YST漫談隱形戰機（VIII）：F-22雷達天線RCS的估計

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