受限制于目前现役飞机已有的气动外形难以改变,无法实现外形隐形的最佳设计,因此只能在其他方面寻求出路。其主要措施就是采用吸波涂敷材料,加上“阻抗加载”技术等的综合运用,使飞机的隐形特性可以得到明显改善。例如美国对 F-16 战斗机采取这样的隐形改装就收到了良好的效果,而俄罗斯也利用吸波材料涂敷机身、座舱盖、进气道和发动机涡轮叶片,使整机的 RCS 值也大大下降。在这期间中国也开始了隐形技术的相关研究,根据歼-7 飞机的具体特点以及国内经济能力和技术水平的情况,成都飞机工业公司认为对国内现役飞机进行隐形改装也是有可能的,并提出了对歼-7飞机隐形改装的途径与设想,在综合应用国内大学和研究所已经取得的一些隐形理论与隐形材料研究成果,成都飞机工业公司用歼-7 飞机改装了一架隐形技术验证机进行了实际效果测试,对可能减少飞机 RCS 值的大小与水平进行了预估与分析,为国内隐形技术的研究从理论向实际应用迈出了重要的一步。

歼-7 隐身技术验证机 安装在台架上进行座舱隐身效果测试

歼-7 飞机是以近距空战方式为基本战术的歼击机,没有装备雷达,本身缺乏有效地先敌发现手段。是否能够被敌方雷达探测到以及探测到的距离主要取决于飞机前、后向目标特性的优劣。经研究分析和实际测试,歼-7 飞机在前视后向正负 30 度范围内的综合 RCS 值大约 15 平方米左右,RCS 值主要来自雷达测距器天线及雷达天线罩、进气道及座舱这几个部分所产生的。歼-7 的雷达测距器天线在机头方向上有极强的回波,目前国内比较成熟的降低 RCS 值的措施是在天线的前方斜置一块倾斜角大于 30 度、面积能遮挡天线口面的 FSS 平板。采用 FSS 斜置板技术可有效降低天线的 RCS 值。对于天线附属的金属件,则可采用涂料覆盖技术来降低 RCS 值。雷达天线罩的电性能也在一定程度上影响 RCS 值,由于雷达天线罩是透波材料制造的,因此雷达天线罩是一个强腔体效应散射源,为降低雷达天线罩的反射可选用窄带雷达天线罩或带通型滤波天线罩,这种类型的罩体在机载雷达工作频率之外是不透波的,这样就可以降低反射强度,当然敌我机雷达工作频率如果相同则起不到隐形的作用。而进气道的 RCS 值主要是由两部分产生的,一部分是进气道唇口的钝边缘镜面反射及唇口部分的绕射场所产生的,另一部分则是由进气道腔体效应产生的。通过将唇口部分换成结构型吸波复合材料、进气道更换部分内蒙皮等措施将可以产生一定的 RCS 值降低效果。降低座舱 RCS 值的一种做法是可以通过在玻璃上镀上一层金属膜来阻止电磁波进入,从而克服座舱前后的金属表面与座舱盖玻璃之间阻抗不连续性的问题,有利于降低前视后向 RCS 值。此外机翼以及它与机身间的相互作用、水平翼与机身相互作用、机身、垂直尾翼、尾喷口等也在一定程度上影响 RCS 值。通过这些措施在歼-7 飞机上的改装,有助于技术人员对这些措施的有效性和可行性进行验证。

隐形技术验证机是在成都飞机工业公司自用的 137 号歼-7II 型飞机上改装的,主要用于验证上述雷达天线罩隐形、进气道隐形和座舱隐形技术的效果。在雷达天线罩隐形技术方面,完成了原理样罩的传输特性、天线方向图和 RCS 值测试,测试结果与原理样罩的理论隐形性能基本一致。在进气道隐形技术方面,开展了进气道流场计算,根据飞机强度规范计算了进气道的振动谱,并按此环境谱在成飞公司进行了结构模拟件的振动试验,完成了进气道吸波材料涂覆模型测试以及进气道喷涂吸波材料的可靠性试验。在座舱隐形技术方面,由北京航空航天大学完成了座舱的 RCS 值计算分析,并对风挡骨架上采用锯齿状边缘的座舱内部结构和座舱盖涂覆吸波材料进行了研究。

歼-7IIS 隐形技术验证机先后完成了座舱、进气道等专题的技术研究及相关的地面试验,并在中国飞行试验研究院完成了隐形对比飞行试验和雷达反射截面积测试,试验结果表明,歼-7 飞机经上述隐形改装后降低了飞机被雷达探测发现的概率,整机的隐形技术指标完全达到原设计目标。证明现役飞机在不改变飞机外形尺寸,不降低飞机性能指标的情况下进行隐形改装是可行和有效的。当然,进行这种隐形改装的飞机所能达到的降低 RCS 值的水平是相当有限的,若要达到较高的雷达隐形水平,还必须在飞机外形、结构型式及材料等方面进行全新设计才行。

歼-7III

由于当初从苏联引进的米格-21Ф-13 是一种昼间型歼击机,无法在夜间或复杂气象条件下执行作战任务,因此在歼-7 开始装备空军部队伊始,部队就提出了歼-7 飞机要具备全天候作战能力的要求。为了改变歼-7 飞机雷达测距器功能差、机载火力弱等缺点,1972 年在出国考察了全天候型的米格-21ПФ 飞机之后,成都飞机制造厂开始在参照该机的基础上进行歼-7 改全天候型方案的初步论证。1975 年 5 月,工厂向第三机械工业部上报了改型方案设想。1976 年 11 月,三机部将歼-7 改全天候型的任务转给了贵州 011 基地,期间于 1976 年还出国考察了米格-21МФ 飞机。到了 1977 年 2 月,三机部又要求 011 基地和成都飞机制造厂共同做好全天候型的技术准备工作。同年 9 月,成都制造飞机厂再次上报了歼-7 改全天候型的设计研制方案,同时将全天候型命名为歼-7 甲型飞机。这期间由于方案指标多次更改,工厂也忙于歼-7 飞机的生产和定型,歼-7 全天候型的研制一直进展缓慢。到 1977 年底,在中央军委做出尽快以歼-7、歼-8 飞机换装歼-6 飞机的决策之后,歼-7 全天候型飞机的研制进度才得以加快。1978 年 6 月 12 日,中央军委召开国防工作会议研究空军装备,提出要尽早拿出类似于米格-21МФ 飞机的歼-7 改型机。6 月 15 日,三机部召开重点厂所领导干部会议确定歼-7 全天候型飞机的性能要赶上苏制米格-21МФ 飞机,而雷达火控系统的性能方面要能够超过,并将其称为歼-7 大改型。随后决定由成都飞机设计研究所(611 所)负责飞机的全面设计工作,总设计师由王寿南任(后来由宋文骢接替)。

罗马尼亚米格-21MФ 机群