实现隐身的关键是飞机的外形设计,隐身材料的使用仅能使飞机的雷达散射截面积减少10%左右。但对外形的过于苛刻要求,势必以气动性能的降低为代价,而隐身材料在某些关键部位的使用,对原设计牵动不大,又可以收到满意的效果,因此,隐身材料技术的发展和应用成为隐身技术发展的重要支撑技术。 (1)雷达吸波涂料 近年来,国内在研究并改进传统吸波涂料(如铁氧体、羰基铁等)的同时,进行了卓有成效的新材料探索。这些新型吸波材料主要有: ①BD21纳米RAM 纳米材料研究处于近代材料科学的前沿,由于纳米材料的特殊结构引起的量子尺寸效应及隧道效应等,导致它产生许多不同于常规材料的特异性能。纳米材料对电磁波的透射率及吸收率比微米粉要大得多。磁性纳米颗粒、纳米颗粒膜和多层膜是纳米材料用作隐身材料的主要形式。法国科学家最近研制出纳米CoNi超微吸波材料,其在0.1~18HZ频率范围内磁导率的实部(u′)和虚部(u″)均大于6,大大超过金属微粉磁导率理论极值3的限制。 ②多晶铁纤维RAM 中国大力开展多晶铁纤维吸波材料的研究,即将磁性纤维用于RAM中。研究表明:多晶铁纤维吸波材料具有吸收频带宽、密度小、吸收性能高等优点。 推出了其研制的一种多层铁纤维吸波材料,这种多晶铁纤维为羰基铁单丝,直径1~5μm,长度50~500μm。由于这种材料是通过涡流损耗等多种机制损耗电磁波能量,因而可以实现宽频带高吸收,而且可比一般吸波涂料减重40%~60%。 ③手征RAM 手征(Chiral)RAM材料是近年来开发的新型吸波材料。自1987年美国宾州大学研究人员首次提出“手征性具有用于宽频吸波材料的可能性”以来,手征吸波材料在国外受到广泛重视。90年代初国内将手征吸波材料附于金属表面的试验结果表明:它与一般吸波材料相比,具有吸波频率高、吸收频带宽的优点,并可通过调节旋波参量来改善吸波特性。在提高吸波性能、扩展吸波带宽方面具有很大潜能。美国、法国和前苏联非常重视手征材料研究,在微观机理研究方面取得较大进展,并通过实验证实了旋波特性。目前实验室内已能制出厚度高度均匀、面积为0.1μm、厚0.005的薄膜样品。 ④导电高聚物RAM 研究具有微波电、磁损耗性能的有机高聚物越来越引起世界各国的重视,法国LanYent, Olmedo等人研究的聚吡咯、聚苯胺、聚-3-辛基噻吩在3cm波段内均有8dm以上的吸收。美国Carnegie-Mellon大学用视黄基席夫碱盐(Retimyl Shifflass Salts)制成的吸波涂层可使目标的RCS减缩80%,而比重只有铁氧体的10%。中国研制出一种透明吸波材料,就是一种能导电的高分子聚合物苯胺与氰酸盐晶须的混合物,悬浮在聚胺酯或其他聚合物基体中,这种材料可以喷涂,也可以与复合材料组成层合材料。这种涂层的特点是吸波剂在涂层内分布均匀,改变了传统吸波材料涂层组分分布不均匀的缺点,因此不必增加厚度来提高频带宽度,并且工艺简单,只要采用改进的喷枪就可以在飞机任何部位(包括机头、尾翼以及铆钉、接缝等处)实施喷涂,特别适合对老飞机的隐身改装。此外这种吸波涂层是光学透明的,适合于座舱盖及夜视红外装置电磁窗口的隐身。 (2)结构吸波材料 结构吸波材料是隐身材料的重要组成部分。美、俄、法等国已经将结构吸波材料用于作战飞机、导弹和舰艇。结构吸波材料正向着红外与雷达隐身兼容及多功能、宽频带方向发展。目前国内隐身复合材料及其结构主要有层板型结构吸波复合材料和夹层(芯)型结构吸波复合材料。此外,智能吸波材料与结构也逐渐得到重视和发展。 (3)可见光、红外及雷达兼容隐身材料 随着雷达隐身问题的逐步解决,可见光及红外隐身的问题逐渐突出,红外探测技术的迅速发展更增加了解决问题的迫切性。 对飞机使用迷彩伪装涂料进行可见光隐身,早已系列化、规范化。目前国内在高度秘密的状态下进行红外隐身涂料的研究。有资料透露,在雷达隐身材料上用阴极雾化法沉积上一层几千到几个μm厚的陶瓷金属,可使3~5μm及8~12μm的红外发射系数小于0.4。为最大限度降低雷达隐身材料的红外发射率,还可采用二维光栅,它是一种厚度极小的金属膜,红外发射系数小于0.2。这种二维光栅可以引入复合材料结构中,以确保机体既具有高的吸波水平,又有相当低的红外发射系数。 雷达波、红外波、可见光是处于不同波段的电磁波,如何使涂层在几个波段彼此兼容,将是今后研究的主要方向之一。 |
|