從平麵幾何角度簡單討論一下隱形機的隱形

 

從平麵幾何角度簡單討論一下隱形機的隱形

我又必須鄭重其事地嚴重地真心實意地聲明我不僅是外行，而且還是外行裏的外行！

為什麽我要從平麵幾何角度簡單討論一下隱形機的隱形呢？請看：

非常明顯的理由就是隱形機的機體表麵基本上是由平麵組成的，再就是因為我不僅是外行，而且還是外行裏的外行，所以我孤陋寡聞，我記得隻看到過從雷達波長角度說隱形機的隱形的文章，沒有看到過從平麵幾何角度說隱形機的隱形的文章。

所以，如果大家知道有從平麵幾何角度說隱形機的隱形的文章的話，我又必須鄭重其事地嚴重地真心實意地請你告訴我！謝謝謝謝謝謝謝謝謝謝謝謝！

雷達工作的原理嘛，網上有的是，大家自己去找，我就不抄雷達工作原理的教科書啦！

說雷達就要知道雷達的工作原理，現在有雷達網，發射和接收可以不在一起，或者發射和接收在一起的多個雷達聯網，因為雷達不僅需要發現飛機的方向和算出距離，還需要對飛機的速度和體積有個估計幫助判斷機型的分類，而且還要快，因為時間非常重要，所以，雷達網的同步和協調非常複雜，我就不多說了。

三個雷達聯網的示意圖

因此，我在這個帖子裏從傳統雷達開始說！

我這裏用“傳統雷達”說單個雷達，而且我說的傳統的雷達還是發射天線和接收天線在一起的，也就是說地理位置是在一起的，因此幾何上傳統雷達的位置可以看成是一個點！

所以，說“隱形飛機的外形減少向正前方的反射”裏的“正前方”的含義是雷達波入射的方向，所謂“減少向正前方的反射”說的是減少飛機向入射的雷達波的方向原路返回到發射入射波的雷達接收天線的反射，反射波非常弱，因而不被雷達發現，或者即便是發現了也難以準確判斷來者的距離的體積。

過去技術有限，人們隻能追求飛機的空氣動力學性能，所以，飛機的形狀就基本上百分之百是由空氣動力學所決定的，而曲麵空氣動力學效果好是顯然的，因此，以往的飛機的形狀都是曲麵的，而曲麵對入射波的反射就是四麵八方各個方向的，被雷達波一照就象空中的一盞燈似的，這一點大家可以從汽車的後視鏡有個概念，所以，曲麵的飛機的形狀對於無論從那個方向入射的雷達波都會有原路返回的反射波，就象空中的一盞燈似的，而且強度也差不多。

隨著技術的發展，人們可以犧牲一些飛機的空氣動力學性能來換取別的好處了，比如說用平麵代替曲麵換取隱形的好處，隱形機的機體表麵就基本上是由平麵組成。

那麽，為什麽隱形機的機體表麵基本上是由平麵組成的呢？或者說平麵是如何幫助隱形機隱形的呢？

這裏，我簡單說兩個原因：

第一個：因為要一個平麵將入射波原路返射回去隻能是這個平麵與入射波垂直的情況，大家可以想象一下雷達和飛機需要在一個什麽樣的相對位置這種情況下才會發生，而且這樣的相對位置或者：1，不會持續很久因為飛機在高速飛行；或者：2，麵積很小，比如說飛機正麵沒有垂直與飛行方向的平麵；或者：3，情況極其特殊，比如說飛機剛剛好在雷達的頭頂上，那麽飛機腹部的平麵就會把幾乎全部的雷達入射波原路反射回雷達的接收天線。

所以，當一個雷達麵對一架機體表麵基本上是由平麵組成的隱形機的時候，這個雷達能夠從這架隱形機接收到的反射波就是這架隱形機的曲麵部分或比較複雜的非平麵部分的反射，大家可以想象這些部分對於機體表麵基本上是由平麵組成的隱形機來說就沒有多少了。

但是，還要加上這架隱形機的那些與這個雷達發射的入射波垂直的那些平麵的反射波，這就是我剛剛說的第一個原因，這是在雷達和飛機處於比較特殊的相對位置的情況下才會發生的。

第二個：平麵對入射波的反射隻有一個方向！從反射意義上看，反射波方向是由入射波方向和反射平麵的角度決定滴，由於雷達發出的入射波的來源是一個點，就是這個雷達，而與曲麵對入射波的反射是四麵八方都有不同的是：平麵對入射波的反射隻有一個方向，無論這個平麵有多麽大，這一點大家可以從我們從小就很熟悉而且每天都用無數次的鏡子有個概念。

那麽，平麵對入射波的反射隻有一個方向是個什麽概念呢？

其實大家從小就很熟悉，隻不過大家聯係不到隱形機的隱形罷了，平麵對入射波的反射隻有一個方向的概念就是我們小時候拿鏡子反射仰光到牆上看那個亮點玩兒的概念！

這裏，太陽好比發射入射波的雷達，我們小時候拿鏡子玩兒的鏡麵相當於隱形機的某個平麵，如果大家還記得的話，有時是大人陪我們玩兒，有時是兒時的夥伴，有時是你們自己，有時是一隻貓陪我們玩兒。

大家還記得捕捉到那個亮點是多麽的困難嗎？

當然了，由於太陽非常遙遠，因此陽光差不多是平行的，因此，那個亮點的麵積跟我們拿著的鏡子差不多大小。由於雷達距離飛機不像太陽離地球那麽遠，因此隱形機的某個平麵對入射波的隻有一個方向的反射有一定的擴散，所以，隱形機的某個平麵作為鏡麵反射入射波的隻有一個方向的那個“亮點”要比隱形機的某個平麵的麵積大！

那麽，隱形機的某個平麵作為鏡麵反射入射波的隻有一個方向的那個“亮點”比隱形機的某個平麵的麵積大多少呢？

很顯然，這是由雷達的入射波的平行性決定的，雷達的入射波越平行那個“亮點”比隱形機的某個平麵的麵積就大不了多少，否則就要大一些，而雷達的入射波的平行性是由雷達與飛機的距離決定的，所以，雷達距離飛機越遠那個“亮點”比隱形機的某個平麵的麵積就越接近。

飛機本身就那麽大，無論隱形機的某個平麵有多麽大，大家可以從小時候玩兒鏡子的捕捉那個亮點的困難想象一下，捕捉到隱形機的某個平麵作為鏡麵反射入射波的隻有一個方向的那個“亮點”是多麽的困難嗎？

當然啦，還要考慮到那個“亮點”的運動速度等於飛機飛行的速度。

因此，這裏也許用得上雷達網，也就是說非“傳統雷達”，或者說雷達的發射天線和接收天線不在一起，要不然就是雷達網裏不同的雷達的接收天線負責接收。

回憶一下前麵的三個雷達聯網的示意圖

這裏，還是用鏡子反射陽光的遊戲看這個雷達網的模式，那就是說雷達的發射波好比陽光，隱形機的某個平麵相當於鏡麵，接收天線的任務就是捕捉到隱形機的某個平麵作為鏡麵反射入射波的隻有一個方向的那個“亮點”！

大家可以想象這個接收天線的任務是多麽的困難嗎？

特別是一般雷達是不動的，即便是動也比不了飛機的速度，因此這個模式好比守株待兔，而兔子也就那個“亮點”那麽大小，而且運動速度等於飛機飛行的速度。

但是，若幹個雷達聯網就增加了發現隱形飛機的可能性。

最後，我說幾句有人想到了衛星，因為他們以為“就飛機那個扁平的德行，往上方反射的雷達波一定少不了”。

我剛剛說了，接收天線的任務就是捕捉到隱形機的某個平麵作為鏡麵反射入射波的隻有一個方向的那個“亮點”！

如果讓衛星承擔接收天線的任務的話，雷達網的雷達基本不動好比守株待兔，考慮到衛星的速度，還有飛機的速度，那麽用衛星承擔接收天線的任務就是寄希望於瞎貓碰上活耗子啦！

反正不說距離隻說方向就是中學幾何的問題，由於隱形機的機體表麵還基本上是由平麵組成，所以，隻要知道反射波方向是由入射波方向和反射麵的角度決定滴就可以畫個圖試試，看看往上方反射的雷達波是由什麽角度的平麵反射出來的，比如說入射波方向是正前方、下前方、上前方對應雷達位置的高度等於、低於、高於飛機的高度，然後你就可以知道這種平麵可能是飛機的那個位置的那個麵。

地麵的雷達即便是在山上也往往低於飛機的高度，除非飛機低空飛行，因此，你隻要畫一個雷達波來自飛機的下前方的圖試試，看看往上方反射的雷達波是由什麽角度的平麵反射出來的就可以有個概念了。

還有就是“上方”也是一個模糊的概念，幾何上應該有90度，至少也應該有45度。

所以，“就飛機那個扁平的德行，往上方反射的雷達波一定少不了”這種定性的說法沒什麽意思。

最最後，補充一點物理概念，那就是無論隱形機的機體表麵多麽平，也無論用了什麽塗料，隱形機的機體平麵對於電磁波的反射也是不能跟鏡子反射可見光相提並論滴，所以，我上麵說的隻是對隱形機的隱形做可一個概念上的描述，實際工程上還是要打個折扣滴！