红外成像导引头对隐身飞机探测性能提升途径分析

隐身飞机的出现对现有雷达和红外制导空空导弹的目标探测能力都提出了挑战。由于隐身飞机对雷达隐身的效果优于红外,相对而言,红外制导空空导弹具有反隐身的优势。但红外导引头仍需采取一定的措施以提高其对隐身目标的探测识别能力。本文针对红外成像导引头探测隐身目标能力提升需求,首先梳理了隐身飞机的红外辐射特征,之后根据红外成像导引头探测性能的影响因素,提出了采用双色/多波段成像探测、优化系统工作参数设计、提高成像质量和场景自适应性、采用低信杂比目标检测截获等技术以提高系统对隐身飞机的探测识别能力。

两代天基红外传感器对隐身飞机尾焰探测能力分析

为了对比两代天基红外传感器对隐身飞机尾焰的探测能力,以美国SBIRS-GEO和Next-Gen OPIR星座作为研究对象,通过建立高轨红外探测模型以及构建对应的预警探测场景,对两代探测器在不同飞行状态时飞机尾焰的辐亮度响应特性和模拟成像效果进行量化对比.研究结果表明,两代天基红外探测器都可以用来探测飞机尾焰信号;飞机加力对尾焰温度和外形有显著影响,成为影响天基红外传感器探测性能的关键因素;Next-Gen OPIR搭载的新一代传感器可以在36000 km高度捕获和发现处于非加力状态的尾焰,其成像信噪比明显高于SBIRS-GEO传感器对处于加力状态尾焰的信噪比.

国外某型隐身飞机红外辐射特性及低空可探测性分析

以国外某型号隐身飞机为分析对象,通过建立飞机不同部位的红外光谱辐射模型、双向反射率(BRDF)模型和大气吸收/散射模型,计算得到在北半球中纬度夏季几种典型太阳入射角度、观测角度和飞行状态下,飞机的空间辐射能量分布.在此基础上建立低空探测模型和探测场景,并分析国外装备的某机载红外搜索跟踪系统(IRST)对该隐身飞机的探测能力.研究结果表明,加力状态、大气条件、太阳入射角、蒙皮反射率、探测谱段和探测角度都会影响飞机的红外辐射特性和可探测性.在低空探测模式下,阳光反射的影响相对有限,辐射强度主要受加力状态和探测波段的影响,在空间分布上呈现显著的多样性和差异性.

可见光载荷对云海背景下某型隐身飞机探测能力研究

为研究可见光探测器对某型隐身飞机探测能力,首先建立可见光波段云-海-大气耦合的多向吸收-散射模型;再通过对飞机蒙皮和尾焰几何截面在不同太阳入射角和卫星观测角度下的反射特性建模分析,计算到达探测器焦平面的目标以及背景的光谱能量分布,从而得到在给定光照条件下探测器极限信噪比和极限探测距离.最后模拟的仿真成像结果验证了分析模型的正确性和结论的可信度.分析结果表明,以云-海为地物观测背景时,云层的上行反射特性对飞机可探测性的影响最为显著;当太阳入射角小于60°时,飞机蒙皮的表面双向反射率(BRDF)明显高于海平面;太阳入射角大于60°时,云层和海平面对阳光的反射占据主导地位.

典型隐身飞机动态RCS仿真及统计分析

非合作目标的动态RCS数据难以通过外场测量获取,电磁仿真计算成为了获取其电磁动态特性的有效途径。基于全空域静态RCS数据库和空气动力学原理对典型隐身飞机的动态RCS进行了仿真,并采用姿态抖动模型修正了姿态角,使动态数据更加贴近实际情况。其次,分别采用卡方分布、对数正态分布和威布尔分布对动态RCS进行统计建模,非参数检验结果表明对数正态分布在不同频率、不同极化均能获得最佳拟合效果,体现出其在描述动态RCS起伏特性方面具有通用性。研究成果可为实现雷达回波的快速精确仿真提供依据。

隐身飞机红外辐射特性测试评估方法探讨

针对隐身飞机研制和作战使用研究的需要,对隐身飞机红外辐射特性的测试评估方法进行理论探讨。阐述了将理论分析、数值仿真和实验测试相结合的隐身飞机红外辐射测试评估理论,给出了一种兼顾实时性与精确性,能够全面反映飞机隐身性能的评估方案,即通过数值计算找出隐身技术、干扰环境、飞行状态对飞机红外辐射特征的影响规律,通过实验对影响规律进行了验证和完善,由此建立隐身飞机红外辐射特征评估软件,说明了其中应解决的关键问题。应用该测试评估方法建立了F-22隐身飞机的快速成像仿真软件,将软件生成的红外图像与实拍图像相比较,初步证明了该方法的可行性和有效性,并评估了部分隐身技术对图像特征的影响。

隐身飞机尾焰的红外辐射特性

隐身飞机尾焰的红外辐射是隐身飞机探测的主要辐射源.本文提出了一种新的隐身飞机尾焰红外辐射特性计算模型.该模型以普通飞机尾焰红外辐射特性计算模型为基础,进而考虑红外隐身措施的影响,间接实现隐身飞机尾焰的红外辐射特性的计算.计算模型分别考虑了隐身飞机的二元喷口、引射技术、红外遮蔽云以及遮挡对尾焰辐射的影响.计算结果得出,添加隐身措施后尾焰辐射强度仅为添加前辐射强度的5.8%.针对隐身飞机尾焰红外辐射特性很难获取的问题,将计算结果与喷灯燃烧航空煤油的光谱峰位数据进行了比较,实验结果显示隐身前后辐射能量量级变化与国外文献相同,表明该模型可以用于隐身飞机尾焰红外辐射特性计算.

两种隐身飞机模型的雷达散射特性测试与分析

对 2种隐身飞机的仿真模型进行了雷达散射特性测试与分析 .其所采取的隐身措施是 :控制散射波峰的方向与数量 ,增大占位比 ,表面金属化 ,三倾斜式进气道及舵面缝隙菱形槽设计 .主要结果和结论是 :2种隐身飞机在头向附近的雷达散射截面 (RCS)不大于 5dB·m2 ,说明现代战斗机非常重视头向的隐身 .减少强散射方向的数目有利于飞机隐身 .垂尾倾斜后与机身或机翼仍构成不完整的二面角具有较强散射 .采取隐身措施总的效果是使飞机重要的头向和侧向暴露距离减小、总体可探测范围减小。

典型隐身飞机动态RCS时间序列研究

定义和推导了目标机体坐标系与地面雷达坐标系之间的坐标转换关系式,得到了雷达视线在目标坐标系中的方位角和高低角。通过软件FEKO对典型隐身飞机目标F-22进行建模,计算得到了目标全空域的静态RCS值,并利用Matlab仿真分析了动态目标的RCS特性变化。仿真结果表明:不同飞行高度以及不同的航路捷径均可以影响机动目标的RCS序列,且当目标作适当的俯仰机动后,可以减小目标RCS值,给隐身飞机设计飞行航线模拟主动进攻提供仿真依据。

隐身飞机自卫干扰对雷达探测性能的影响

针对雷达探测自卫干扰状态的隐身飞机时,探测性能难以被评估问题,提出了一种基于侧站盘旋航迹的隐身飞机自卫干扰模型。在经过飞机敏感性分析、航迹参数设定和坐标系转换后,对飞机视线姿态角进行了解算,结合飞机全空域的静态RCS数据,仿真计算了时变的动态RCS序列。依据雷达探测距离方程,分析得到了飞机在正常飞行状态和自卫干扰状态的雷达探测范围变化结果;并利用雷达探测概率公式,对飞机在2种状态下的瞬时探测概率进行了比较研究。结果表明:隐身飞机自卫干扰能够缩减探测距离,减小探测概率,降低雷达探测性能,为交战双方积累电子战经验提供了一定的参考价值。

红外探测系统对某型隐身飞机的作用距离分析

为了估算红外探测系统对某型隐身飞机的作用距离,首先构建该型飞机的简化模型,计算了飞机蒙皮、发动机尾喷口和尾焰等主要红外辐射源的中波红外辐射,然后在考虑辐射的大气衰减的基础上,推导出红外系统对点源目标的作用距离方程,并通过逐步逼近法求解该方程,最后通过算例求出不同气象条件、不同探测方向下的作用距离并对其进行分析。结果表明:红外探测系统探测隐身飞机时,能见度越高,其探测距离越远,并在尾追方向的探测距离大于迎头方向。

隐身飞机综述

介绍了隐身飞机的发展状况和特点,对美国现役的F-117、B-2和即将服役的F-22以及俄罗斯的米格1.44、苏-35进行了详述,分析了21世纪隐身飞机的发展趋势。

隐身飞机随队干扰对雷达探测性能的影响

针对现有评估方法没有考虑隐身性能与电子战能力有效结合对雷达探测性能产生影响的问题,提出了基于隐身飞机随队干扰的雷达探测性能评估方法。该方法建立了平飞和转弯航迹相结合的隐身飞机随队干扰模型,在经过飞机敏感性分析、航迹参数设定和坐标系转换后,对飞机视线姿态角进行了解算;然后利用隐身飞机全空域的静态RCS数据,仿真得到了时变的动态RCS序列;最后依据雷达探测距离方程和探测概率公式,在确保隐身飞机满足编队飞行的距离和概率条件后,比较研究了目标机在有无干扰两种状态下,雷达探测距离和瞬时探测概率的时变特点。仿真分析表明,隐身飞机随队干扰能够缩减探测距离、减小探测概率,降低雷达探测性能,提升目标机的突防生存力。

基于“猫眼”效应探测隐身飞机的系统构想

利用隐身飞机光学窗口的"猫眼"效应,采用激光雷达对其有源精确定位的方法,给出了系统构成及定位流程,计算了背景辐射的影响,结果表明此种影响可不予考虑。介绍了由接收机探测阈值确定发射峰值功率阈值的方法,选定了系统工作参数,结果表明,此系统可在3s内将目标精确定位至2m×2m(8km)或2.5m×2.5m(10km),满足后续对其致盲或摧毁的战术要求。

隐身飞机机身侧棱电磁散射特点分析

隐身飞机机身侧棱是侧向重要散射源,研究其电磁散射特点具有重要意义。建立机身侧棱分析模型,采用多层快速多极子算法(MLFMM)进行计算,获得雷达散射截面(RCS)沿水平面方位角的分布数据;构建RCS峰值、波峰宽度、旁瓣均值三维度评价方法,基于该方法分析机身侧棱电磁散射的极化特性和频率特性;针对棱边长度、棱边尖劈角、棱边厚度三项关键几何参数,建立变参数模型并通过仿真研究RCS对几何参数的敏感性。结果表明:RCS峰值对棱边长度及棱边尖劈角比较敏感,波峰宽度对频率比较敏感,旁瓣均值对频率及棱边尖劈角比较敏感。

隐身飞机雷达目标特性初探

本文介绍有关美国隐身飞机 F-117A 模型雷达截面(RCS)的测试情况,讨论测试数据的处理方法,并对测试结果进行了分析。分析结果表明,F-117A 在微波波段具有良好的隐身性能,在鼻锥方向士45°范围内,其 RCS 的值都很低。但随着频率的降低,RCS 有明显增长趋势,特别是在米波波段可呈现极高的谐振点。另外,在雷达波的不同极化状态下,将出现不同的 RCS 结果。实际上,目标的极化特性与其频率特性和空间特性的联系十分密切。上述情况说明,采用米波雷达、极化自适应技术和机载预警系统进行反隐身将有良好的前景。

毫米波辐射计反空中涂层隐身飞机的分析

利用毫米波辐射计反空中涂层隐身飞机的基本机理和美国标准大气模型（１９７６）及Ｌｉｅｂｅ毫米波传输模型（１９８５），模拟计算了大气和地面等背景引入的天线噪声温度和辐射计天线温度的信杂比．

基于雷达成像的地面停留隐身飞机探测

隐身飞机的电磁散射特性和雷达成像是反隐身的重要研究内容。国内对隐身飞机散射特性的研究基本集中在雷达散射截面(RCS)的计算和分析方面,该文则侧重于对隐身飞机的合成孔径雷达(SAR)成像进行仿真和分析。RCS分析侧重于探测在空中飞行的隐身飞机,而SAR成像可用于探测停留在地面的隐身飞机。以F-22飞机为例,进行隐身飞机的SAR成像仿真,研究结果表明,目前美国的隐身飞机并不是全角度隐身的,用机载SAR成像雷达可以发现停留在机场上的隐身飞机。

组网雷达对隐身飞机的探测概率研究

设计了隐身飞机采取S机动通过分层部署式、环形雷达网的作战场景,得到了飞机相对每部雷达的动态雷达散射截面积;然后,采用swerlingI型雷达检测模型,计算了单部雷达的检测概率;最后,采用秩K判断准则,得到不同秩下,组网雷达的联合探测概率和虚警概率。当秩K=2时的六雷达组网系统,具有较高的检测概率,较低的雷达虚警概率。该文对于雷达组网对隐身飞机的探测、隐身飞机突防具有一定的指导意义。

隐身飞机目标探测方法研究

隐身飞机的出现使得现代战争的概念发生了深刻的变化,隐身飞机在多次局部战争中的成功使用使得反隐身技术成为当前的热门研究课题。隐身飞机的低可探测性使得普通雷达的探测效果大大削弱,但是这种先进技术也有一些难以克服的弱点,如何利用它的弱点发展相应的反隐身技术是我国现代化建设的艰巨任务。文章介绍了隐身飞机的特性和现状,并结合目前装备情况分析探讨了一些可采用的技术手段。