
隐身技术有哪些
在以信息技术迅速发展而引发的军事变革中,为适应信息化条件下局部战争需当今战场电磁对抗的主流方向之一,是攸关其战场生存力的重要环节,空中隐身作战已成为夺取制空权的重要手段。飞机的隐身性能对雷达和整个武器系统作战能产生致命影响。
隐身技术实质就是尽量降低飞机的雷达、红外、激光、目视、电视及声学性能,使敌方各种探测设备很难发现、探测和追踪,降低敌方的精确制导武器的作战效果,提高飞机的生存能力。
隐身原理
隐身技术包括有雷达隐身、红外隐身、可见光隐身和声隐身等。雷达隐身就是提高目标在雷达探测下的隐身性能,通常用目标的雷达散射截面RCS表示。所谓雷达散射截面是指目标被雷达发射电磁波散射时其反射电磁波能量的程度,该值越小雷达就越不易探测到目标。红外隐身是提高目标反红外(热)探测的能力,即减小目标的红外(热)信号特征。发动机的尾喷管是红外探测器的主要红外源。在众多探测技术中,雷达探测和红外探测是两种最有效和
最普遍的探测技术,其中雷达探测应用更加广泛,雷达吸波材料的应用也更广泛,发展更快。
雷达隐身机理:
雷达探测过程中,投射到材料的电磁波能量有反射、吸收和透射三种去向。电磁屏蔽过程基于将投射到材料表面的电磁波能量反射,同时将进入到材料内部的电磁波通过介质转化成热能或其他形式的能量,以达到衰减电磁波的目的。电磁波衰减过程主要分为干涉和损耗两种形式。干涉型材料利用了干涉相消原理,具有多层结构的特点;损耗型吸波材料能够通过自身损耗,对电磁波产生吸收作用。
隐身技术
雷达吸波材料分类:
传统吸波材料有铁氧体、碳化硅、石墨、导电纤维等,这些材料通常存在吸收频带窄、密度大或高温特性差等缺点。目前宽频轻质雷达吸波材料是军用电磁波屏蔽与吸收领域的研发和应用重点,包括有新型铁氧体吸波材料、金属磁性吸波材料、导电聚合物吸波材料、
新型轻质碳基吸波材料以及超材料等。其中,石墨烯作为一种有潜力的电损耗型吸波材料,若与磁损耗型吸波材料复合,则可以得到一种新型的兼具介电损耗吸收和磁损耗吸收的新型复合吸波材料。与传统的碳材料和铁氧体相比,更能满足新型吸波材料“薄、轻、宽、强”的目标。
结构型雷达吸波材料是一种多功能复合材料,它既能承载作结构件,具备复合材料质轻、高强的优点,又能较好地吸收或透过电磁波,已成为当前隐身材料重要的发展方向。结构型吸波材料是将吸收剂分散在特种纤维增强的结构材料中所形成的结构复合材料,有三明治型、阻抗渐变型等。
除了以上新型吸波材料外,还衍生出智能蒙皮这样的新型结构形式。传统的机载天线由于通信、测控、侦察、对抗等任务需要,可能具有较大的尺寸和重量,若突出机体安装,会大大影响载体的气动、隐身等性能,还会对飞机结构强度造成一定的影响。因此传统天线的设计方式很难适应新一代飞机作战模式和功能的需求。智能蒙皮是指飞行器等蒙皮中嵌入智能结构,包括天线、微处理系统和驱动单元等。天线与飞行器表面无缝融合在一起,更符合空气动力学和隐身要求。
超材料
现有的材料隐身技术存在着增重大、隐身频率有限、防护及维修困难、使用经费高昂等问题。例如美军的F35战机最近就爆出在超音速使用条件下,机身的机翼隐身涂层多次出现损坏,隐身效果大打折扣;以及我军的米波三坐标雷达曾多次在数百公里外发现并跟踪F22隐身战斗机,而人们普遍认为F22的隐身能力要优于F35。
超材料是一种特种复合材料,通过对材料关键物理尺寸进行有序结构设计,使其获得常规材料不具备的超常物理性质。利用超材料技术实现高效电磁吸波,为雷达隐身吸波材料的研究提供了一个全新的思路。早在数年前,我国的多位隐身飞机总设计师就透露,超材料已应用在我国的多型隐身战机上,减轻了隐身结构50%的重量,并从根本上解决了传统涂料隐身无法维护的问题,全寿命周期使用成本降低40%。近来,我国在超材料隐身研究上又有重大突破,研制出了一种可调有源超薄超材料雷达吸波体。
传统的被动超材料吸波结构,为了实现宽频吸波,往往采用多层设计,这会显著增大吸波结构的厚度和重量,在进行飞机隐身设计的时候就要综合考虑进来。而可调有源超材料隐身技术,通过改变外加电压的方式,从而实现宽频带范围内的主动可调吸波。再结合能够
探测对方的雷达工作频率的感知元件,实现的效果等效于宽带吸收超材料。其厚度仅为雷达波长的1/181,远远小于传统的1/4波长吸波结构,表现出了极佳的超薄特性,在实际使用中可以极大地降低材料的消耗和结构的质量载荷。
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