战机是怎样被雷达锁定的(战机安装相控阵)(1)

如果稍微仔细观察,就会发现现代战机的机头,也就是雷达罩的中后部都有一道道的条纹,这种现象从J20、F22A、F35到J10C都有,其实如果看的更仔细点,会发现部分大型客机的机头最前端也可见这种条纹。这种条纹并非作为装饰之用,而是作为现代化战机和部分客机雷达罩的金属防雷条的功能。那么为何要在雷达罩上采用这种装置?就必须先了解一个基本的物理概念,这就是法拉第笼。法拉第笼自然和法拉第有关,法拉第是电磁学的奠基人之一。凡是学过物理肯定知道法拉第。法拉第笼,就是一套由金属或者其他良导体形成的笼子,或者笼状物;是一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成,其笼体与大地连通,高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆。

当放电杆尖端距笼体10厘米时,会出现放电电弧和火花,根据接地导体静电平衡的条件,笼体是一个等位体,内部电势差为零,电场为零,电荷分布在接近放电杆的外表面上。此时笼子里面的人,面对10万伏的高压电也安然无恙。外壳接地的法拉第笼可以有效地隔绝笼体内外的强电场和强电磁波的干扰,叫做“静电屏蔽”。高压带电作业操作员的防护服,就是用金属丝制成,接触高压线时形成等电位,人体不通过电流,起到保护作用。由于相同的原理,在雷暴中驾驶金属外壳的汽车,车中的人也基本不会被雷电击中。既然法拉第笼可以保护人体,自然也可以保护电力和电磁设备。许多精密电磁仪器设备,可采用接地的金属外壳,有效地避免壳体内外电场的干扰。同轴电缆也可以不受干扰的传播讯号。瀚海狼山(匈奴狼山)认为,

战机是怎样被雷达锁定的(战机安装相控阵)(2)

正是由于法拉第笼原理的存在,大部分军舰都是金属外壳。不论是钢壳铝壳还是钢铝混合的船壳。其内部的电子电力设备都会受到自然的保护。这种保护的强度,除了暴露在外的雷达和天线,甚至大部分脉冲武器都无法烧穿军舰内部的电子电力设备。电磁炮发射时的脉冲辐射也极强,但是因为安装电磁炮的军舰的外壳本身就是一个法拉第笼,因此也不会轻易的因为本舰发射电磁炮而导致内部电子电力设备失效。飞机飞行在空中,最怕的情况就是被带强电荷的雷云产生的强大雷电直接击中。大多数飞机外蒙皮大量采用铝镁合金,这种合金本身也构成一种潜在的法拉第笼,因此一般情况下被雷电击中的飞机问题也不大。不过现代化的战机,越来越多的采用发射功率巨大的机载有源相控阵雷达。而功率越大的电磁辐射设备,就越容易招来雷电。这也是雷暴天气下没事千万不要在空地或者在窗户边打手机的一个重要原因。

战机是怎样被雷达锁定的(战机安装相控阵)(3)

现代战机的大功率雷达为了更好的发射和接收信号,雷达罩多用透波的玻璃纤维等复合材料制作,可以透过99%以上的电磁波能量,并且尽量减少在相控阵雷达前面出现比较大的金属物体。不过这样一来,暴露在前的相控阵雷达天线反倒很容易招雷。此时在非导体的雷达罩中后部镶嵌上一圈金属质地的防雷条,然后和机体的金属外壳部分相互连接,而飞机的机翼的尖端又有很多放电的探针,这样就让整个机体包括机头雷达天线在内,都形成了一个等电位的隐形法拉第笼。只在机头的正前方露出一段空隙透过电磁波。这样就可以避免大多数空中的雷电直接击中飞机,破坏昂贵的相控阵雷达。

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