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航发科普:航空发动机的红外隐身“超能力”

2018-10-26 09:14:41 中国航发微信公众号

早期人们用眼睛发现空中目标,飞机用涂装来隐蔽自己;后来靠声音侦察敌机,发动机采取消声以对抗;在雷达出现后,科学家致力于将雷达反射信号降到最小。当前的空战主要采用空空导弹攻击,有许多空空导弹用红外制导,对飞机威胁很大,而发动机是最强的红外辐射源。因此,降低发动机的红外辐射量可以有效降低被发现、识别和跟踪的概率,实现隐身效果。

红外抑制技术

红外辐射既是电磁波又是光。发动机机体和工作气流中都会产生红外辐射:发动机的喷管有一部分裸露在外,这些零件工作温度高,红外辐射强烈。同时,发动机工作时排出的燃气,特别是开加力时辐射的红外能量最大。

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飞机红外热力图可见红外辐射源主要集中在发动机部位

在实际应用中,通过遮挡、降低红外发射率和降低表面温度等方式可以抑制红外辐射,达到红外隐身效果。

表面涂层

发射率指物体的辐射能力,用于体现物体与外界环境能量交换能力的物理量。物体的发射率与物体表面的材料密切相关,表面涂层可以改变零件的辐射率。

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通过表面涂层,降低零件发射率

发动机及其热影响区是最重要的红外辐射源,虽然发动机安装在飞机机身内部,但是外调节片、弹性片等外露部件由于传热辐射引起的红外辐射能量非常大,成为红外探测设备捕获的主要目标。通过在发动机部件上进行贵金属镀膜,或喷涂低发射率的涂层来降低部件的红外发射率,实现红外辐射的抑制。

引射和冷却

降低表面温度是另一种抑制红外信号的方法。通过在发动机零部件涂覆隔热材料,将发动机释放的能量抑制在内部,来减小红外辐射强度,实现红外隐身效果。

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发动机通过采用引射法使红外辐射波长移到通用波长区域以外

在喷管部位采用引射冷空气的办法,不仅能降低排气喷流的温度,而且还能降低机匣的壁面温度,实现双重效果。

遮挡

发动机的红外抑制还可以采用“遮挡法”,一种是外遮挡,在喷管出口部位设置上翘或折转的板片来挡去喷管内腔的红外辐射;另一种是内遮挡,利用喷管内部的零件把涡轮等高温部件挡住。例如,使用矩形喷管的发动机通过其矩形扁喷口可以挡住高温零件的一部分辐射,从而减少红外辐射。

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直升机上的红外抑制尾喷管

未来的发动机正在寻求更新更好的红外抑制技术。普惠公司正在研制旋流加力燃烧室,既能抑制红外,又能开加力,且增重不多,尺寸不增。红外抑制是一项综合技术,需要全面综合平衡考虑,合理使用红外隐身材料可以使飞机如虎添翼,缩短制造时间,提升飞机服役周期。

责任编辑:臧航