究進(jìn)程

劉澤宇

（江西昌河航空工業(yè)有限公司，江西景德鎮(zhèn) 333002）

0 引言

武裝直升機(jī)是裝有武器、為執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)而研制的直升機(jī)，因其機(jī)載武器殺傷力大、機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)、貼地飛行隱蔽性好等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮日益重要的作用[1]。然而，無(wú)線電探測(cè)技術(shù)和導(dǎo)彈技術(shù)的快速發(fā)展，嚴(yán)重威脅到武裝直升機(jī)的生存空間，武裝直升機(jī)對(duì)于隱身性能的要求日益增加[2]。

隱身技術(shù)，也稱隱形技術(shù)，是利用各種不同的技術(shù)手段來(lái)改變己方目標(biāo)的可探測(cè)性信息特征，主要包括可見(jiàn)光隱身、聲隱身、雷達(dá)隱身、紅外隱身等[3]，是當(dāng)代陸、海、空、天、電磁五位一體的立體化戰(zhàn)爭(zhēng)中最重要、最有效的突防戰(zhàn)術(shù)技術(shù)措施之一。將隱身技術(shù)應(yīng)用于直升機(jī)，能夠顯著提升直升機(jī)的生存能力，以適應(yīng)于未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的信息化、多元化復(fù)雜多變的要求[4]。

1 目視隱身技術(shù)

目視隱身是指通過(guò)光學(xué)方法來(lái)減少直升機(jī)的視覺(jué)特征，使直升機(jī)不被人的眼睛或光學(xué)設(shè)備發(fā)現(xiàn)[5]。

1.1 縮小外形尺寸

由于直升機(jī)外形較大，典型的武裝直升機(jī)“阿帕奇”為10 t級(jí)，國(guó)產(chǎn)武裝直升機(jī)直十為6 t 級(jí)，因此武裝直升機(jī)的設(shè)計(jì)通?？紤]減小外形尺寸，使用更小直徑的旋翼系統(tǒng)和階梯式細(xì)長(zhǎng)形縱列座艙，增強(qiáng)直升機(jī)的機(jī)敏性。

1.2 涂偽裝色

陸軍武裝直升機(jī)通常選用軍綠色或土黃色涂裝，適用于低空飛掠草原、森林、沙漠、土地，與環(huán)境融為一體，減少暴露，形成目視隱身。

1.3 減少反光

直升機(jī)的風(fēng)擋玻璃、座艙蓋等易反光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)選擇采用平板玻璃，相較于曲面玻璃能減少80%的反光[6]。在機(jī)體外加涂不反光涂料和偽裝漆亦可有效減少表面反光。

2 聲學(xué)隱身技術(shù)

2.1 涵道式尾槳設(shè)計(jì)

涵道式尾槳的尾槳葉和尾槳轂不移出而直接裝在垂直安定面中，直升機(jī)的有害迎風(fēng)面阻力減小。當(dāng)直升機(jī)在超低空機(jī)動(dòng)飛行時(shí)可防止尾槳的槳葉碰著地面物體，不會(huì)受到外來(lái)物的侵犯，噪聲和振動(dòng)均小于常規(guī)尾槳，可以提升隱身和生存性能。

2.2 剪刀式尾槳設(shè)計(jì)

剪刀式尾槳是一種有別于常規(guī)構(gòu)型的新構(gòu)型尾槳，由沿其旋轉(zhuǎn)軸的左、右兩副槳葉構(gòu)成，兩副槳葉為非垂直布置，并且存在一定的軸向間距，聲壓信號(hào)與常規(guī)尾槳有明顯的差異，可以降低直升機(jī)的可探測(cè)性。

2.3 無(wú)尾槳反扭矩系統(tǒng)設(shè)計(jì)

無(wú)尾槳反扭矩系統(tǒng)是在尾梁靠近旋翼下方進(jìn)氣口安裝1臺(tái)可變槳距的風(fēng)扇，通過(guò)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)將旋翼尾流從尾梁上的兩條縫中流出，縫中氣流因?yàn)榭颠_(dá)效應(yīng)繞尾梁流動(dòng)產(chǎn)生了側(cè)向力。這個(gè)側(cè)向力會(huì)抵消掉大約60%的反扭矩，剩余的反扭矩和直升機(jī)的偏航控制就是靠尾梁最末端的直接噴氣裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的[7]。

3 雷達(dá)隱身技術(shù)

3.1 雷達(dá)吸波材料

雷達(dá)吸波涂料主要有磁損性涂料和電損性涂料。磁損性涂料主要由鐵氧體等磁性填料分散在介電聚合物中組成，目前航空裝備的雷達(dá)吸波涂料主要使用的是該類。電損性涂料通常以碳、碳化硅粉、金屬或鍍金屬纖維為吸收劑，以介電聚合物為粘接劑所組成，該類涂料重量輕，適用于高頻波段吸收，但受限于厚度大的難題致使目前無(wú)法應(yīng)用于航空裝備[8]。

3.2 隱身外形設(shè)計(jì)

“科曼奇”直升機(jī)的轉(zhuǎn)塔改進(jìn)成了平直邊緣的形狀，能夠較好地消散雷達(dá)發(fā)射波，機(jī)身的側(cè)面變成了兩個(gè)平面，避免機(jī)身有圓柱體的部件形成鏡面反射，尾梁部分安裝了倒置的托架用來(lái)偏轉(zhuǎn)雷達(dá)反射波，就連槳葉都加裝了整流罩，以此來(lái)形成平滑的平面，從而減弱整機(jī)的雷達(dá)反射截面積（RCS）特征[9]。

3.3 等離子體隱身技術(shù)

等離子體隱身技術(shù)是利用電磁波與等離子體互相作用的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的，等離子體之內(nèi)電子密度越大，振蕩頻率越高，和離子、中性粒子碰撞的頻率就高，對(duì)雷達(dá)波的吸收就越大。研究表明，采用等離子體隱身后能使被發(fā)現(xiàn)的概率降低99%，即可真正實(shí)現(xiàn)全隱身[10]。

4 紅外隱身技術(shù)

4.1 紅外抑制器抑制技術(shù)

直升機(jī)主要的紅外輻射特征來(lái)自于直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口和從尾噴口噴出的廢棄噴流，其中尾噴口的溫度相對(duì)較高一些，紅外輻射集中于0.76～2.5 μm 的近紅外區(qū)段；尾噴口廢氣噴流的溫度相對(duì)較低，紅外輻射集中于3～5 μm 的中紅外區(qū)段。

紅外抑制器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣動(dòng)能，引射周圍環(huán)境冷空氣與高溫排氣流相混合，以降低排氣溫度，并結(jié)合壁面冷卻、遮擋、隔熱和應(yīng)用紅外隱身涂料等技術(shù)措施，進(jìn)行降溫、冷卻、遮蔽，從而有效降低紅外輻射特征，提高其作戰(zhàn)效能和戰(zhàn)場(chǎng)生存力。

4.2 紅外誘餌干擾技術(shù)

紅外誘餌干擾技術(shù)是直升機(jī)在途經(jīng)戰(zhàn)區(qū)危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)投放紅外干擾彈，在空中燃燒形成假目標(biāo)，產(chǎn)生高強(qiáng)度紅外輻射，誘使導(dǎo)彈跟蹤誘餌，以欺騙敵方紅外制導(dǎo)，從而保護(hù)機(jī)體免遭導(dǎo)彈攻擊。

4.3 熱紅外隱身涂料

熱紅外隱身涂料是目前應(yīng)用最廣泛的紅外隱身技術(shù)，能有效降低直升機(jī)自身的熱輻射，并且使用方便、施工工藝較為簡(jiǎn)單，主要由紅外低輻射填料和低吸收/透明黏接劑組成。

5 隱身直升機(jī)的研究進(jìn)程

1977 年，美國(guó)陸軍就提出隱身直升機(jī)概念項(xiàng)目，對(duì)下一代直升機(jī)進(jìn)行隱身設(shè)計(jì)。

5.1 “科曼奇”隱身直升機(jī)

“科曼奇”方案始于1983 年立項(xiàng)，1991 年方案定型，1995 年5 月25 日，第一架原型機(jī)問(wèn)世，稱為RAH-66“科曼奇”直升機(jī)，1996 年完成首飛。“科曼奇”直升機(jī)隱身性能優(yōu)越，能夠有效對(duì)付雷達(dá)探測(cè)、紅外探測(cè)、聲波探測(cè)等，被譽(yù)為直升機(jī)中的F-117A。

2004 年2 月23 日，在花費(fèi)80 億美元、耗時(shí)21 年后，美國(guó)陸軍宣布，取消生產(chǎn)“科曼奇”的計(jì)劃?！翱坡妗敝鄙龣C(jī)項(xiàng)目中積累的技術(shù)為后續(xù)的AH-64“阿帕奇”的改進(jìn)升級(jí)提供了幫助，也為后來(lái)的“隱身黑鷹”提供了技術(shù)支持。

5.2 “滲透者”隱身直升機(jī)

1990 年，美國(guó)航空飛機(jī)公司啟動(dòng)了“滲透者”（Penetrator）隱身武裝直升機(jī)的研發(fā)，設(shè)計(jì)師保留UH-1 的動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、尾梁和旋翼，在機(jī)體框架外重新設(shè)計(jì)外殼，直升機(jī)的外表與F-117A 隱身戰(zhàn)機(jī)一樣呈現(xiàn)棱角分明的姿態(tài)，這些面板是由復(fù)合裝甲和凱夫拉等材料構(gòu)成，具有較好的防彈能力和更低的雷達(dá)反射面積。

5.3 “黑鷹”隱身直升機(jī)

美軍現(xiàn)有的隱形直升機(jī)并不是單獨(dú)研制的，而是用普通直升機(jī)經(jīng)過(guò)靜音/隱身/升級(jí)/改裝而成，其中以“隱身黑鷹”最為知名。

21 世紀(jì)初，美國(guó)軍方啟動(dòng)了“隱身黑鷹”項(xiàng)目，研制UH-60直升機(jī)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的高度改進(jìn)型：包括更改主旋翼槳葉和尾旋翼，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)固定主轉(zhuǎn)子，使飛行員可以減慢主旋翼速度，從而使葉片更安靜；發(fā)動(dòng)機(jī)用鉛乙烯基墊作排氣消聲器以減輕噪聲，還設(shè)有擋板來(lái)阻擋進(jìn)氣口噪聲，通過(guò)降噪罩遮蓋了用于輸入旋翼槳葉俯仰角的低頻變化的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)減弱尾槳和發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音來(lái)降低噪聲，飛行時(shí)達(dá)到近乎靜音的效果。降低噪聲后的新型旋翼使得直升機(jī)在飛行過(guò)程中非常安靜，基本不會(huì)產(chǎn)生響亮的“突突”聲。

6 結(jié)語(yǔ)

直升機(jī)的隱身性能與它在戰(zhàn)場(chǎng)上的作戰(zhàn)能力和生存率密不可分。目前國(guó)產(chǎn)直升機(jī)的隱身性能與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在不小的差距，因此，研究軍用武裝直升機(jī)的隱身性能對(duì)我國(guó)軍隊(duì)的未來(lái)發(fā)展具有著重要的意義。