隨著軍事技術以及現代探測技術的發展，戰鬥機在匿蹤外型設計上變為相當重要。傳統戰鬥機皆以敏捷的空氣動力外型設計為主要訴求，但現代為了要提高戰鬥機的視距外作戰能力及生存能力，先進戰鬥機不僅要具有良好的氣動特性，而且同時要具有低可被探測性。但由於匿蹤外型設計會限制其氣動特性及機動性，故要在兩者之間取得最佳的折衷。首先本研究以參考F-22建置匿蹤戰機外型，而進氣道口及噴嘴出口以金屬板覆?封閉以簡化模型，並利用ANSYS HFSS高頻電磁模擬軟體，以1 GHz (L-Band)雷達波，電場極化方向為水平極化，戰機表面設定為完美電導體材料，使用動差法(Method of Moment MOM)求解，模擬分析F-22匿蹤戰機模型的單站及雙站雷達散射截面。其次為探討戰鬥機的常見外型部件中，各部件對於匿蹤戰機雷達散射截面的貢獻度，以F-22戰機外型的單站雷達散射截面結果為基礎，分別與去除機翼、去除水平尾翼和去除垂直尾翼之單站雷達散射截面結果進行差異比較，得出其垂直尾翼的貢獻度最高。本研究將F-22匿蹤戰機之垂直尾翼外傾角進行參數化研究，結果發現單改變垂直尾翼外傾角並未有較好的匿蹤效果。因而參考YF-23及近期巴黎航空展展出的Future Combat Air System (FCAS) 第六代戰機設計，上述戰機結合垂直尾翼及水平尾翼?能成V型尾翼設計。將F-22匿蹤戰機去除垂直尾翼，改變F-22水平尾翼傾斜角度，進行V型尾翼設計參數化的雷達散射截面分析。最終分析結果發現匿蹤戰機V型尾翼外傾角大於50°之設計能有效縮減雷達散射截面，達到更佳的匿蹤效果，相比F-22原型戰機，平均雷達散射截面可降低約5 dBsm。 以上探討外型設計時皆以金屬板覆?進氣道口及噴嘴出口之簡化模型，並無考慮進氣道對於雷達散射截面的影響。然而進氣道之設計卻是對於匿蹤戰機非常重要的一環，由於進氣道為管狀空腔，會產生空腔效應 (cavity effects)造成雷達波多次反射後，威脅到前向關鍵區域，使得敵軍更容易偵測且預防來襲戰機，故本研究建立具有進氣道設計的F-22模型，並進行分析具有進氣道與將進氣道填滿兩者之間的雷達散射截面差異。明顯得出具有進氣道之模型前向雷達散射截面較大，由於進氣道會造成空腔效應，即使F-22之進氣道已採用S型進氣道設計，但還是會有些微地導致雷達回波產生，大約增加10 dBsm。
Simulation Analysis of Radar Cross Section for Exterior Component Design of Stealth Fighter
震宇, 陳. (Author). 2020
學生論文: Doctoral Thesis