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YST漫談隱形戰機(VIII):F-22雷達天線RCS的估計

(2011-06-17 04:46:55) 下一个


上接 「漫談隱形戰機(VII):設計原則與重要部位」


 


這一篇是臨時增加的。YST 認為根據 apsus 網友的回應F-22雷達天線RCS已經可以正確估計出來,我們不知道它的確實數字是多少(這是美國的高度機密),但是我們可以得出一個範圍,這就足以說明很多問題。


 


這是一個重要的結果,YST不願它被新的回應文掩蓋,所以YST不採用回應文而是開一個新欄,專門討論這個問題。


 


(十八)F-22雷達天線RCS的估計


 


甲. apsus 網友的回應



 


apsus 網友在2011/06/15做了下面的回應:


 


雷达RCS是很低的 


 


雷達天線和一塊鐵板的RCS無法相比。原因很簡單,因為雷達天線本身就是被設計成吸收盡量多的電磁波。被吸收的部分被消耗在天線的負載上。設計稍微好一點的天線,回波完全可以做-15db或者更少。大家可以用市長的公式估算一下這樣的天線會有多大的RCS。


 


乙. apsus 網友的回應解決了雷達天線 RCS 的估計問題


 


apsus網友的回答很有意思,但是YST不太確定他說的。讓YST用實際例子來進一步解釋,看看是不是apsus的意思。請 apsus証實或修正。


 


apsus說「設計稍微好一點的天線,回波完全可以做(到)-15dB 或者更少」,是不是指天線的RCS比天線的幾何截面低15dB?


 


如果這是apsus的意思,那麼apsus完全回答了YST提出的問題。我們就用這個數字來估計F-22雷達天線的RCS。


 


為了計算方便我們假設回波是 -16dB,大約低40倍。


 


丙. 估計 F-22 雷達天線的幾何面積


 


我們用圖22來估計F-22雷達天線的大小。


人的頭大約一英尺長,YST估計F-22的雷達天線頂多4英尺寬、3英尺高,至少3英尺寬、2英尺高。這個範圍應該錯不了。


 


1 英尺 = 0.3048 公尺;1 平方英尺 = 0.0929 平方公尺。


 


F-22 雷達天線近似橢圓,它的面積是


pi*A*B


, pi = 3.1416(圓周率), A 是長軸,B 是短軸。


 


注意長軸與短軸是上面寬與高的一半。於是,


 


F-22雷達天線幾何面積的最大值


= 3.1416*2*1.5 平方英尺


= 9.4248 平方英尺


= 0.8756 平方公尺


 


F-22雷達天線幾何面積的最小值


= 3.1416*1.5*1 平方英尺


= 4.7124 平方英尺


= 0.4378 平方公尺


 


丁. 估計F-22雷達天線的RCS


 


根據 apsus網友提供的數值,我們可以大致算出F-22雷達天線RCS的範圍:


 


F-22雷達天線RCS的最大值


= 0.8756 平方米/40


= 0.02189 平方米


,這個數字遠遠高於美國國防部宣稱的 0.0001~0.0002 平方米。


 


 F-22雷達天線RCS的最小值


= 0.4378 平方米/40


= 0.0109 平方米


,這個數字也遠遠高於美國國防部宣稱的 0.0001~0.0002 平方米,但是非常


接近YST直覺的 0.01 平方米。


 


戊. 結論


 


0.0109 平方米 < F-22雷達天線的RCS < 0.02189 平方米


 


美國空軍2005年11月的報告非常清楚明白地說出:


1. F-22正前方的RCS 為 0.0001~0.0002 平方米,相當於彈珠大小(直徑 1.1~1.6 公分);


2. F-35正前方的RCS 為 0.0015 平方米,相當於高爾夫球大小(直徑 4.4 公分)。


 


第七篇的論述有這麼一段:「YST可以負責任地說機頭的雷達艙是任何隱形戰機最大的、無法躲藏和不能屏蔽的電波反射源」。這個直覺現在已經得到証實,F-22單是雷達艙的RCS就達到或超過0.01平方米,再加上機翼和機頭的反射,F-22正前方的RCS就更大了。


我們現在可以很有信心地判斷上面美國空軍的報告作假,是偽科學。


 


美國把 F-22 的隱形功能誇大了一百倍;


美國把 F-35 的隱形功能誇大了10倍。


 


YST 非常感謝 apsus網友提供的經驗知識,apsus網友顯然是雷達天線的專業工程師,業外人士不可能有這種經驗,非常寶貴。


 


最後請教apsus網友二個問題:


1.這 -15dB 是專指對 AESA 而言,還是一般碟式天線(dish antenna)也如此?


2.這 -15dB 對照射角度敏感嗎,譬如 elevation 加30度?


 


再次感謝 apsus 網友,學習了,這是真正的交流,YST 非常高興。



 


 


(未完待續)


 


漫談隱形戰機(IX):回答第一節的七個問題


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