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漫談隱形戰機(VIII):F-22雷達天線RCS的估計
2011/06/17 02:00 瀏覽4,724|回應4推薦11

YST
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文章推薦人 (11)

元君
Sunny
riquelme
Polis
我愛夏天
校長
egjc888
sas
ThanksYST(台灣省)
kalor

more...

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雷達天線的RCS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雷達天線的RCS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):回答第一篇的七個問題(上)

 

 


清晨獨自慢跑的 YST

本文於 2011/06/24 00:48 修改第 10 次
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 回應文章
市長抬舉了
2011/06/17 11:39 推薦3


apsus
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文章推薦人 (3)

Polis
我愛夏天
YST

我是機械工程出身,現在從事核聚變研究,但的確不是什麼天線設計工程師。我所掌握的資料很有限,只是回文之前找了兩篇專門探討天線RCS的論文。還好內容淺顯易懂,和大家分享一下而已。

我沒有RCS極限小值估計。-15db是非常保守的估計,很多很簡單天線(在工作頻段的主辦方向)都可以做到的。至於其他種類的天線還有角度問題,就恕我不在眾多潛水的高人前班門弄斧了。
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Radar band and antenna
2011/06/17 10:46 推薦0


suk111
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Antenna abosrbs the radio wave energy and turns it into electrical signal for data analysis. The maxiam transition occurs when the radio wave has the same frequency as the antenna's designed frequency. If RF energy and antenna resonate, there won't be too much radio energy reflect for detection. 


Does this mean if the F-22 got scanned by radar that used different frequency band than it's own, the RCS will be bigger since the antenna won't be able to absorb most the RF energy? Specially when the geometry of the phase array
antenna is flat instead of cone shape.

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工程不可能完美
    回應給: eastandwest(eastandwest) 2011/06/17 07:08 推薦3


YST
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eastandwest
我愛夏天
egjc888

你說的是理想狀態下的完美情形,但是工程(engineering)是不可能完美的,而老美的牛吹得太大。

 

根據 apsus 網友的經驗,好的天線可以做到-15dB,老美再厲害算它做到-20dB,這個回波還是相當可觀的,絕不可能小於 0.001 平方公尺。

 

美國工程師如果把天線仰角設定在30度,那麼下面一定透波,RCS的改變我們不知道。

 

總而言之,有經驗的天線工程師已經給出-15dB這個數據。在這個假設下,F-22與F-35單是雷達艙的RCS就至少大於 0.01 平方公尺。

 

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普通雷达有一个“锅”,是抛物线形状
2011/06/17 04:12 推薦1


eastandwest
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YST

理论上外边来的电波会回到发射或接受天线的那一点上,而不是返回去远方的发射源。具体是否如此则不清楚。
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