不知名苏联物理学家论文是如何帮助美国人研发出B
苏联物理学家的论文讲了些啥?
尽管美国制造侦察机的具有低可探测性特征,但美国人仍无法制造隐形攻击机。苏联的一篇学术论文将改变这一切。一位默默无闻的苏联物理学家,恰巧发现了隐形的秘密,因此发表了一篇论文,探讨了确定反射角度的问题。

苏联物理学家的学术论文为美国人研发B-2奠定了理论基础
在1960年代,莫斯科无线电工程研究院首席科学家彼得·乌菲莫切夫开始研究简单二维物体的电磁波反射方程。1964年,他在《莫斯科学院无线电工程学报》上发表了一篇颇有创意的论文《物理衍射理论中的边缘波行为》。在这篇文章中,他提出,物体对雷达电磁波的反射强度和物体的尺寸大小无关,而和边缘布局有比例关系。乌菲莫切夫说明了如何计算飞机表面和边缘的雷达反射面。从他的理论可以得出一个结论,即使一个很大的飞机,仍然可以被设计成能够隐形的。
雷达波的行为类似于光波,反射定律规定,光线将以与遇到表面的角度相同的角度从表面反射出去,因此如果要获得一个反射信号,雷达反射需要一个与球体提供的入射波垂直的表面。球面提供了最大的雷达横截面,因为它具有无限数量的切向表面,因此,球体始终具有与任何角度垂直的侧面,而指向球体的大部分能量都被反射掉,始终反射回来的少量能量使得雷达站可以从任何角度探测到球体。
与此形成对比的是,一个平的表面只能从90度正对角才能探测的到,平面将使所有雷达能量以一定角度偏转离开雷达站点,只有在90度时该平面呈现出最大的雷达横截面,而在其他所有区域则具有最小的横截面。不幸的是,平面不具空气动力学。对于飞机来说,平面和球体之间的最佳折衷是弯曲的形状,具有可变半径,称为连续曲线,这种形状允许空气流动,而且不会出现无限反射雷达波的切向表面。
前苏联允许发表该论文,而且显然并没有追求任何一种隐形飞机项目,美国科学家以该论文为依据,开发了一个名为回声1的计算机程序,该程序可以计算雷达雷达原始形状的横截面,从而为工程师提供了设计隐身攻击机的工具。
B-2是如何实现隐形的?
工作开始秘密进行,以发现基于回声一计算的飞机制造方法。在1960年代和70年代缺乏计算能力,这意味着回声1无法计算出弯曲形状的雷达横截面。SR-71和U-2减小了雷达的横截面的弯曲设计在很大程度上是偶然获得的。
那些早期计算机的限制意味着第一架隐形飞机将不得不从平面飞机上建造,平面飞机由于缺乏空气动力学性能而面临设计挑战,并且如果垂直于雷达站点,则极易被发现。设计者认为,对攻击飞机的最大威胁是地面雷达,因此,隐形战斗机专门设计用于转移来自飞机下方的雷达波。设计的结果就是F-117隐形攻击机。它是第一架被非官方命名的隐形。计算机技术的发展,对隐形技术的研究最终允许对反射雷达波的连续弯曲形状进行计算,最终导致B-2隐形轰炸机飞机机翼形状的问世。
B-2的形状基本上是这样设计的,将能反射回发射源的雷达波降至最低程度。即与117不同,后者使用分面来重定向雷达,它要么吸收雷达,要么在某些情况下将其向不同的方向弯曲. 和F-117一样,B-2形状从一开始就设计用于减少雷达波,不过,与f-117不同,B-2从任何角度反射雷达波。其机翼形状的主要原因是帮助雷达将其从始发源偏转离开,因此一旦雷达波束击中B-2,它实际上就会偏转到发射雷达没有到达的另一个区域,因此雷达不会收到它发出的信号,它因此具有隐形性能。

B-2飞机上的蜂窝状雷达吸收结构
B-2也充分利用了雷达吸收材料或RAAM。RAAM基本上是雷达吸收材料,因此它实际上吸收了雷达波,使它们无法从飞机上反射出来尽管构成RAM的真实成分是机密的,但它很可能是由包含三个电子的有损耗材料制成的,这些电子在受到雷达波轰击时会振动并转换雷达能量为业热量,结果是雷达能量分散在B-2的机肤上,而不是反射回敌方雷达地点。
Ram可能是飞机制造方式的多种因素,以及这些材料如何相互配合并相互作用,从而形成了我们应用于飞机的单层涂层。英国和美国科学家在第二次世界大战开发了RAM,不过,他们还没有完全意识到它的潜力,即设计成使吸收式和偏转雷达的可能性,
Ram是现代隐形飞机的重要组成部分,但在第二次世界大战期间,Ram被用于潜艇潜望镜和雷达测试设施中,在少数情况下,其船上天线也装有Ram涂层,以防止其被自己的雷达探测指定为目标,但Ram从未应用于飞机。
为进一步减少B-2s的可探测性,采用低可探测性的其他要素。为了降低B-2的噪音,发动机被深深地埋在机身内部,使飞机的机身变成一个巨大的消声器,除了雷达之外,飞机的热信号是最容易探测到的。热量用于战斗情况,主要是通过排气管来打败飞机,并且飞机在空中飞行时也会产生热信号,许多现代导弹可以接收到那些热信号,用热信号来瞄准飞机,因此我们也尝试挫败热信号的泄露问题。尽管飞机的外部机肤可能不热,发动机尾气产生的沸腾空气会产生凝结尾迹,它就像灯塔一样。
为了纠正热量问题,B-2配备了一个较长的排气路径和吸热砖,并且在设有双进气系统。在主发动机进气管之下有较小的旁通进气口,这些进气口的空气转移到发动机周围,并与热的发动机排气混合。当混合的空气离开发动机时,它流经吸热砖,这些相同的砖也用于航天飞机,以保护其在再次进入时受到的大气的强烈摩擦。
排气路线长并且在机翼上方,从地面看不见,其结果是,飞机后方的空气比出来时凉爽得多,不会产生尾流。尽管它的存在不被外界所知,B-2可能会采用一种名为雷达吸收结构的激进的新技术。如果把雷达吸收材料比作吸收雷达能量的海绵,雷达吸收结构则是一个真空。雷达吸收结构基于中空结构,最有可能是蜂窝状。它的开放口向外,盖有具有空气动力学的雷达吸收材料。当雷达波击中RAM时,它并没有被分散,大多数能源通过RAM传输进入蜂窝。雷达波在蜂窝里弹射,而蜂窝也涂有RAM,每次反射都会削弱雷达的能量,即便是雷达能够获得一个稳固的反射,结构尾部也被外部RAM涂装所封锁,从而使雷达能源被锁住。
B-2航电设备详解
B-2是一架有生命的飞机,它会出汗,水分,以及其他东西会在飞机内部产生,它们会从泪孔里排出来。所以,飞机上有一些非常小的孔。使那些在飞机里的水分或者其它东西排出来,保持飞机的结构完整性,结果是,雷达能量被完全吸收到飞机的结构中,并且绝对不可能反射,尽管没有证据表明雷达吸收结构存在。如果雷达吸收性结构存在, B-2很可能对雷达完全不可见,这代表了有关b-2的已知信息隐身设计和功能。 真正位于B-2机肤下的物质很可能会在很长一段时间内保密。
当空气接近机翼,它被迫沿上下两个方向运动,这在机翼的前部上方和下方形成了一个高压区域,当机翼向后倾斜时,机翼上的其余部分地方会形成一个低压区域,该低压区域将机翼向上提起,此外,机翼下方的高压推动了一切。这一切都是关于上升力和阻力。 飞机有机翼,也就是机翼,因为空气在机翼上方流动时会在机翼的顶部和机翼的底部之间产生压差,并且当低压寻求高压区域时,这就产生了升力。传统类型的飞机有两个大的机翼,支撑着中央机身,后部用水平稳定器和垂直稳定器或机尾来实现稳定,尽管计算机技术的进步使机身更加高效,但仍会产生很大的阻力。这种阻力不仅会降低速度而言的性能,它还要求有大型的机翼和发动机。燃烧大量燃料以将其抬离地面并保持在那里
减少机身阻力和整体提升力是飞翼的主要优势。飞翼也被称为提升机体,因为它对传统飞机的优势在于,传统飞机是用更多机翼代替机身,从而产生更大的机翼表面积,从而转化为更大的升力,B-2没有采取传统的安排,它整个飞机的体积都包含在机翼,这消除了机身阻力并大大增加了整体升力。飞行机翼的困难始终保持稳定性,众所周知,杰克·诺斯罗普的飞行机翼上是危险的。理论上说,所有的飞行机翼都具有相同的固有风险,即机翼在向上或向下或向左或向右倾斜方面是稳定的,而机翼没有固有的抵消功能是偏航。在传统飞机上,水平和垂直尾翼安装在飞机的尾部,对基本上是长杆的末端进行了很多控制,而飞行翼没有此杆,因此控制面必须复杂得多。

B-2没有垂直水平尾翼
加剧控制复杂化的一个因素是在B-2上没有任何垂直表面,诺斯罗普YB49和XP 35都具有垂直稳定器,但是B-2却没有没有这么豪华的设备。大多数轰炸机都有巨大的机尾,就像广牌一样,当被雷达波击中时。而B-2则通过相同的复杂襟翼控制来控制其翻滚,俯仰,偏摆。
对于看到B-2的每个人,您注意到的一件事就是它没有垂直尾翼。没有计算机,人们是不可能驾驶B-2的。计算机感知飞机周围的环境和飞行员的输入,并保持飞机的飞行状态。飞行控制计算机使用诸如这些空气数据口之类的东西来感知空气负荷,那里的端口感应到飞机上的静压和空气动力压力,其迎角是什么,侧面是什么,所有这些输入数据都进入飞行控制计算机。然后,飞行控制计算机能比飞行员手动调整的速度更快,飞行控制计算机真正产生了这种稳定性,虽然我们因为没有机尾而丢失了这种稳定性。
B-2上最外侧的操纵面是方向舵,方向舵还起着刹车的作用,两个双襟翼连动时使轰炸机向左或向右。当两侧的襟翼都向上和向下张开着,它们充当速度制动器,当完全关闭时,这些襟翼无效。所以在正常飞行中,它们会稍微打开。这确实增加了雷达信号。在战斗飞行中,B-2的舵是完全关闭的。