基于双层透波技术的导弹隐身弹体总体设计

李辉 鹿启栋 张大伟 朱江峰

摘 要：该文首先介绍了雷达隐身技术，找出了对于导弹隐身的关键影响因素，并分析了外形技术和吸波材料；其次分析了导弹气动外形与隐身的综合特性；最后基于双层透波技术对BGM-109战斧巡航导弹重新进行了隐身弹体的总体设计，并对其实现途径进行了前景预测及展望，对未来各型导弹的隐身化设计提供了重要的参考思路。

关键词：双层透波；吸波材料；外形技术；气动；隐身弹体

中图分类号：TJ76 文献标志码：A

0 引言

隐身技术作为提高武器系统生存、突防、纵深打击的有效手段，已经成为立体化现代战争中最重要的战术技术手段，武器装备隐身化是未来武器发展的大势所趋。隐身技术主要包括雷达隐身、红外隐身、声隐身以及视频隐身等。

1 导弹隐身弹体相关介绍

1.1 外形技术

弹身总体设计上改善了导弹的总体布局，使弹体表面光滑而无明显突变，缩小导弹机械尺寸，可将常规导弹的球形头部改为扁长的非球形体，美国AGM-129隐身巡航导弹，如图1所示。部件设计上减少强散射部件，包括弹载雷达、弹上通信、发动机进气道及尾喷管、导弹弹翼、导航系统及各种传感器。控制强散射源部件的RCS主要采用3种外形技术：降低发动机进气道RCS、降低发动机尾喷管RCS和降低导弹翼面的RCS。进气道主要采用“S”形设计与埋入技术相结合的新型结构技术、在发动机前安装挡板控制进气道散射、空射的巡航导弹采用背负式进气道；发动机尾喷管主要采用新型材料或改变外形设计。

1.2 吸波材料

吸波材料可分为结构型和涂覆型，结构型吸波材料是将吸收剂分散在通过特种纤维（象玻璃纤维、石英纤维等）增强的结构材料中，所形成的结构复合材料。世界各国隐身武器包括战斗机、舰艇等均使用了涂覆型吸波材料，象美国F-22猛禽空优战斗机、B-2幽灵战略轰炸机等。

随着未来战争态势的日趋恶劣和隐身技术研究的不断深化拓广，纳米材料、手性材料、智能材料、多频谱吸波材料等新型吸波材料的研究已在世界各国逐步展开，并逐渐由实验室走向工程应用中。

2 气动与隐身综合特性分析

气动与隐身综合特性分析的实质是流场/电磁场的分析与综合评估。运用Pareto方法进行飞行器气动与隐身的协同优化得出如下结论：升阻比高的设计方案对应于目标的雷达散射面积值高，升阻比低的方案对应于目标的雷达散射面积值低。

因气动与隐身综合特性分析的复杂性，该文创新性地提出一种双层透波隐身技术，能减少弹体雷达散射面积，实现满足气动要求并隐身的目的。

3 双层透波隐身弹体设计

该文基于美国BGM-109战斧巡航导弹，开展了双层透波隐身弹体设计，并计算了该型导弹在隐身前后的雷达散射面积，为巡航导弹、弹道导弹、反舰/反潜导弹、反辐射导弹及防空导弹等的隐身设计提供了重要的参考思路。

3.1 外形结构及材料

战斧巡航导弹身长5.56 m，加助推器6.25 m，直径0.527 cm，水平翼展2.62 m，外形结构图如图2所示。发射时重量（包括250 kg的推进器）为1 452 kg。导弹在航行中，采用惯性制导加地形匹配或卫星全球定位修正制导，射程在450 km～2 500 km，飞行时速约800 km。

基于双层透波隐身技术的BGM-109巡航导弹弹体如图3所示，其外层是透波流線外壳，内层是吸波散射层。

外层流线型透波壳体的作用是透波和建立流线型外形。在材料选择上要达到透波的要求，即尽量让入射的雷达波无障碍地穿过进入内层。目前战斗机雷达罩所使用的玻璃钢材料即可满足透波要求，可达到95 %～99 %的雷达波穿透率，且强度好、比重小。国内透波复合材料使用的增强纤维以E玻璃纤维和S玻璃纤维为主，其参数见表1。

由表1可以看出，E玻纤与S玻纤在结构强度方面比弹体常用的铝合金材质要高，能够满足弹体强度及刚度要求。因此可以使用这2种玻纤生产该巡航弹的弹体，包括各级舱段及主翼、尾翼等结构，结构外形维持原型弹，可达到最佳的气动效果。

3.2 雷达隐身涂料

各型吸波材料其特点见表2，导电高分子型及新型吸波材料目前尚处于实验室研究阶段，未在工程中应用，现在主要应用的仍是铁氧体类和陶瓷型。

单波段隐身涂料存在很大的局限性，兼容性好的多波段电磁波隐身涂料具备广阔的发展前景，象无线电波/微波/可见光/红外多功能隐身涂料的研发。

基于双层透波技术设计的新型导弹，外层流线结构能维持导弹良好的气动外形，同时保护内层吸波涂层不被冲刷，内层多棱面体结构加表面涂覆多功能隐身涂料，将使电磁波被大幅地吸收和散射，回波强度大幅降低。

4 结语

该文提出了一种双层透波隐身技术，使隐身武器具备最佳气动外形与隐身效能，通过对BGM-109战斧巡航导弹弹体进行总体设计，对于内外层结构设计及材料进行了选择，并对未来隐身涂料的发展前景进行了展望。

参考文献

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