你有没有想过隐形飞机是如何获得隐形能力和雷达隐形的？答案就在它的雷达截面中。飞机的机身及其机翼经过精确设计，具有最小的 RCS，从而使雷达天线阵列产生的电磁信号散射最小。通过最大限度地减少对雷达站的后向散射，飞机基本上对远程或短程雷达系统来说是隐形的。

结果是隐形飞机中使用了一些非常有趣且奇怪的结构设计，就像上面所示的美国 F-117 夜鹰一样。仅从机身结构来看，这些结构设计不一定表现出空气动力学特征，因此值得研究 RCS 降低技术如何影响隐形飞机的空气动力学特性。我们将在本文中提供广泛的概述，将 RCS 降低与空气动力学性能指标进行比较。

RCS 减少和空气动力学

什么是雷达截面？

所有与雷达脉冲相互作用的物体都具有称为雷达截面（RCS）的属性。一般来说，当物体的RCS值越小时，该物体就越难被检测到。

物体的 RCS 值以面积来测量。从物理上讲，它表示物体将传入雷达信号散射到的区域，并且是极角和方位角的函数。RCS 区域定义为雷达可以检测到回波的有效区域的投影。如果物体散射雷达脉冲的区域与雷达系统可以检测到回波的区域不重叠，则不会检测到回波。从概念上讲，这意味着该物体可以将所有雷达信号的能量反射到不同的方向，并且雷达系统将无法检测到该物体。

这是隐身飞机机体的本质功能。飞机的形状改变了传入脉冲的方向，使其向飞机周围的各个方向散射，而不是直接散射回雷达系统。如果飞机机身在远离雷达测量回波的区域反射足够的功率，则回波将很小，并且可能太低而导致系统无法检测到。这是双基地 雷达的原因之一，其中雷达探测器与接收器不在同一位置，并且它可以沿不同方向探测雷达脉冲回波。

单基地 雷达方程中的 RCS

RCS 仅针对真实飞机中未使用的特定形状（例如圆柱体和球体）进行了明确定义。然而，如果 RCS 值已知，则可以计算雷达收集的功率。可以使用单基地 雷达方程估计沿特定方向的接收功率：

雷达系统接收到的功率（以雷达参数和目标雷达横截面表示）。

在长距离限制下，目标与雷达之间的距离远大于目标的尺寸，RCS 接近下面列出的值。出现以下近似值是因为，在长距离的限制下，反射入射雷达脉冲的目标物体就像点源一样。

RCS在远距离限制。

从这对方程我们可以看出，如果RCS值较低，那么接收功率也会较低。如果接收功率低于接收器的灵敏度阈值，则在系统本底噪声之上将无法检测到回波。对于探测器要克服低 RCS 值的问题，最简单的解决方案是雷达系统具有更高的天线增益（或相控阵雷达的阵列增益）、更高的接收器灵敏度或更大的用于检测回波的有效面积。

其他 RCS 减少选项

通常用于定义飞机性能的空气动力学指标包括升力、阻力、最高速度和重量。飞机的形状对 RCS 的影响最大，低 RCS 结构可能非常复杂，空气动力学效果不佳。设计人员在优化飞机时必须尝试平衡低 RCS 要求与空气动力学性能需求。

当RCS无法通过结构优化进一步降低时，可以采用额外的方法来降低RCS，而不会极大地影响空气动力性能。这些包括：

• 在飞机的暴露表面使用雷达吸波材料

• 重新设计子组件以具有更小的 RCS

• 实施被动或主动取消

• 使用针对雷达载波频率的抗反射涂层

结构优化对飞机的 RCS 影响最大。完成结构优化并平衡空气动力学要求后，可以通过上述方法进一步降低 RCS。评估这些策略需要电磁仿真和CFD 仿真。

雷达系统设计人员可以使用Cadence的全套系统分析工具来平衡低 RCS 结构优化与空气动力学要求。只有 Cadence 提供一套全面的电路、IC 和 PCB 设计工具，适用于任何应用和任何复杂程度。对于系统级仿真，用户可以使用一流的电磁仿真和 CFD 仿真来评估系统功能。

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