作為真正的國之重器,轟20的保密工作一直做的很好,鮮有關於它的確切資訊流出,這很大程度上是因為我國相關基礎設施取得了重大突破,那就是巨型微波暗室。
微波暗室又稱無回波室、吸波室,是用吸波材料建造的一個封閉空間,當電磁波照射到微波暗室內的牆面、頂棚、地面時,絕大部分會被吸收(輻射能量並不能完全被吸收),而透射、反射極少。這樣就可以在室內人為營造出一種空曠的“自由電磁空間”,可以逼真地模擬現實的資訊戰場環境。
在暗室內進行雷達、通訊、電子戰訊號或隱形戰機RCS的測試可以免受多次反射或外界雜波的干擾,取得最理想的模擬效果,微波暗室不僅能夠遮蔽外界電磁波的影響,也能夠有效地阻止內部測試訊號溢位,更利於測量過程的保密,同時微波暗室中的測量活動也不受天氣的影響。
微波暗室的工作原理是利用電磁波在不同磁導率材料中的傳播特性對電磁波進行引導,再透過共振,大量吸收其輻射能量,最後透過耦合把電磁波的能量轉變成熱能釋放。微波暗室通常由聚氨酯吸波海綿材料和金屬遮蔽體為主的材料建造,而衡量微波暗室效能的決定因素除了吸波材料的效能外,還受所測裝置的外形尺寸和測試頻率要求的影響。
微波暗室內像釘子一樣的物體是由吸波材料做成的稜錐,可以防止測試訊號反彈
微波暗室在實際應用中又有兩種不同的形式:
一是半電波暗室(也稱為電磁相容室),半電波暗室正是為了模擬電磁相容測試時的戶外開闊場地建造的,它是在遮蔽室的五面牆壁(地板除外)上鋪設吸波材料,並在地面上鋪設導電地板模擬大地對電波的反射現象。很多軍用電子戰裝置,如預警機、電子戰飛機,甚至055型驅逐艦整體桅杆的電磁相容試驗,都是在半電波暗室內進行的。因為它們不但發射訊號,還要把地面反射的雜波濾除。
另外一種則是在各面牆壁均鋪設吸波材料,營造一種對電磁波完全無反射的效果,用於無回波狀態隱形戰機電磁散射方向圖的測量,也稱為全電波室。像殲20、攻擊11等隱身飛行器散射方向圖測量就需要全電波室。
一般來說,對於外形複雜的受測裝置,如戰鬥機、無人機等,直接用全尺寸的實物進行綜合測量,才能得出最準確的結果。但是當代的重型戰機的長寬高已經有22X15X6米的空間尺寸(如殲20長度就超過了20米,翼展達12.88米,高也有4.45米)。要準確的測量這麼大的一架戰機的,微波暗室的體量就必須做到相當於一個小禮堂的大小。要測量轟20,所需微波暗室的空間就非常驚人了。
由於建造微波暗室的技術難度較大、週期較長、成本較高,目前世界上只有極少國家能夠建造可容納全尺寸樣機的大型微波暗室,其中美國愛德華茲空軍基地的貝尼菲爾德微波暗室長 80.46 米,寬 76.2 米,高 21.33 米,是目前世界上已知最大的微波暗室。它有一個直徑 24.38 米,旋轉角度±180 度,承載能力150噸的轉檯。還有2臺起吊能力40 噸的吊車,能夠懸吊實物戰鬥機開展測 試。
位於加利福尼亞愛德華茲空軍基地貝尼菲爾德微波暗室,可輕鬆容納B1大型轟炸機
如果微波暗室夠大,被測試裝置就可以吊在空中進行各種測試,其中一項實驗就是用不同波段的雷達從各種不同的角度測量它們的雷達回波,精準地測量出雷達反射截面積,測試隱身飛機的隱身性,驗證設計的準確性。
2020年11月28日,由中電國睿洛普公司設計並承建的國內最大微波暗室在重慶正式投入使用。該暗室是目前國內規模最大的多功能天線測量實驗室(長60m×寬30m×高30m),其中近萬平方米的高效能吸波材料由洛普公司自主研發和製造。該暗室為中國資訊通訊研究院西南分院的5G天饋線檢測實驗室,可進行天線遠場及汽車整車天線的測試,測試頻率覆蓋範圍達400MHz~110GHz。
連用於5G檢測的微波暗室都有這麼大的體量,用於轟20的尖端巨型微波暗室又會達到怎樣的規模呢?這樣的微波暗室只有用“巨型”這個詞描繪才算是比較貼切。從世界之最的8萬噸級模鍛壓機和500米直徑的射電天文望遠鏡來看,當代“大”的世界紀錄總是會在中國產生,微波暗室也不例外。願早日轟20走出孕育它的巨型微波暗室,翱翔於祖國的領空!