核心提示： 雷達(dá)天線罩是飛行器雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分，用來保護(hù)雷達(dá)天線或整個微波系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下能夠正常工作，是一個氣動/結(jié)構(gòu)/透波功能一體化部件。

俄羅斯T-50戰(zhàn)斗機(jī)的雷達(dá)罩外形。

X-47B

雷達(dá)天線罩是飛行器雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分，用來保護(hù)雷達(dá)天線或整個微波系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下能夠正常工作，是一個氣動/結(jié)構(gòu)/透波功能一體化部件。典型的飛行器雷達(dá)天線罩位于機(jī)頭前部。如果把雷達(dá)比作飛機(jī)的眼睛，雷達(dá)罩則是飛機(jī)“眼睛”的防護(hù)鏡。

1941年世界上第一個雷達(dá)罩在美國獲得應(yīng)用；1948年美國麻省理工學(xué)院出版了第一部關(guān)于雷達(dá)罩技術(shù)的專著《雷達(dá)掃描器和雷達(dá)罩》（Radar Scanner and Radomes）；1966～1970年J.D .Walton主編了《雷達(dá)罩工程手冊》（Radome Engineering Handbook），系統(tǒng)介紹了雷達(dá)罩研究的相關(guān)問題；美國相關(guān)高校和研究機(jī)構(gòu)曾召開國際電磁窗會議（International Electromagnetic Window Conference），出版了《電磁窗專題論文集》（Electromagnetic Window Symposium），因此理論研究界多使用術(shù)語“電磁窗”、工程技術(shù)界使用術(shù)語“雷達(dá)罩”。

近年來，隨著現(xiàn)代航空電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種先進(jìn)探測設(shè)備、新型雷達(dá)及中遠(yuǎn)距精密制導(dǎo)武器不斷問世，航空武器裝備對雷達(dá)罩提出了隱身、寬頻帶以及耐高溫等新的技術(shù)要求。

國內(nèi)外機(jī)載雷達(dá)天線罩技術(shù)

發(fā)展概況

雷達(dá)天線罩技術(shù)不是一門獨(dú)立的專業(yè)技術(shù)，是一門跨專業(yè)跨學(xué)科的綜合技術(shù)。它的設(shè)計(jì)和制造涉及空氣動力學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計(jì)算、熱力學(xué)、天線與電磁場理論、材料學(xué)、工藝學(xué)、檢測技術(shù)、測量技術(shù)、表面保護(hù)等專業(yè)。由于其對武器裝備發(fā)展的重要作用，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家，特別是各軍事大國都給予了不動聲色的關(guān)注。

1941年美國波音B-18A飛機(jī)上裝了一種轟炸機(jī)瞄準(zhǔn)用雷達(dá)，研究人員采用有機(jī)玻璃制成半球形天線罩罩在雷達(dá)天線外，用來保護(hù)雷達(dá)天線使其能夠正常工作。從此，開啟了各種介質(zhì)材料及不同結(jié)構(gòu)形式的天線罩在飛機(jī)上應(yīng)用的大門。在第二次世界大戰(zhàn)期間，德、英、美、法等國家在電子學(xué)和電磁場領(lǐng)域投入了相當(dāng)大的研究力量來發(fā)展新技術(shù)，不但出現(xiàn)了數(shù)百種軍用雷達(dá)，而且在雷達(dá)罩相關(guān)技術(shù)方面積累了大量的技術(shù)資料。

進(jìn)入20世紀(jì)50年代后，隨著飛機(jī)飛行速度的不斷提高和導(dǎo)彈天線罩的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列研究人員無法調(diào)和的矛盾，其中最突出的是超聲速飛機(jī)要求位于飛機(jī)前端的雷達(dá)罩具有大長細(xì)比、呈尖錐形的氣動結(jié)構(gòu)外形并且很多都裝有機(jī)頭空速管，這些要求在很大程度上影響了雷達(dá)罩的電性能。同時由于氣動摩擦產(chǎn)生的熱沖擊、熱應(yīng)力、雨沖擊、雨蝕以及高溫對電磁性能的影響，使雷達(dá)罩設(shè)計(jì)復(fù)雜化、罩體結(jié)構(gòu)與電磁傳輸性能的矛盾日趨尖銳。各國研究人員開始認(rèn)識到天線罩理論及實(shí)踐的綜合性、尖端性和復(fù)雜性，認(rèn)識到加強(qiáng)不同專業(yè)技術(shù)之間技術(shù)交流和天線罩基礎(chǔ)理論研究的必要性。美國自1955年6月召開第一次Proc．OSU-RTD天線罩會議，此后每隔兩年召開一次電磁窗會議。在此期間，國外對罩體的氣動力分布、溫度場、材料、設(shè)計(jì)、測試、環(huán)境等作了多方面探索和研究，發(fā)表了大量研究報(bào)告。

20世紀(jì)60年代，隨著單脈沖雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，雷達(dá)罩技術(shù)得到相應(yīng)的快速發(fā)展，開展了大量的相關(guān)科學(xué)研究及工程應(yīng)用活動。學(xué)者發(fā)表了大量關(guān)于雷達(dá)罩研究的技術(shù)報(bào)告。并召開了關(guān)于雷達(dá)罩的國際性研究會議——國際電磁窗會議，該會議每隔兩年召開一次。

20世紀(jì)70年代后，國外學(xué)者將研究重點(diǎn)放在了雷達(dá)罩電性能仿真設(shè)計(jì)、仿真計(jì)算方面。發(fā)展了平面波、柱面波和球面波等多種近似計(jì)算方法。雷達(dá)罩對天線輻射波瓣的影響已從二維設(shè)計(jì)分析發(fā)展到三維設(shè)計(jì)分析。此時，雷達(dá)罩電性能測試技術(shù)也得到了更細(xì)致的研究，研究人員分析了壓縮場測試中各種影響測量精度的因素，針對近場測試技術(shù)也開展了相關(guān)研究。

進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，為滿足飛行器隱身和高精度探測的技術(shù)要求，頻率選擇表面（FSS）雷達(dá)罩和毫米波雷達(dá)罩成為研究熱點(diǎn)。美國的F-22飛機(jī)雷達(dá)天線罩就采用了FSS（帶通式雷達(dá)天線罩）結(jié)構(gòu)。同時雷達(dá)技術(shù)進(jìn)入了相控陣雷達(dá)時代，俄羅斯的蘇-35戰(zhàn)斗機(jī)、歐洲的“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)、日本的FS-X戰(zhàn)斗機(jī)都配備了先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)天線罩。這些代表著當(dāng)今世界最高研究水平的高性能電磁窗構(gòu)件從設(shè)計(jì)技術(shù)、材料工藝技術(shù)和測試技術(shù)等方面都有著創(chuàng)新性的突破。現(xiàn)階段各軍事強(qiáng)國正致力于共形陣?yán)走_(dá)罩技術(shù)的研制，并取得了一定的突破。

我國對于電磁窗技術(shù)的研究起步較晚，從20世紀(jì)80年代才逐漸開始重視電磁窗技術(shù)。隨著我國航空工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是近30年來，我國的機(jī)載雷達(dá)天線罩研制水平得到了快速發(fā)展。目前，我國已基本具備了研制各種類型先進(jìn)雷達(dá)天線罩制件的條件，并成功研制了幾乎包括世界上現(xiàn)有的各種結(jié)構(gòu)形式雷達(dá)天線罩，如實(shí)芯半波壁結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)半波壁結(jié)構(gòu)、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、泡沫夾層結(jié)構(gòu)、FSS（帶通式）結(jié)構(gòu)、電抗加載結(jié)構(gòu)等。其中最能代表技術(shù)進(jìn)步水平的是90年代初期，中國航空工業(yè)集團(tuán)公司濟(jì)南特種結(jié)構(gòu)研究所研制的變壁厚、準(zhǔn)半波壁、人工介質(zhì)夾層結(jié)構(gòu)飛機(jī)雷達(dá)罩，使我國成為繼美國、德國之后第三個把人工介質(zhì)成功應(yīng)用于飛機(jī)雷達(dá)罩的國家。

高性能雷達(dá)天線罩技術(shù)發(fā)展趨勢

現(xiàn)代戰(zhàn)爭實(shí)際上是爭奪“制信息權(quán)”、“制電磁權(quán)”、“制空權(quán)”的較量，戰(zhàn)爭形態(tài)的變化對航空武器裝備提出了革命性的要求，武器裝備呈現(xiàn)出“向信息化、無人化發(fā)展，向全維度、無疆域擴(kuò)展”的發(fā)展趨勢。

為奪取現(xiàn)代戰(zhàn)爭的勝利，美國空軍提出空天一體、遠(yuǎn)程打擊、持續(xù)精確打擊、多任務(wù)機(jī)動、持續(xù)情報(bào)收集、監(jiān)視和偵察（ISR）的作戰(zhàn)概念，并提出了“高超聲速X飛行器”（Hyper-X）計(jì)劃，催生出一系列臨近空間高超聲速系列飛行器。臨近空間飛行器是指能持久穩(wěn)定地運(yùn)行于臨近空間（20～100千米）執(zhí)行特定任務(wù)的各種飛行器，包括X-37B、X-51A、X-47B等。X-37B是美國波音公司研發(fā)的一種有翼無人空天飛機(jī)，可在30～100千米的臨近空間中，以Ma5～25的速度超聲速飛行，X-51A“乘波者”飛行速度為Ma5。美國洛馬公司臭鼬工廠提出了新一代高空高速情報(bào)/監(jiān)視/偵察（ISR）飛行器方案SR-72，巡航高度為25～30千米，巡航速度Ma6?？梢钥闯?，美國臨近空間高超聲速飛行器系列雷達(dá)天線罩具備耐高溫、高透波等性能。

X-47B艦載隱身無人作戰(zhàn)飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)由美國諾斯羅普·格魯門公司研發(fā)，并于2011年2月實(shí)現(xiàn)了首飛。X-47B機(jī)體采用了類似于B-2隱身轟炸機(jī)的無尾形狀，機(jī)體設(shè)計(jì)前端的RCS值最小，對低頻雷達(dá)有更好的隱身效果，低頻段隱身性能得到大幅度提升，具備“全向全頻譜”的隱身性能?？梢钥闯鯴-47B電磁窗隱身技術(shù)較第四代戰(zhàn)斗機(jī)又有新提高，具備了“全向、全頻譜”隱身性能。目前，美國正研發(fā)新型高科技隱身轟炸機(jī)，將高度融合并提升F-22和F-35戰(zhàn)機(jī)上采用的隱身技術(shù)，據(jù)分析該型隱身轟炸機(jī)雷達(dá)天線罩將具備“全向、寬頻”的隱身能力。

美國目前已開始了六代機(jī)及其平臺的研制，據(jù)資料分析，六代機(jī)可能具備的能力特征包括：大空域/寬速域、高速下高機(jī)動/高敏捷性、大作戰(zhàn)半徑/長留空時間、寬頻全方位隱身、突出反隱身高信息化態(tài)勢感知、高智能化控制、反隱身/瞬時殺傷武器和超大機(jī)載能源等。根據(jù)六代機(jī)及其平臺主要特征可以推斷其雷達(dá)天線罩具備全向全頻段隱身、超寬頻帶、耐高溫（既能亞聲速巡航飛行，又能進(jìn)行Ma3～6的超聲速巡航飛行）、高透波等性能。

從作戰(zhàn)使用上看，美國第五代空空導(dǎo)彈的發(fā)展趨勢如下：更快、更遠(yuǎn)、更精確、更靈活。第五代空空導(dǎo)彈具備有效打擊高性能空中目標(biāo)、多任務(wù)和雙射程、高抗干擾能力、多模導(dǎo)引技術(shù)、全方位立體攻擊、網(wǎng)絡(luò)化制導(dǎo)、高密度內(nèi)埋掛裝等特點(diǎn)。因此，作為空空導(dǎo)彈的重要組成部分，導(dǎo)彈天線罩的主要發(fā)展方向包括：耐高溫、高透波（毫米波）、寬頻帶、微波/紅外雙模等方向發(fā)展。

俄羅斯目前正在緊鑼密鼓地進(jìn)行新型戰(zhàn)略轟炸機(jī)（PAK DA）研制。據(jù)資料分析，PAK DA將采用更先進(jìn)的隱身技術(shù)，采用等離子體隱身技術(shù)在很大程度上將成為其主要技術(shù)途徑。“電鰩”是俄第六代噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，該戰(zhàn)機(jī)具備高速、隱身和無人駕駛等特性。此外，蘇霍伊公司為俄羅斯空軍研發(fā)的第六代戰(zhàn)機(jī)巡航速度將在Ma1.26左右，并采用等離子體隱身技術(shù)，其空中突防、對頭攻擊、高速截?fù)舻哪芰⑷婕訌?qiáng)。因此可以推斷俄羅斯下一代航空武器雷達(dá)天線罩將具備全向全頻譜隱身性能（采用等離子體隱身技術(shù)）。

“神經(jīng)元”（UCAV）驗(yàn)證機(jī)是由法國達(dá)索飛機(jī)制造公司聯(lián)合5個歐洲國家共同研制的第一架隱身無人作戰(zhàn)飛機(jī)，該驗(yàn)證機(jī)采用了增強(qiáng)隱身性能的無垂直尾翼設(shè)計(jì)。據(jù)相關(guān)資料分析，目前法國已開始研制第六代戰(zhàn)斗機(jī)，其發(fā)展目標(biāo)是：具備全頻段隱身和超聲速巡航能力；擁有全新的電子戰(zhàn)系統(tǒng)；裝備高功率激光和電磁武器以及高超聲速導(dǎo)彈等。因此法國等歐洲國家下一代航空武器裝備雷達(dá)天線罩將具備全向全頻譜、寬頻帶、耐高溫（耐大功率）等性能。

雷達(dá)天線罩作為航空武器裝備的重要組成部分，其技術(shù)、功能、性能的跨越，對于新一代航空武器裝備功能、性能跨越的實(shí)現(xiàn)具有重要的影響。綜上所述，雷達(dá)天線罩技術(shù)將向高隱身（全向全頻譜：雷達(dá)隱身、紅外隱身、激光隱身等）、超寬頻帶、高透波、耐大功率、耐高溫、透毫米波、雷達(dá)/紅外雙模復(fù)合等方向發(fā)展。