• 美軍加緊研制未來戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸飛行器

    研究人員最初將他們的目光放在建造一個(gè)雙V形機(jī)翼的傳感器飛機(jī)上在這種飛機(jī)上，傳感器環(huán)繞在整個(gè)飛機(jī)的外表面上。但是，近期的發(fā)展允許低波段雷達(dá)元件進(jìn)行360度掃描，這個(gè)進(jìn)步為飛行機(jī)翼結(jié)構(gòu)的研究開啟了大門 圖片來源：中國網(wǎng)

    從美國空軍機(jī)庫拖出來的下一代新型飛機(jī)可能是一個(gè)功率強(qiáng)大的傳感器。位于俄亥俄州的萊特－派特森空軍基地的美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們，已經(jīng)研發(fā)了一些雷達(dá)陣列，這些雷達(dá)陣列能夠做成飛機(jī)蒙皮和結(jié)構(gòu)零件。他們的研究將完全能夠開發(fā)新的雷達(dá)能力和促進(jìn)材料的發(fā)展。這項(xiàng)工作來源于傳感器飛機(jī)項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是生產(chǎn)出一種能在關(guān)注地區(qū)上空徘徊40到50個(gè)小時(shí)的高空無人機(jī)（信號(hào)雜志，2001年2月，16頁）。當(dāng)這個(gè)項(xiàng)目與下個(gè)十年內(nèi)生產(chǎn)的飛行器相適合的時(shí)候，在特種監(jiān)視與偵察飛行器交付使用之前，現(xiàn)存的飛機(jī)將取得一些發(fā)展。

    傳感器飛機(jī)的關(guān)鍵在于它的外殼。這種飛行器是一種用先進(jìn)傳感器建造的飛機(jī)而不是裝備先進(jìn)傳感器的飛機(jī)。美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室飛行器董事會(huì)負(fù)責(zé)傳感器飛機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)約翰 波茲奧克解釋說，這個(gè)項(xiàng)目的雷達(dá)研究很大程度上集中在兩個(gè)領(lǐng)域：低波段天線和高波段天線。最初的飛機(jī)設(shè)計(jì)是以接合機(jī)翼結(jié)構(gòu)為特色，這種結(jié)構(gòu)類似兩個(gè)字母“V”在末端相連在一起。這種方法有利于將雷達(dá)天線放到飛機(jī)的外面，可以讓雷達(dá)徹底掃描飛機(jī)的外部。

    但是，實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們現(xiàn)在正在探索一種大家都知道的用于低波段雷達(dá)元件實(shí)施360度掃描的“Endfire”。波茲奧克解釋說，傳統(tǒng)的平面板雷達(dá)天線發(fā)射的信號(hào)與它的表面是垂直的。“Endfire”技術(shù)將發(fā)射雷達(dá)信號(hào)與飛機(jī)的外表平行。

    雷達(dá)能量能從平面板的四個(gè)側(cè)面發(fā)射出去，波茲奧克繼續(xù)說。信號(hào)不是連續(xù)的，但是這項(xiàng)技術(shù)能掃描四個(gè)側(cè)面。所以，設(shè)計(jì)者能用多個(gè)“Endfire”元件，建造更大的電子掃描陣列。這種天線將被嵌入到飛機(jī)機(jī)翼的表面中，能量能從機(jī)翼的前面和后面發(fā)射出來。

    這種新的能力會(huì)使工程師們看到一種完全不同的機(jī)身設(shè)計(jì)。飛機(jī)能有一個(gè)更加常規(guī)的與B-2機(jī)翼外形相似的后掠機(jī)翼，而不是接合機(jī)翼。

    電測(cè)試已經(jīng)證實(shí)“Endfire”元件在陣列周圍將掃描360度。工程師們已經(jīng)建立了幾種不同應(yīng)用這種技術(shù)的結(jié)構(gòu)，包括“5X5”的正方陣列。另一個(gè)正在建設(shè)的陣列將達(dá)到20英尺長，20英尺寬。這種矩陣列與將要形成機(jī)翼的那種天線更加一致，波茲奧克說。這種大型的構(gòu)造將經(jīng)歷電測(cè)試來確認(rèn)它的天線性能，經(jīng)歷結(jié)構(gòu)測(cè)試來確定它作為機(jī)翼組件的能力。這些由電評(píng)估開始的測(cè)試將在今年晚些時(shí)候開始，波茲奧克指出。

    相類似的工作稱為高波段陣列的特征，這種陣列工作在X波段上。波茲奧克說工程師們已經(jīng)建造的實(shí)心外形的陣列，這種陣列是一種承重結(jié)構(gòu)。雷達(dá)的發(fā)射/接收機(jī)部分連結(jié)在用常規(guī)合成焊接技術(shù)的承重天線上。結(jié)果就有了一種能夠放到飛機(jī)外殼中的細(xì)小而緊湊的X波段的陣列。大尺寸的天線提供了更高的獲益，這種獲益依次允許最大化所有飛機(jī)雷達(dá)天線的功率性能。波茲奧克講，科學(xué)家們已經(jīng)研發(fā)了一平方英尺，能提出所有陣列需求的結(jié)構(gòu)。這種一平方英尺的X波段雷達(dá)所起到的作用比用來確保天線工作正常的200個(gè)元件和必需的工作所起到的作用還有大。項(xiàng)目面臨的挑戰(zhàn)之一是獲得高收益的陣列，他指出。

    一旦那一平方英尺陣列在實(shí)驗(yàn)室里符合要求了，科學(xué)家們將會(huì)建造更大的陣列。一個(gè)用于主要結(jié)構(gòu)承重軸承的3英尺 x 1英尺陣列已經(jīng)得到了試驗(yàn)。它能承載超過50,000鎊的重量，波茲奧克報(bào)告說。

    另一項(xiàng)正在進(jìn)行的工作已經(jīng)生產(chǎn)出了一個(gè)試驗(yàn)樣品，這個(gè)樣品是20英尺長，2英尺寬。這個(gè)部件缺少必要的電子裝置和組件，但是它是以所有的天線元件，連同結(jié)合在一起的供給網(wǎng)為特色，這個(gè)供給網(wǎng)將附屬于發(fā)射/接收芯片。電子裝置和組件將被忽略成多余的開支，波茲奧克承認(rèn)。由于缺少主動(dòng)雷達(dá)組件，這種結(jié)構(gòu)去年為經(jīng)受主要的飛機(jī)結(jié)構(gòu)負(fù)載成功地進(jìn)行了試驗(yàn)。成功的試驗(yàn)已經(jīng)證明了這種X波段天線的概念能被應(yīng)用到很多航空器領(lǐng)域，波茲奧克說。這些包括第三負(fù)載，如典型的飛機(jī)圓形罩；第二負(fù)載，如武器分隔艙的門或機(jī)身門和主要負(fù)載，如機(jī)翼結(jié)構(gòu)或主要的機(jī)身儀表板。

    “我們對(duì)這種在結(jié)構(gòu)上的能力真的感到興奮，”波茲奧克宣稱。他補(bǔ)充道，下一步是檢驗(yàn)有關(guān)電的結(jié)構(gòu)。

    這些陣列是飛機(jī)的關(guān)鍵部分，但是飛機(jī)的結(jié)構(gòu)還正在經(jīng)歷大量的制造工藝。波茲奧克說：“大量的活動(dòng)”目標(biāo)是使基本的飛機(jī)機(jī)身概念以及相關(guān)的飛行器技術(shù)成熟。

    首先，最初的想法是建造一種四周都是傳感器包的飛機(jī)，工程師們的工作是只是確定是什么組成那個(gè)包。他們的工作詳細(xì)說明了低波段和高波段雷達(dá)構(gòu)想導(dǎo)致兩種飛行器的變種——飛行機(jī)翼和接合機(jī)翼。任何一種飛行器的設(shè)計(jì)將要求一種非常大的，達(dá)到150英尺到200英尺長的翼展的那種飛行器，波茲奧克指出。有了這種紙上的大型概念設(shè)計(jì)，科學(xué)家們現(xiàn)在正在確定哪一種技術(shù)將被用來實(shí)現(xiàn)傳感器飛機(jī)這個(gè)目標(biāo)。飛行機(jī)翼版本，被比喻成B－2的外形，相對(duì)于轟炸機(jī)將有一個(gè)更高的機(jī)翼對(duì)機(jī)身的縱橫比。它的機(jī)翼非常長，這將導(dǎo)致機(jī)翼在飛行中產(chǎn)生相當(dāng)大的彎曲。太大的彎曲將會(huì)降低飛行器的雷達(dá)性能，所以飛行器的結(jié)構(gòu)樣式與空氣動(dòng)力載荷之間的相互作用必須受控制。

    控制五種結(jié)構(gòu)模式中的一種方法是提高飛行器的硬度，但是這種方法將會(huì)增加重量，而增加重量會(huì)減少飛行器的航程和續(xù)航能力。一項(xiàng)研究計(jì)劃目的是想改變?cè)O(shè)計(jì)人員能夠成功地控制那些結(jié)構(gòu)模式。這種方法將允許減少航空飛行器的重量。