AESA雷达罩的传言与现实

万磁王

原作者：中秋

　　航空雷达大都安装在机头的前方，也称为“鼻锥罩”。战斗机雷达罩的功能首先是保证雷达不受气流冲击、压力影响，保持雷达舱的温度和压力恒定。另外要通过结构和外形设计，保证雷达波的高透过性，严格控制波瓣畸变和失真。雷达性能取决于设计时的功率和技术水平，而雷达罩的设计水平和技术指标可明显影响雷达的实际性能。中国军工技术和航空科研发展很快，先进战斗机更新换代的周期越来越短。在黑色机头的歼-10/11刚被大家认识后不久，采用浅色雷达罩并取消机头空速管的歼-10B和JF-17又开始出现。而在歼-10B出现后不久就传出了应用AESA（有源相控阵）雷达的飞机只能采用没有机头空速管的、还得是浅色的天线罩的观点。这个观点虽然到现在还没有确定的来源和依据，但已被网络上的军迷所广泛接受。本篇只是根据国外型号和国内有关技术发展，通过实例对这个观点的根据进行对照分析，以此说明AESA与空速管和天线罩颜色并无直接联系。

国产歼-10A/S、歼-11B战斗机都采用了黑色雷达罩

万磁王

歼-10B、歼-20、歼-15都采用了更为合理的灰色雷达罩

但歼-11D的雷达罩看起来是黑色，但实际上是灰色

万磁王

雷达罩颜色受什么影响
　　雷达罩颜色与机体涂装有关。军机涂装有识别和隐蔽两个目的。从历史上看，作战飞机涂装经过了几个阶段。一战时的涂装以识别为主要目的，这个时期的飞机涂装带有鲜明的个人色彩，往往涂成飞行员喜欢的颜色，虽然有靠涂装分辨敌我和部队符号的目的，但飞机的外表仍显得杂乱无规律。航空兵在二战期间已经成为重要作战力量，飞机涂装也开始重点考虑战场上的隐蔽性，接近天空背景的灰色调开始应用。但陆基飞机相对更偏重地面隐蔽性好的绿色，大战中、后期开始出现深/浅灰、蓝/灰与绿色调的迷彩伪装色。喷气战斗机出现后很快就进入超音速阶段，核武器也在同时期引发了全面战争的预想。于是能有效反射光辐射，又有低阻力、低重量优点的原铝蒙皮得到广泛应用，铝蒙皮强反光问题在核战争环境下也可以接受。
　　越战期间亚洲和欧洲地面战场的航空兵，对超视距空战的神化降低了对目视隐蔽的重视程度，战斗机大都选择了下浅上深的双色伪装涂装，很多战斗机应用了色彩差异明显的绿色。战争经验促进了第三代战斗机的发展，而强调空优和格斗空战性能的三代机，普遍选择了有利于目视隐蔽的低可视涂装。雷达罩作为飞机面敌的机体前端，必须降低色彩对比度，浅色调雷达罩开始广泛应用。
　　按照上世纪70-80年代进行的色彩伪装技术研究，活动于昼间的飞机适合采用浅灰色，夜间采用深灰色则有更好的隐蔽性。除非在无月、无光污染的纯黑夜色条件下，黑色都不是色彩伪装的好主意。根据演习和测试中所取得的数据，同距离昼间目视空战中，黑色要比红色更容易进行目标视觉识别。美国战斗机在越战期间采用过深色丛林涂装，雷达天线罩以黑色为主，实战证明深色外表并不适合在空战中使用。西方国家在80年代进行的战斗机空战训练中，黑色雷达罩是迎头识别的重要标志，发动机拉烟的黑色带则是侧向识别的主要标志。正是因为识别效果好，黑色数字和条、带已经成为航空标准识别色。

早期F-16的雷达罩是黑色的，结果发现在迎头交战中雷达罩非常显眼，增加被目视发现的距离，所以很快就改成了灰色

万磁王

　　美国在作战飞机色彩隐蔽性研究方面投入最大。根据美国航空兵装备技术研究的结果，活动于中、低空的战术飞机适合采用浅灰色，活动于中、高空的飞机上表面可用偏深的灰色以削弱反光，高空侦察机可以采用纯黑色以便利用太空背景隐蔽。美国空军广泛应用的浅色调战斗机涂装，大都是根据所处地区的具体条件，分别选择2-3种不同色度的灰色组合，通过圆滑连接的色块破坏飞机的轮廓，雷达罩则与机体同色。苏联空军早期战斗机采用了绿色雷达罩，但前线战斗机为增加隐蔽性也很快开始采用灰或白色雷达罩，空优战斗机也是按照上深下浅的碎块迷彩，或上灰下蓝的双色涂装，雷达罩则采用环境适应性好的深灰或月白色。俄罗斯最初出口的苏-27SK采用了上深下浅的一体化双色涂装，深灰色增强全天候隐蔽性并降低太阳反光，下方的浅灰用以降低与背景的对比度。

苏-27白色雷达罩配合空优迷彩的伪装效果很好

出口我国的苏-27SK采用了独特的双色灰和灰色雷达罩涂装，雷达罩下方的浅灰弧形区域应该是为了降低雷达罩与机腹浅灰的颜色对比强度而设计的

万磁王

　　雷达罩的性能主要来源于透波结构的电学性能。电学性能则取决于材料类型，工作频率、实际厚度和材料、涂层性能。雷达罩的材料大都选择玻璃纤维夹层结构，也有采用成本很高但电学性能更好的石英纤维。纤维材料和叠层结构在雷达罩外表很难分辨。事实上，雷达罩颜色大都直接体现纤维和树脂黄、褐等基色，在雷达罩基体底漆的外层再由内到外进行聚酰胺底漆+抗雨蚀涂料+抗静电涂层的施工。抗静电涂层在最外面，雷达罩伪装色就由它决定。

各种灰色、白色、黑色的雷达罩与天线罩，雷达罩的颜色由抗静电涂层决定

在雷达罩内侧就能看到纤维材料和树脂原色了，这是一个遭到鸟击的F-16雷达罩

万磁王

　　飞机飞行时摩擦产生的静电如果附着在天线罩上，会明显干扰机载雷达的工作。抗静电涂层是在涂层基材中加入导电粉末，分为树脂型和橡胶型两个主要类别。树脂类是硬式涂层，断裂延长率低，硬度高，抗紫外线性能好，不变色。橡胶类涂层则是弹性涂层，断裂延伸率高，硬度低，抗紫外线性能较差，容易变色。经过耐久性测试，树脂涂层迎风面尤其是在起降时容易受沙尘影响的部分磨损较明显，橡胶涂层的磨损相对要低。早期机载雷达树脂材料硬式涂层的耐用性差，软性涂层则已实现了从氯丁橡胶向氟橡胶的进步。国外主要采用黑色氯丁橡胶、黑色弹性聚氨脂和黑、白色氟橡胶，材料透波率在93.4-98.8%，涂层的理论寿命在24-36个月。抗静电涂层最初采用石墨作为导电材料，但用石墨作为添料只能生产黑色涂层，颜色选择范围大的金属氧化物导电粉末已在国外广泛应用。无论天线罩的基体和底漆是什么颜色，最终决定天线罩颜色的是抗静电涂层，而添加粉末材料的抗静电涂层恰恰不是透明的。

但灰色雷达罩的涂层暴露在阳光中会因紫外线的照射而老化，所以颜色会越来越深

万磁王

　　根据公开资料的数据，国内有关企业在上世纪80年代研制成功了首代黑色弹性抗静电涂层。上世纪末先后生产的国产作战飞机，大都采用了纯黑色雷达罩的颜色标准，主要就是受到首代软性抗静电涂层色标的影响。中国航空兵也很重视低视觉涂装的战术价值，如引进的苏-27采用了铅灰色涂装，歼-10则选择了与西方战斗机相似的浅灰色涂装。但这些型号都采用了纯黑色的雷达天线罩，使天线罩与机身形成明显色差，浅色低视觉涂装的歼-10雷达罩的色彩差异则更明显。根据公开资料记载，这个期间雷达罩的颜色选择，完全是受到涂层技术限制的结果。
　　国内化工企业在90年代开发出首代浅色抗静电涂层，但当时的涂层虽然满足了低视觉颜色的要求，却存在耐热性等指标差的缺陷，与弹性底漆和抗雨蚀涂层的结合性能也不理想，除部分应用于测试和技术研究外，难以实际应用到批生产的雷达罩工艺中。新一代浅色弹性抗静电涂层开发成功后，开始在多个机型雷达罩中应用。

FC-1“枭龙”战斗机雷达罩率先采用浅色弹性抗静电涂层

　　通过上述介绍，可以认识到雷达罩颜色与雷达类型完全没有关系，更不存在什么AESA用灰色雷达罩，平板缝隙用黑色雷达罩的“标准”。可以说得上区别的也许是在只有黑色抗静电涂层时，国内可实用的只有平板缝隙天线雷达。不同时期不同雷达罩颜色与雷达类型的对应，只是推出时间接近造成的偶然。

万磁王

空速管的分类和技术特点
　　飞机空速管是种重要的大气数据传感器，用来精确测量飞行时的大气总压和静压，转换成飞行控制需要的飞行速度、升降速度和大气压力数据。空速管在使用中要受到气流干扰，空速管的长度越大，前端测压口与机体的距离越远，测量的静压就越接近大气真实静压。根据测量精度的要求，空速管的最佳安装位置是在与机身轴线相同的机头前方。大长度空速管的刚度要求较高。当现代战斗机开始在机头广泛装备机载雷达后，复合材料制造的天线罩刚度显然不如金属机体结构，容易因为基座弹性结构变形影响到空速管的测量效果。较长的空速管还会影响飞行员的前向视野。
　　采用机头进气方式的歼-6/7的空速管安装在机头下，可以设置相当长的探杆，缺点是结构重量过大，对地面活动的影响也比较多。后期的歼-7将空速管缩短后移到机头侧面，歼-8Ⅱ和歼轰7则采用较短的机头锥空速管，引进的苏-27和歼-10也采用雷达罩前空速管，并利用安装位置优势缩短空速管长度。

早期歼-7/米格-21的下置长空速管

米格-23改成了较短的雷达罩空速管

万磁王

　　传统的空速管是物理测压的气动补偿空速管。按照不同速度下补偿曲线的范围，以及美军标准的规定精度，机头气动补偿空速管的长度应为机头直径的0.5-1，可见机头空速管的长度并不能随便选择。补偿空速管的设计相对比较简单，但位置和尺寸限制比较严格，这就促成了计算空速管的技术发展。补偿空速管靠气动补偿来保证测量精度，计算空速管则是在确定空速管的位置和尺寸后，通过风洞测试和试飞所取得的数据，测量出静压源误差与速度、攻角、侧滑角的关系曲线，通过大气数据计算机的程序以测量曲线为依据，对空速管测量的静压数据进行补偿和修正。计算补偿方式虽然不能消除静压测量值，却可以通过计算补偿方式将误差影响降到安全范围内。气动补偿空速管主要依靠测量元件保证精度，计算补偿空速管则需要大气数据计算机的支持。但计算补偿方式使空速管的安装位置更灵活，更利于飞机雷达电子和座舱目视的设计协调。
　　国外战斗机在70年代开始采用机身静压管设计方式。通过利用大气数据计算机和计算空速管，取消机头雷达罩位置前伸的气动补偿空速管，在雷达罩后机头周边位置设置L形静压管，并用对称设置多支小型静压管的方式，保证在复杂飞行状态下对空速的测量精度。空速管直到现在仍然是飞机空速测量的重要手段，即使F-22A这样尽可能减少机体外表突出设备的机型，仍然要在机头两侧安装空速管。从航空技术现状看，短期内空速管的功能仍然不受影响，现代战斗机对空速管的选择，还是集中在装在什么地方和采用什么方式。

L形静压管

“枭龙”和歼-10B取消了传统空速管，在机鼻周围布置了4个L形静压管

万磁王

　　气动补偿空速管直接测量自然静压，安装位置受限，尺寸较大却有较高的精度，远离机体的阶梯形管体还可与测角和测偏装置综合。计算空速管轻便，安装位置也灵活，却需要数据支持。所以，新飞机的原型机在飞气动数据的早期阶段，都安装精度高的常规气动补偿空速管。只有获得充足准确的气动数据和修正系数后，才可用于支持大气数据计算机的修正程序，计算补偿空速管才能取代气动补偿空速管。这就是ATF/JSF这样技术先进的样机开始试飞时都在头上顶个“避雷针”的原因。

现代战斗机的原型机试飞阶段仍需要使用传统空速管

　　近年来国内网络上流传着一个观点，就是通过观察是否有机头空速管作为分辨飞机是否安装AESA雷达的依据，进而认为雷达罩没有前方空速管就是先进。空速管与其内部的测量元件和导线都是金属材料，当空速管设置在雷达天线罩前方时，金属结构必然会影响到雷达系统的正常工作。取消空速管能消除雷达前方的不透波结构，确实有利于改善雷达工作环境，但把空速管与有无AESA联系起来真是很牵强。