木制飞机对于雷达来说是近乎隐身的吗?

我以前看过一个轰炸机的排行榜,里面就说过一款英国轰炸机 “由于机身轻盈,机身上的金属含量很少,雷达屏幕上几乎看不到它的存在”,而且关于这种木制飞机雷达很难发现的说法,我在《每日点兵》里也听说过,

说的是英国的蚊式轰炸机吧?蚊式轰炸机是第一款大量采用木材制造的轰炸机,价格低廉,便于大规模制造。但当时用木头造飞机主要考虑的是轻、快、远这三个指标,也就是让轰炸机空重尽可能轻,以携带更多燃油和炸弹,能飞得快,飞得远,而不是为了躲避雷达。因为木质飞机其实仍然有很强的回波特征,因为飞机不管蒙皮是什么做的,发动机都不可能是木头的,仪表,操纵杆,传动装置这些必然含有大量金属。所以单单是机翼蒙皮用木头做并不能使飞机完全隐形,只能说和现役战斗机相比其回波特征会小一些;而且要是木头真能雷达隐形,也就不用费大力气研究隐形蒙皮和隐形涂料了。

蚊式轰炸机

二战时期的雷达都是米波雷达,还相当地原始,信噪比低,精度低,虚警率高,信号处理算法也很原始,本身探测距离才十几公里远,别说木头飞机,大型轰炸机稍远一些也看不到。所以那时候雷达也不是很可靠。但即便如此,蚊式轰炸机仍然逃不过雷达的眼睛,当时德国就曾经给He.219“夜枭”战斗机装上了一种机载雷达,在夜间成功发现了英国轰炸机群,并且一举击落了6架蚊式轰炸机,可见木制飞机雷达一样可以发现。

德国人防空炮兵装备的雷达

而现在的雷达,拥有多种扫描方式和算法,一种方式发现不了还可以切换其他模式。今天的雷达已经可以做到连鸟都能发现,木头飞机就更不在话下了。前一段时间歼10出击击落高空侦察气球的新闻不知道大家看过没,要说非金属成分明显是气球比木制飞机更多,回波特征更低,然而一样可以发现并且打下来。

现在的探鸟雷达的都有了,民航机场非常需要,这种雷达探测个木制飞机自然也不在话下

木制飞机对于雷达来说是近乎隐身的吗?

我是雷达工程师,我可以回答!不能说是近乎隐身,但是可以说相比较金属外观的飞机,被雷达探测的概率小一些!

首先这里我们先了解一下雷达的最基本的工作原理,然后解释这个问题:

雷达基本工作原理

其实小时候我们就已经在日常生活当中,看到了雷达的最基本工作原理,比如向河里扔一个小石头,就会激起水纹,水纹不断的向外波动,遇到障碍物就会反射会水纹,但是比一开始的水纹要小!雷达的基本工作原理也是这样的,雷达系统包括发射机、接收器和处理显示器等组成。发射机通过内部震荡产生信号,然后放大功率经过天线辐射出去,如果遇到障碍物,就和水纹遇到障碍物一样,会发射和折射,反射回来的反射信号,就会被接收机接收。这个时候目标的信息几乎都在返回的信号里面了,经过处理器处理,各种信息就可以被计算出来。

比如最基本最重要的距离、速度和方向信息等等,这里举例说明一下这三个信息是怎么来的。因为雷达波是速度是光速,速度一定,所以记录一下一开始雷达波发射的时间点,然后再记录一下反射回来的接收的雷达波信号时间点,这个时间之差,就是雷达波在空中来回飞行的时间,这个时间之差乘以光速,就是来回的距离,来回距离它的一半就是雷达面对目标的距离(由于光速相比较飞机速度相差太大,所以光速在传播时间内飞机移动距离可以忽略)。

另外目标的速度也就容易了,间隔一段时间发射两次信号,通过两次反射的信号得到两个距离,两次距离之差,就是目标在间隔时间内的移动的距离,所以距离除以间隔的时间,速度就出来了。另外还有飞机的飞行方向,这就和一个专业的术语有关系:多普勒效应。就是如果目标对着雷达飞行越来越近,反射回来的雷达波频率会比发射的频率升高,如果目标离雷达越来越远飞行,反射回来的频率会降低,这样就知道了方向。

在之前,尤其是二战时期,雷达获取了这三个信息,已经足够让己方做出准备和应对措施了。

为何木质飞机发现概率小

只要雷达波在空气当中,遇到介电常数不一样的物质,也可以理解为雷达波遇到两种物质之间不连续的界面,这个时候就会反射和折射。这里我们来做一个比喻,雷达波就是一束光(其实光本身就是一种电磁波),这个时候水就是木头,镜子就是金属,或者说木质飞机就是水,金属制造的飞机就是镜子。这个时候大家应该都明白了,用光照射水面,光的能量一部分折射进入水面,一部分反射回去(水越浑浊反射的越多),镜子就是完全的反射,几乎不发生折射。

前面我们知道,雷达是通过反射返回的信号来获取目标的信息的,所以目标反射的信号强弱就显得非常重要了!木质飞机,雷达波大部分能够穿透过去,少数雷达波能量才被反射回来被雷达接收。我们知道,雷达信号在空气当中随着距离的增加会逐步减弱,所以同样目标大小的飞机,金属制造的飞机反射的信号功率更大,更容易被雷达接收机接收!

再说了,即使是木质飞机,上面还是有许多金属部件的,比如发动机和邮箱等等,这些金属都会发生雷达波的发射。木质飞机也会被发现,就是概率比金属小一些!

这里我顺便说一下目前的隐身飞机怎么实现在雷达信号面前隐身的吧,主要就是两个手段:物理外形和材料。材料就是通过在机身涂上一种的特殊的材料,它被雷达波照射时候,雷达波会被材料大部分吸收,几乎不反射;外形主要就是把雷达波折射到其它方向,这样不会原路返回,接收机也就无法接收。

以上就是所长的一点个人解释,能力有限,肯定有什么不足,欢迎评论交流。

木制飞机对于雷达来说是近乎隐身的吗?

我是萨沙,我来回答。

当然不是了。

如果真的是这样,各国都可以制造木质战机了,价格还低廉。

木质飞机之所以相对不容易被雷达发现,原因如下:

第一,只是减少雷达发现能力。

木质结构对于雷达波的反射较弱,所以在早期雷达技术比较落后的时代,木制飞机的雷达信号较弱。

不过,木质战机不可能完全是木头的,发动机、仪表传动装置、武器弹药等许多关键部分必须是金属材料。

资料这么写:莱特兄弟研制的 “飞行者1号”就是一款木质飞机,其机身结构以坚硬的云杉木为主。当然,即便是这款历史上最早的木质飞机,其木材在整个机体材料中广大占比也仅有47%,其发动机等关键部位全部为金属材料,其中钢占到整个机体材料的35%,另外还有布等材料。

所以,木质战机只是减弱雷达发现能力而已。

第二,低空低速。

众所周知,地球是圆的,雷达对于远距离低空低速目标,不容易发现。

而木质飞机,比如志愿军在朝鲜偷袭轰炸美军的木质小飞机,都是采用低空低速方式飞行。

在没有预警机时代,地面雷达即便修建在山上,也不容易发现这样的目标。

因为木质飞机时速可能降到只有一二百公里,飞行高速只有几十米,这是金属飞机难以做到的。

所以,木质战机就是这样。

确实,二战和朝鲜战争期间,由于雷达技术还比较落后,都有用木质小型飞机(侦察机为主)携带炸弹去骚扰敌军的(主要是晚上)。

敌人的雷达不同意发现,即便发现了也难以持续追踪。

但时代不同了,今天满天都是高性能的预警机,就连大型风筝也会被发现。

木制飞机对于雷达来说是近乎隐身的吗?

没有那么夸张,雷达一样可以探测到木质的飞机,其实只要你的雷达技术够先进、灵敏度够高,那么别说是木质飞机这么大的目标了,就算是一个鸟也能给你探测出来。其次,题目中说到的木质飞机其实就是二战时期英国的“蚊式”轰炸机,而这玩意虽然使用了大量的木材来制造,但是上面仍然有不少的金属部件,比如发动机、翼梁、框架、方向舵、升降舵等结构的材料,使用的就是金属,所以,二战时期的“蚊式”轰炸机同样有不少被雷达探测到并击落的记录,所谓的“近乎隐身”就是一个夸张的说法,而且二战时期雷达技术还处于初级阶段(大部分都是探测距离近、精度低的高频米波雷达),如果换成是今天的各种先进的雷达,探测所谓的木质飞机更是轻而易举。▲图一:“蚊式”轰炸机

▲图二:雷达的探测原理图

还有就是关于雷达探测的工作原理,众所周知,雷达波就是一种电磁波,其探测原理就是:通过发射(电磁波)并接收目标反射回来的电磁波,来对目标进行跟踪和锁定,如上图二所示。目标对雷达波的反射率越强,那么它的雷达散射截面积(RCS)就越大,也就越容易被探测到。而RCS的大小跟很多因素有关,像雷达波的频率、 探测角度(影响入射角和反射角)、目标的实际大小、目标相对于雷达波的运动速度和方向,以及目标自身的材质等,除此之外,所探测目标的不同方向上的雷达散射面积(RCS)也是不一样的,比如下面两张图就分别是A-26“侵略者”轰炸机和一个锥形再入飞行器各个方向的RCS示意图:

▲A-26“侵略者”的RCS图▲锥形再入飞行器的RCS图

言归正传,从上面的介绍我们可以知道,在其他条件一致的情况下,目标的材质同样会影响到它的雷达散射面积(RCS),简单来讲就是:金属类的材料具有很强的雷达波反射性,并且倾向于产生强电磁波信号(散射功率密度高),而木材、布料(以前常用在制作飞机和高空气球),或者是塑料和玻璃纤维等物质,对雷达波的反射性则是相对更低,因为这些材料具有一定的“电磁波透明性”,即雷达波在这些材料上的穿透性更好,从而导致对雷达波的散射功率密度更低。那么,散射功率密度对RCS有什么影响呢?这么说吧,直接从RCS的公式上去解释就是:其他因素不变的情况下,散射功率密度越高,其RCS的数值就越大,看下图:▲RCS定量计算公式

图中的就是雷达散射面积RCS的定量计算公式,其中“σ”表示RCS的数值,r为探测距离,Si是该距离上的雷达波的入射功率密度,Ss则是该距离上目标的散射功率密度。所以,从这个公式上我们可以知道,当其他几个参数(r、Si)的数值一定时,散射功率密度Ss的数值越大,雷达散射面积RCS的值σ也就越大,即表示这个目标就越容易被探测到。因此,对于木质的飞机来说,并不是说它就可以完全的不反射雷达波,只能说是相对于金属材料来讲,木质材料因为拥有一定的“电磁波透明”属性,从而使它对雷达波的散射功率密度相对更低,也就导致了在相同条件下的雷达散射面积(RCS)也更小,探测距离需要更近。但是,只要雷达技术够先进、灵敏度够高,同样是可以探测到的。

木制飞机对于雷达来说是近乎隐身的吗?

雷达是在第二次世界大战时期发明的一种装备,通过发射无线电波来对飞机进行探测,雷达的工作原理其实非常简单,就是无线电波射到飞机上,然后无线电波被反射回雷达接收机,通过这个发射和接收的时间差就能测算目标的距离,无线电波是以光速来传播,所以可以迅速捕获目标。

飞机在发明之初大部分的材料都是木质的,但是随着科技的进步,金属材料的比例越开越高,如今虽然使用了许多复合材料,但是金属的比例还是很高。

对于无线电波的反射根据材质不同就有很大的雾差别,金属材料更容易反射无线电波,而木制材料则会让无线电波很容易穿透过去,这样雷达屏幕上就无法发现了。但实际上目前无法完全使用木材制造飞机,因为发动机本身就是金属制造的,所以雷达还是会发现飞机的存在。

目前所谓的隐身战斗机也做不到雷达完全隐身,这是在于隐身飞机的原理是通过在表面涂敷雷达波吸收材料,另外通过一定的方向反射无线电信号来减少被发现的概率。所谓隐身战斗机也是具备雷达反射截面积的,只是大小而已。

木制飞机对于雷达来说是近乎隐身的吗?

雷达波和光波一样,其本质上都是电磁波,因此在照射到某一物体之上时,会发生反射和散射,而雷达接收器在接受到物体表面反射的回波以后,就能通过计算得出目标的大小、速度、方位等具体信息并且指引导弹等进行准确攻击。(雷达工作原理)

而雷达波的反射和光波又有一些不同,雷达波实际是电场和磁场以波的形式传播,在照射在金属表面之时,除了直接反射,由于金属是电的良导体,还会导致趋肤效应,金属内部的电流密度增加,并且大部分集中到金属表面,这就让金属成为二次辐射源,从而产生电磁波向外辐射,增强了反射波的强度。而木材是电的不良导体,产生的二次辐射自然很小,雷达强度也就要弱不少。除此之外,木头相对于金属材料而言,密度较小,因此雷达波很大一部分会直接穿透过去,而不发生回波,这就让回波信号更弱了,接收不到足够的回波信号,最后就可能直接被当做杂波过滤,导致难以分辨出目标了。二战中,英国制造过号称全木结构的德·哈维兰-蚊式战斗轰炸机,其空重为6吨左右,其中80%以上为木制结构,也正是因为木制结构这一特点,德军的雷达对其几乎是无可奈何,往往是已经飞到目式范围之内才能发出防空警报。(蚊式轰炸机)

但是德军雷达探测不了蚊式轰炸机,主要原因并非是木制结构的原因,而是因为当时雷达技术的限制。二战时装备的防空雷达主要是高频短波雷达,其传播距离短,信号衰减强烈,因此作用距离往往只有十几二十公里。更重要的是由于当时的电子工业落后,并没有现代雷达这么强的数据处理能力,因此即使接受回波,其判定目标的主要途径也是通过操作人员的经验,通过雷达显示的信号强度和方位来估算,因此漏报和假预警概率特别高。而蚊式轰炸机本身木制结构本身反射信号就弱,因此识别不了也就很好理解了。(二战美军防空雷达)

其实即使是蚊式轰炸机,其采用木制作为主体框架结构,但是包括发动机、起落架、机翼连接点、翼身结合部等承力部位仍旧需要采用金属锻件和铸件,所以即使反射电磁波信号弱,其RCS雷达反射截面积仍旧不会小于5平方米,而这样的面积在现代各种高精度分米波、厘米波雷达面前几乎无所遁形,结合现代计算机的云处理能力,分分钟就能识别出它的存在。

(蚊式轰炸机的副翼依旧是全金属结构)

其实要规避雷达,使用木头并不是一个好选择,木材在超音速飞行下强度不够,大机动过载动作很可能会撕裂机身,因此选择金属作为主体框架,在其表面敷设高分子复合吸波材料是最佳方法,目前主流的吸波材料分为谐振型铁磁性干扰衰减材料以及宽频聚氨酯泡沫吸波材料,两者分别用于对付短波和长波雷达,在效果上比木制材料要强不少,并且通过粘合剂整合之后不易脱落,可以有效应对超音速飞行的恶劣条件。(B2轰炸机隐身涂料维护)

除了吸收雷达波之外,还有一种方法就是将雷达波向其他方向反射,虽然这仍旧会产生回波,但是因为回波传播方向不对,这就能让固定位置的雷达接收装置无法接收目标反射雷达波信号,因此也是一种隐身设计方法。例如美军曾经名噪一时的F117攻击机,外形上采用了科幻感十足的多面体设计,并且在结构上多利用锯齿形状,可以很好的将雷达波反射至其他方向,这也让F117的RCS面积达到了0.01平方米的世界最佳水平!(F117攻击机)

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