上帝之杖
家用轿车的窗户玻璃贴膜大家很常见,有些人喜欢给车窗玻璃上贴颜色深一些的膜,主要是不想让外人看到车里的内部情况。战斗机玻璃座舱镀膜跟轿车玻璃贴膜有些类似,但两者作用差别很大。战斗机玻璃座舱镀膜的好处主要有两点:
一个是提高它的隐身性能。
战斗机座舱一般为空腔结构设计,雷达波经座舱盖玻璃投射入座舱后,会发生多次反射,形成腔体反射效应,这是飞机最重要的雷达信号反射来源之一。而在座舱盖上镀一层膜,就可以有效屏蔽和吸收雷达波,达到降低雷达反射信号的隐身效果。目前,战斗机座舱盖上的镀膜,是通过磁控溅射等技术来敷设的。由于镀膜的材料不同,因此膜经太阳照射后显现出的颜色也各有不同:比如氧化铟锡膜,经阳光投射显现出淡淡的墨绿色;金膜则体现出金属色彩。其中氧化铟锡膜无色透明,透光率最高,化学性质稳定,还可增加座舱盖耐磨性,而且对有机或无机透明材料都有很好的附着力,在F-22战斗机使用之后,已经成为目前最为成熟的战斗机座舱膜系材料之一;金膜比氧化铟锡膜出现要早,虽然金膜透光率稍差,但制造工艺相对简单,同时金膜化学性能非常稳定,一旦镀膜之后可以保持很多年,可维护性比氧化铟锡膜要更好。据外媒猜测,国产歼-10C战斗机座舱玻璃上涂敷的很可能就是金膜。
图注:国产歼-10C战斗机的座舱玻璃上据说镀的是金膜
另一个是,战斗机玻璃座舱镀膜可以实现电加热,起到除冰、防雾的功能,以保证飞行员在恶劣天气也具有良好的视野。
兵工科技
座舱作为战斗机的三大强散射源之一,如何缩减座舱的雷达散射截面对战斗机的隐身性能至关重要。当前,非常多的“土豪金”座舱出现,其实就是一层导电膜,从而实现了良好的隐身性能。
上图就是我们通常所称为的“土豪金”,也就是金属导电膜的具体构造,实际上就是通过各种材料像夹心饼干一样复合而成。
F-22座舱上的导电膜
国产歼-20版本的导电膜
这个“土豪金”的膜就是基于座舱腔体屏蔽技术实现的。通过在座舱的透明表面镀制一层透明的导电膜,在满足透光率等光学性能的前提下,实现对座舱腔体的电磁屏蔽。
目前研究结果表明,满足座舱腔体电磁屏蔽的角度还要满足透光率的要求,座舱透明件所镀膜层对雷达的垂直反射率应该要使80%以上的入射雷达波能量被反射掉而不进入座舱。
上图为国内研究所对典型的飞行器镀膜风挡对边长210mm的三角面角反射器的屏蔽效果测试RCS曲线。其中纵坐标每一格为10dB。由图可见,在通过镀膜之后,具有良好的电磁屏蔽效果,RCS降低了25dB。可以说是很有效的座舱电磁屏蔽效果,非常有效的解决了战斗机座舱因为空腔而导致的腔体散射效应。而且副作用很小,几乎不增加重量。当然难度就是工艺技术了。
当然在实际情况下,座舱盖透明镀件导电膜必须通过一系列实验验证。满足光学、电磁学、力学性能、理化和耐环境特性等要求。其中光学性能还包括透光率、雾度、光学畸变和光学缺陷等等。电磁特性要求包括膜层面电阻特性;力学性能要求包括拉伸强度、延伸率弯曲强度等等等。