在这些地方,飞机个个儿肚皮朝天!美国“翻转空军”奥秘多

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划重点

01美国在冷战期间建立了多个秘密研究基地,如纽约州的奥奈达县和麦迪逊县,用于进行神秘的飞机天线系统测试。

02为此,研究人员开发了PAMS系统,包括高大的钢铁柱子,以创造一个足够真实的试验环境。

03测试过程中,飞机以肚皮朝上的倒扣姿态固定在柱子顶端,以便测试飞机腹部天线的发射功能。

04除了检查电磁辐射特征,这种测试方法还能帮助研究人员了解飞机在各种姿态下的雷达反射截面。

以上内容由腾讯混元大模型生成,仅供参考

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1984年5月,一架F-4鬼怪II飞机在罗马航空发展中心纽波特试验场的基座上,展示其武器配置。飞机的天线在测试期间接受评估。图片来源:美国国家档案馆
看到上面这张架F-4战斗机的“倒立”照,如果你第一反应是这张图片是PS的,或是一架巨大的模型,那你就错了。
导弹击落战机或飞行员成功躲避导弹,依靠的是高科技。冷战期间,随着军用飞机配备的通信和电子系统越来越复杂,美国和苏联的科学家们展开了一场技术较量,各自寻找保护本国飞机和摧毁对方飞机的方法。
在美国纽约州的奥奈达县和麦迪逊县,有几个偏远地区被选为秘密研究基地,用于进行一项神秘的测试。随着冷战的加剧,美国政府在纽约州建立了很多类似的研究站点,其中包括拥有独特地形的斯托克布里奇、维罗纳和纽波特。如果你走进这里,就会看到一些高大的金属立柱,柱子上架着各种军用飞机,和图片中的F-4一样,大多数都是肚皮朝天,呈倒扣姿态。参加这个项目的工作团队被称作“翻转空军”(Upside-Down Air Force),专门测量军用飞机天线系统的电磁辐射情况及有效性。直到今天,这项试验仍然非常重要。
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纽约维罗纳试验场  图片来源:美国空军

说到这,这项测试到底是如何操作的呢?

“颠倒空军”项目的关键人物叫做理查德·拉贝。他专门研究电磁能对天线性能的影响,帮助美国发展了先进的空对空和地对空导弹系统,这些系统让美国在多次冲突中占据了空中优势。

拉贝介绍,工作人员会在基地的三角形建立三个站点,放置10-15米高的大柱子。当一些不能再飞的旧战机被送到这里,试验人员会把飞机举高高,以各种“诡异”的造型吊装固定在柱子顶端(最典型的是肚皮朝上),以测试飞机腹部天线的发射功能。飞机的腹部带着天线朝向天空,这样他们就能随意旋转或倾斜飞机,而支撑底座则位于飞机下方,不会形成干扰。

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1988年10月在纽波特“倒挂空军”基地的一架倒挂的F-15C轰炸机

那么有些读者朋友可能会有疑问:直接用飞行中的飞机进行测试是否可以?答案是可以,但这样做的成本会非常高,操作复杂,且数据可能不准。

拉贝说:“可以让飞机飞过测试区,然后掉头再飞回来。每飞一次都能收集到数据并进行分析。但这样每小时要花费一万美元,费用非常高。把飞机安装在底座上进行测试不仅成本更低,而且操作起来也更简单,因为我们可以随意调整飞机的位置。”

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此外,《航空知识》主编王亚男也分析道,飞机飞行在天空,位置随时都在变化,很难保证飞机的姿态符合测试需求,也难以保证飞机时时处在测试设备工作范围内。而在地面上做试验,不仅能通过立柱顶端的动作机构不断调整飞机的姿态,还能随时保证测试设备实时获取理想数据。在地面测试,可以不断重复。而如果使用真飞机实际飞行,测试时间就完全取决于飞机油箱的大小,这里面的费用差异,不用细算也能立见高下。通过这种架空翻转测试的方法,研究人员甚至可以绘制出飞机周围电磁信号的发射图谱,确认飞机哪些部位会以怎样的方式对信号构成干扰。

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1994年6月,罗马实验室位于纽约州纽波特的测试场的工作人员准备将改装后的YF-22机身吊到基座上进行天线测量测试。

要想检测一架军用飞机各种设备发射的电磁信号在各个方向的特征,是一件挺复杂的任务。即便是同一型号的飞机,因为挂载装备的不同,其辐射特征也会发生很大的变化。挂没挂副油箱,挂没挂导弹、炸弹、布撒器或各种吊舱,挂载的具体位置,都会对飞机发射天线产生特定的影响。

在1970年之前,研究人员通常使用飞机局部模型或缩比飞机模型来进行测试,但这样无法提供足够真实的天线信号数据,更无法反映飞机外形和挂载对天线信号产生的影响。这种缺陷在飞机对电磁信号能力依赖较弱的时代还可以容忍,但在飞机严重需要先进雷达、通信数据链、电子对抗等能力的情况下就必须消除。总之一句话,就是飞机需要完整而且是全尺寸才好。于是,美国空军就开始着手开发这种PAMS系统,其中就包括那些高大的钢铁柱子。20世纪90年代,罗马航空发展中心被更名为罗马实验室,因其作用独特,被称为美国空军4大“超级实验室”之一,主要负责指挥、控制、通信、计算机、情报(C4I)以及赛博技术装备的测试。

把飞机架到如此位置,除了检查电磁辐射特征,还能帮助研究人员搞清楚飞机在各种姿态下的雷达反射截面,这也是相当重要的工作,特别是对于隐身技术的开发极为关键。总之,要想获得逼近真实的试验数据,那就得创造一个足够真实的试验环境,这种环境的构建,本身就是一个技术含量颇高的工程问题。


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