第 40 卷 2018 年 3 月 3 日 Modern Radar Modem RadarV01.40 No. 3Mar。 2018·通用工程·DoI: 10.16592/j. cn ki. 1004-7859.2018.03.003 下一代战斗机雷达隐身技术 梁海山（南京电子技术学院，南京210039) 摘要：雷达隐身是“全谱隐身”的重要组成部分本文总结了当前的雷达隐身技术，在分析下一代战斗机的雷达隐身需求的基础上，展望了未来可能应用到未来的雷达隐身技术。代战斗机。对我国下一代战斗机雷达隐身技术的研发具有一定的指导意义。关键词：下一代；战斗机；雷达；隐身2.8)03—001l—04下一代战斗机机载雷达隐身技术 黄海山（南京电子技术研究所，南京 21 0039）本文总结了新一代69h￡er.Cun.enl雷达的安全技术，受到各国军国高度重视，然后分析了下一代战斗机对雷达的隐蔽性要求，最后对雷达进行了分析。隐身技术有望应用于下一代战斗机，对我国下一代战斗机的mdar隐身技术研发有一定的借鉴意义。关键词：下一代战斗机；mdar；隐身0 引言 雷达作为获取战场态势信息的主要设备，具有射程远、发射功率大、雷达反射截面积（Rcs）大等特点。因此，雷达隐身成为射频隐身的主要内容。如果机载雷达系统不能得到有效控制。 RCs和电磁辐射特性信号中美俄战斗机特点，通过外形、结构和材料隐身实现的整机隐身将受到严重破坏。
相反，良好的雷达隐身不仅可以迫使敌人激活主动辐射探测装置而不是被动探测装置，从而使敌人能够通过被动装置感知威胁，定位和识别，并获得使用反辐射的机会。 - 辐射武器和电子攻击。它还可以降低敌人探测系统的可信度，迫使敌人增加探测系统、火控系统和导弹等设备的复杂性和成本。 1 现有雷达隐身技术 根据特征信号的类型中美俄战斗机特点，雷达隐身可以通过两种方式实现：主动和被动特征信号的控制和降低。主动签名减少的方法通常被称为低截获概率（LPI）技术，包括辐射功率控制、辐射时间控制、宽带、LPI波形设计等。无源特征信号的减少通常被称为低可观测性（LO）技术，俗称隐身技术，如天线罩低RCS剖面设计、频率选择面（Fss）技术、天线罩关闭时间全对应作者：梁海山邮箱：173551852@qq。 com 收稿日期：2pa 7—1l_24 修订日期：2018.01-20 反射设计、天线前倾设计、雷达舱采用吸波材料技术等。目前雷达隐身技术主要包括低旁瓣天线技术、辐射峰值功率控制技术、隐身技术波形设计技术和孔径合成技术。 1.1 低旁瓣天线技术 战斗机雷达的功率频段多选择在较高的x波段，主瓣波束宽度较窄，照射到拦截接收机的概率很低，拦截接收机通常被拦截由旁瓣。辐射能量。
理论上，通过对天线孔径的幅度加权函数，可以实现任意想要的天线旁瓣，从而达到降低天线旁瓣的目的。目前有源相控阵发射旁瓣降低加权方法包括发射分量的线性放大、天线孤L路径的多阶加权和辐射元件的特殊布置。发射组件的线性放大能够以降低发射功率为代价任意控制辐射功率。天线孔径的多阶加权是均匀加权和理想加权的折衷，具有良好的工作稳定性。辐射单元的特殊布置通过天线孔径在特定方向上的投影来模拟所需方向的理想孔径，以实现特定方向上的低辐射旁瓣。 1.2 辐射峰值功率控制技术 在高增益低旁瓣状态下获得LPI的重要途径是降低天线的峰值辐射功率。带宽时宽乘积信号来实现。对于多机协同，可采用连续波和准连续波系统进行发射和接收，一台雷达发射，一台接收万方数据的现代雷达。对于单机操作，它主要工作在收发器共享的脉冲模式下。此时采用高占空比和多脉冲重复频率来解决峰值功率低、平均功率高、距离遮挡和测量模糊等问题。 1.3 隐形波形设计的电子支持系统 随着ESM快速测频技术的发展和广泛应用，ESM测频速度越来越快。传统工作在脉冲多普勒模式下的雷达必须发射相干脉冲序列进行相干累加检测，发射频率不能在帧之间改变，雷达工作频率很容易被ESM系统测量——J.
特殊波形设计是机载雷达避开ESM系统侦察的主要方法。通过辐射复杂的调制信号，可以降低截获接收机对信号的检测、分类和识别的概率，提高匹配滤波的好处。目前广泛使用的隐身信号包括宽带啁啾信号、离散相位编码信号等。宽带啁啾信号已广泛应用于机载雷达，雷神公司的16位弗兰克码也已应用于雷达。 1.4 孔径合成技术 孔径合成是对雷达、通信、导航、敌我识别、电子对抗等功能的天线进行集成设计，减少战机上的天线数量和RCS，实现天线的低可观测性。该设计基于第五代战斗机F/A。 22和F. 35是最典型的。 F A。除了雷达功能外，22所使用的APG_77有源相控阵雷达还集成了情报侦察、电子干扰和通信等功能，并支持无源定位能力，如图1所示。 2 未来对雷达隐身的需求——一代战斗机随着 F-22、F 的发展而发展。 35、J。 20日和苏57试飞成功后，军事强国开始探索下一代战机。为了继续保持空中优势，美军做了大量的预研工作，其下一代战机可能在2034-2035年服役；苏霍伊2016年向国防部提交了下一代战机研制的初步报告，声称2025年前后首飞；日本提出了i3战斗机概念，将在2030年前后服役。 2.1 下一代战斗机概念 美国和俄罗斯对战斗机的命名采用了不同的方法。为了避免混淆，本文将使用 F.22、F。 35、苏。 57、歼20之后的新一代战机被定义为下一代战机。
2.2 下一代战机防空压制等能力特点，要求速度更快、航程更远、机动性更好、隐身性更强、全方位态势感知能力更强、武器打击防御能力更突出，还要求无缝实战-时间连接。在基于网络系统的联合作战系统中。这些特性可以概括为5s，即超飞行能力、超隐身能力、超感知能力、超打击能力、超协同能力‘4j，如图2所示。1)美国海军的下一代战斗机是虚构的。瞄准圈7鲢鱼应该是嫩光环，0b）日本下一代战机被想象替代战争：P机（1)超强飞行能力拥有5倍音速以上的高超音速飞行能力，实现快速打击；能够攀爬、悬停、翻滚、直线加速等各种非常规机动；无需空中加油，作战半径达到2000公里的远程要求。（2)超隐身能力实现雷达、射频、声波、红外和可见光”“全波段隐身”能力。多传感器信息融合能力。(4)超强打击能力配备定向能武器，具有超高速、超远程打击和弹道导弹拦截防御能力。(5)在联合作战框架下该系统可动态重构超协同能力，实现全过程与各作战力量、作战单位的无缝协同。
2.3 下一代战机雷达隐身需求 考虑到下一代战机的能力和特点，下一代战机雷达隐身最直接的需求是实现平台“全波段隐身”和提高战场生存能力。作战任务的客观要求。这包括两个方面：一是下一代战斗机雷达辐射信号被敌方无源接收机探测到的可能性较低；二是敌方主动辐射装置可观测性低。随着EsM、雷达告警接收器（RwR）等被动探测手段的快速发展，以及新的雷达探测系统、工作频段、处理技术的快速发展，下一代战斗机被发现的可能性越来越大。敌人的早期预警和探测系统正在成倍增加。雷达隐身必须在整个下一代战斗机的隐身中综合考虑。万方数据·通用工程·梁海山：下一代战机雷达隐身技术3 下一代战机雷达隐身技术针对下一代战机的雷达隐身需求，从先进的雷达系统、先进的雷达隐身技术分析以下三个方面波形设计和集成设计。 3.1 先进雷达系统 3.1.1 量子雷达 量子雷达在发射端控制量子态，在接收端对量子态进行处理。通过对量子资源的利用，提高了雷达信号的信息维度和处理效果，从而提高了雷达的探测性能。在雷达隐身方面，量子雷达通过探测光子的量子态，突破了传统探测电磁波幅值、相位等宏观物理量的局限，具有超高灵敏度。因此，在保持目标探测能力的前提下，所需的发射功率更低，从而降低了拦截和探测的可能性；另一方面，量子雷达对信号进行量子态调制，可以增强目标与杂波、干扰信号的辨别能力，从而提高对抗环境中的抗干扰能力。能力。
量子雷达的研究始于 1960 年代。经过 30 年的缓慢发展，量子探测问题在 1990 年代被设计出来。 2000年以后，量子雷达的研究逐渐系统化，重点关注量子纠缠-干涉、量子照明和量子相干态接收三向扩展∞j。 3.1.2 人工智能雷达 人工智能雷达是人工智能技术与雷达技术相结合的新一代雷达系统。人工智能雷达采用闭环系统架构，以学习和积累知识为核心，以信息熵为检测理论，可实现高精度、自主目标和环境感知[6]。在雷达隐身方面，人工智能雷达可以根据历史数据和实时感知信息和任务要求，自适应调整发射频率、波形、功率、波束形状等参数，最大限度地提高雷达的利用效率资源并减少敌方接收设备的检测。机会。 3.1.3 微波光子雷达微波光子雷达利用微波光子技术替代传统雷达中基于电子技术的射频传输链路，可以克服传统电子器件的技术瓶颈，具有多频段、大带宽、可重构、多功能 对提高雷达的低拦截性能具有重要作用。微波光子技术采用高度集成的光学器件，可有效减小雷达的体积和质量，易于实现天线阵列和与战斗机表面的轻量化共形设计，可改善雷达的低可观测性能。美国、俄罗斯、意大利等国都开展了微波光子雷达的研究。意大利已成功利用双频微波光子雷达在现场测试中成功探测到多个海上目标，并在8海里（1海里=1.852公里）距离内准确跟踪船舶。测试系统如图3“J”所示。
俄罗斯最近还透露，它已成功开发出微波光子雷达收发器原型。 3.1.4 分布式协同检测 根据美、俄、日等国发布的下一代战机需求信息，美国的下一代战机将以系统集群的形式出现（福斯）；俄罗斯已经明确表示，其下一代战机将是无人机； 2016年，日本防卫省在其“未来无人装备研发愿景”中提出为下一代战斗机开发无人机。可以发现，澳大利亚0号以分布式协同探索为特征的“超协同能力”将成为下一代战机的核心能力。超协同能力是指下一代战机在系统联合作战框架下“即刻入网”和“动态重构”，随时与各作战单位和部队实现无缝协同作战的能力。这种协同实现了陆、海、空、天、电、网的融合，实现了基于网络的系统的互联互通，称为“异次元网络系统”。这样，在战场上就可以根据全局情况的需要开启或关闭辐射源，从而提高战机在空中高威胁区域的生存能力。 J1;}J. , 0、 标尺干。 3.2 先进的波形设计 随着复杂信号产生和处理技术的发展，具有低峰值功率、大带宽和复杂调制形式的隐身信号将成为支持雷达隐身的重要手段。混沌信号、随机信号、混合调制信号等将成为LPI信号研究的重点。混沌信号是在确定性非线性系统中产生的看似随机的信号，对初始值敏感。 、遍历和长期的不可预测性。
混沌信号与噪声信号相似，具有宽且连续的频谱。雷达中的混沌信号有两种：混沌编码（PSK/FSK）和连续波调制混沌信号。随机信号是噪声形式的雷达信号。由于信号的随机性，随机雷达信号具有优异的LPI性能，其模糊函数为理想的“图钉”形状，具有较高的无模糊测距和速度。测量性能与分辨率阳]．典型的随机信号包括随机调频连续波、正弦加随机调频连续波和随机两相码连续波。为了进一步提高随机信号的LPI性能和抗干扰性能，具有多重随机性的随机信号成为重要的研究方向。混合调制信号在脉冲中同时采用调频和调相两种系统，如叠加一个循环的、短的、离散的一个 1 3 — 万方数据 2018, 40（3)现代雷达色散在啁啾信号。相位编码，其瞬时带宽可以很宽，这使得 EsM 设备难以测量雷达信号的频率和分析脉冲特性。 3.3 集成设计技术 下一代战斗机雷达的集成设计一方面是指功能设计的整合，另一方面是指结构设计的整合，功能设计的整合将在目前综合孔径的基础上，向更高程度的整合、综合、共享发展一体化结构设计是指雷达天线、天线罩与天线舱的一体化设计。9'1 2..一、雷达天线w采用嵌入式（embedded）设计，减小天线整体尺寸，并在机身内部保形布置。
第二，天线罩应该能够传输高比例的带内和同极化信号，同时有效地阻挡带外信号和不同极化的信号，从而实现频率和极化滤波。对于天线隔室，需要处理各种高频散射，如镜面反射、表面不连续散射、爬行波发射、行波散射、凹面散射等。可通过倾斜天线涂覆吸波材料正面和非工作表面。 连接部分采用混合线路过渡，保证天线罩、天线舱和天线舱隔离板的表面阻抗不存在不连续性，满足平台表面与自由空间的阻抗匹配。 4 结语 随着军事大国越来越多地将下一代战斗机提上发展议程，我国研制下一代战斗机迫在眉睫。雷达隐身已经成为下一代战斗机隐身性能设计的瓶颈。实现雷达隐身，需要利用量子、微波光子、人工智能等新兴技术开发创新雷达系统，并利用主动和被动特征信号缩减方法，在雷达信号形式方面进行研究和改进和天线孔径。需要综合考虑雷达的工作效率和隐身性能，做一个平衡设计，避免一个接一个，以飞机的整体单位需求为牵引，突...
