AESA雷达罩的传言与现实

万磁王

雷达罩金属遮挡问题
　　机头空速管的优点是测量精度比机身空速管高，大气数据计算机的误差修正精度较容易保证。至于影响雷达工作的问题，无论是最早的圆锥扫描和单脉冲雷达，还是现在主力的平板缝隙PD雷达，再到最先进的AESA相控阵天线，机头空速管所产生的影响和问题都是一样的，对不同类型的雷达工作并没什么差异性的影响，自然也不存在AESA就不能有机头空速管的要求。
　　用实际例子为依据。先不说在70年代的F-15就已经取消了雷达罩空速管，国内出口的JF-17也没有安装机头空速管，而这两个型号的机载雷达都是平板缝隙天线。日本F-2战斗机采用的就是AESA雷达，但仍然保持了与F-16相同的机头空速管。美国为F-16开发的两种改装用AESA雷达，改造中也并不要求取消原有的机头空速管。苏联/俄罗斯为米格-29、苏-27系列开发的相控阵雷达，虽然并不是采用AESA天线，但这些型号也保留了机头空速管。通过不同国家的例子，可以证明AESA与机头空速管并没有直接关系。

F-15由于没有机头空速管，所以雷达罩内部内干净，只有个一封堵螺帽

万磁王

　　空速管确实是雷达天线前方的不透波结构，但现代飞机雷达罩上并不仅有这个金属部件。飞机在飞行时会遇到各种气候条件，以金属为主要材料的飞行器等于是个高空避雷针。即使在飞行时适当选择航线和高度层，在恶劣气候下超音速飞行时雷击危险性也相当大。不导电的雷达罩如果没有放电措施，很容易在受到雷击时破坏结构和内部雷达系统。现代战斗机雷达罩表面大都安装防雷击分流条，区别只是安装位置和结构形式不同，目的是通过与机体连接的金属导体，将击中雷达罩位置的雷电导通到机体后释放掉，避免雷击对雷达造成破坏。常用的雷达罩防雷击分流条有金属箔条、金属带和纽扣式三种。

F-22雷达罩的雷击测试，电流顺着防雷条通到机体

万磁王

　　金属箔条重量轻、安装方式简单，空气动力性能出色。但金属箔条在遭到雷击时会迅速加温，截面小的箔条在高温中会融化蒸发，仅能作为一次性使用的防护措施。金属带的导电性能高，但截面尺寸较大，所产生的气动阻力和重量影响也大，而且整体金属带与复合材料雷达罩的热膨胀系数差异较大，使用中容易出现结构分离，影响结构完整性，并破坏抗雷击的导电和保护效果。纽扣式导电条则是金属条的适应性发展物。纽扣式导电条的尺寸和安装位置与金属条相似，结构上是大量很薄的小圆铝片连续安装在基带上。它能按照雷达罩的曲线固定在雷达罩外表，点式金属片与雷达罩的连接比较牢固，不易受材料热膨胀系数差异的影响。短间距的铝片重量比金属带要轻，也能获得相当于金属片的电导性能，是目前各型飞机雷达罩防雷设施的主要形式。

歼-10战斗机雷达罩上的防雷条清晰可见

万磁王

　　按照技术要求，无论什么类型的防雷击分流条，顺气流方向安装的分流条的前端，必须超过雷达天线扫描包络面的前方。采用平板缝隙旋转天线的战斗机，防雷击分流条的长度大都在天线罩轴向2/3左右，因为机扫雷达的天线需要全向旋转，天线用支架安装在机头背板，分流条必须覆盖雷达天线旋转所要运动的范围。F-22A采用的AESA雷达虽然不需要旋转，但为保证雷达天线的雷击安全性，防雷击分流条整体横穿过折边位置的天线罩前端。

这是印度LCA战斗机的雷达罩雷击测试

万磁王

无空速管雷达天线罩的优势
　　雷达波在扫描到天线罩上的金属结构时，金属反射的雷达波会严重干扰雷达工作，解决措施则是在雷达罩内层金属部件影响区，敷设雷达吸波材料以避免金属的信号反射。按照正常的雷达天线罩工艺方法，以雷达波长作为技术标准，采用泡沫结构的雷达吸波材料遮挡金属部件，使照射到金属部件位置的雷达波束被消耗掉，尽可能不被金属件反射回雷达天线。无论是机械扫描还是电扫描雷达，空速管和雷击分流条都处于雷达扫描范围内，金属部件的信号反射处理手段也大体相同，都是采用吸收消耗的方式削减雷达罩内反射信号。
　　防雷击分流条的作用目前无可替代，无论采用什么雷达都不可能取消这个结构，技术措施也没什么特殊的。雷达罩空速管在几十年前就被机身静压管取代，近年来新设计生产的作战飞机，大都已不在雷达罩中心点安装空速管。
　　取消空速管的首个优点是降低了结构设计难度。金属空速管的基座是非金属的天线罩，飞行时空速管受到压力和弯矩影响时，刚性管体的应力会传到天线罩上，对基座的位置精度和受力不利，对高机动性战斗机的影响更明显。机头空速管对雷达罩尖端连接位置的材料强度要求很高，不利于根据雷达技术合理化设计雷达罩的结构。雷达罩的强度要求和结构重量都比较大，机头静压管维护还必须打开雷达罩进行，对生产工艺要求高，维护涉及范围也较大。

取消空速管后，能降低降低雷达罩的结构设计难度

万磁王

　　机头空速管的测量精度确实很高，但为满足数据测量装置备份的要求，即使设置机头空速管的战斗机，往往也在机身位置安装有辅助功能的短L静压管。采用补偿式空速管时，空速管安装位置没什么选择余地。但在采用大气数据计算机修正的计算空速管后，将主数据空速管由机头位置移动到机身，等于增加了机身L静压管的测量精度要求，却没增加静压管的数量和管道系统，静压管的制造和维护保养都更简化。
　　取消机头空速管后的雷达罩结构设计更加自由，能按照雷达信号的有利特点确定雷达罩的层数、罩体厚度、铺叠方式和纤维方向，获得结构强度与重量和电性能平衡的有利结构。雷达罩虽然在设计时会考虑工艺问题，但在制造完成后必然会存在电性能的起伏。因为雷达罩玻璃钢材料缠绕后树脂固化的厚度无法保证高度一致，厚度差异对雷达波束一致性有影响。目前普遍采用测量制成件毛坯的电性能后，通过人工或机械磨削方式修正超差来保持电性能的一致性，以避免波束畸变。没有机头空速管就可以简化雷达罩的结构，使设计更合理，还能改善加工质量，简化后期参数调整工艺，增强雷达罩对雷达性能的支持。

雷达罩要通过人工或机械磨削方式修正超差来保持电性能的一致

万磁王

　　雷达罩采用绝缘非金属材料整体成型，无论是采用真空袋模压、常压袋模压、高压釜模压成型或树脂传递模塑法，都必须在固化前首先完成纤维缠绕这个基本工序。现有加工工序大都采用模具缠绕加丝工艺，雷达罩内模在两端支撑的支持下旋转运动加丝，在完成缠绕后必然会在两端留出工艺开口。雷达罩尾段大端面用来与机体前部框架连接，雷达罩尖端存在的工艺孔原本用来安装空速管，取消空速管的雷达罩则需要采用独立部件封堵。如果仔细分辨现有战斗机的雷达罩外形，可以发现无空速管的雷达罩前端尖点位置，大都有个颜色不同的小型尖锥形填充物。这个部件的存在是为了封堵绕丝模具的工艺孔，改善纤维缠绕的工艺性和降低技术难度，同时也是用整体成型锥体改善雷达罩的强度，部分封堵用材料甚至直接选择金属件以增强强度。这种工艺与空速管的遮挡效果接近，与雷达工作之间并没有无法解决的矛盾。F-15在70年代设计时就采用无空速管的雷达罩，这个时候并不存在可用于战斗机的AESA雷达，F-15当时也没有应用AESA雷达的规划，类似的例子还有EF-2000，可见雷达罩有没有空速管与AESA没有关系。现代雷达罩铺叠和成形技术发展很快，不再必须设置模具前端的工艺孔。但从已有雷达罩的工艺技术尤其是国外战斗机改装AESA雷达的样例看，取消雷达罩空速管就是为了改善雷达罩结构性能，而不是为了AESA专门采用的措施。

F-22、F-35的菱形雷达罩采用新工艺制造，已经没有的需要封堵的工艺孔

　　总的讲，电扫和机扫天线的电性能要求并无大的差异，都是按传输效率、瞄准误差和方向图畸变确定参数。功率反射则需要考虑到雷达罩设计、材料和附件的诸多因素。无论采用什么类型雷达和天线罩材料，雷达系统对天线罩的颜色都没有什么要求，非金属外壳上金属部件虽然是越少越好，但也没到哪个位置不能有什么的严格程度。