摘要：隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代化武器裝備對(duì)于隱身性能的需求越來越強(qiáng)烈，隱身性能已經(jīng)成為衡量一種武器裝備先進(jìn)性的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)隱身技術(shù)主要的手段是通過雷達(dá)吸波材料，本文就傳統(tǒng)和新型雷達(dá)吸波材料的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)述以及展望。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)吸波材料 隱身技術(shù)

中圖分類號(hào)：F2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）08（c）-0037-02

1 前言

隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展，對(duì)飛行器和艦艇的探測(cè)技術(shù)越來越成熟。針對(duì)日益成熟并完善的雷達(dá)、紅外、可見光和聲學(xué)探測(cè)系統(tǒng)，隱身技術(shù)（stealth technology）或低探測(cè)技術(shù)（low observable technology）應(yīng)運(yùn)而生。隱身技術(shù)是通過研究利用各種不同的技術(shù)手段來降低己方目標(biāo)的可探測(cè)特征信號(hào)，使其與探測(cè)背景難于區(qū)分，最大程度地降低敵方探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的概率，使己方目標(biāo)、己方的武器裝備不被敵方的探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。它使初級(jí)的偽裝技術(shù)由消極被動(dòng)變成了積極主動(dòng)，能夠顯著提高戰(zhàn)場(chǎng)生存和攻防能力，實(shí)現(xiàn)隱形、機(jī)動(dòng)、突擊和防護(hù)的完美結(jié)合。隱身技術(shù)最初出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，并在80，90年代迅速發(fā)展，最早應(yīng)用在飛機(jī)上。從F-117到F-22，美國(guó)隱身技術(shù)走過的是一條“外形-涂料-材料”的軌跡。F-117采取的主要隱形措施就是外形隱身。它完全采用鉆石切割技術(shù)的多面多角形設(shè)計(jì)，把射來的雷達(dá)波向各個(gè)方向散射，讓敵方雷達(dá)難以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。B-2隱形轟炸機(jī)運(yùn)用大量碳纖維復(fù)合材料和特制的吸波涂料將雷達(dá)散射截面（RCS）降低至0.1m2左右。美國(guó)研制的“科曼奇”隱身直升機(jī)的雷達(dá)散射截面只有其他常規(guī)直升機(jī)的1%，是“阿帕奇”的1/400，紅外特征僅是后者的1/4。由此可見，美國(guó)在隱身技術(shù)領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢(shì)。吸波材料是隱身技術(shù)的重要組成部分，在裝備外形不能改變的前提下，吸波材料是實(shí)現(xiàn)隱身技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，開展吸波材料的研究是我國(guó)保持軍事競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，具有重要的戰(zhàn)略意義。

雷達(dá)吸波材料是一種可以吸收入射雷達(dá)波能量，從而把他轉(zhuǎn)變成熱能發(fā)揮掉；或使雷達(dá)波受到材料的干擾而消失。傳統(tǒng)雷達(dá)吸波材料可分為電阻型、電介質(zhì)型和磁介質(zhì)型。新型吸波材料包含納米材料、多晶鐵纖維、手性材料、導(dǎo)電高聚物吸波材料、等離子體吸波材料和可見光、雷達(dá)和紅外兼容吸波材料。

2 傳統(tǒng)吸波材料發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 電阻型吸波材料

電阻型吸波材料包含特種碳纖維、碳化硅纖維、石墨和導(dǎo)電高聚物等，因其具有較高的電阻耗正切角，可將雷達(dá)波以熱能方式消耗掉?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過特殊處理的增強(qiáng)型碳纖維樹脂基吸波材料的吸波性能非常好，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在軍事設(shè)計(jì)上，他可以大幅度衰減0.1MHz～50GHz的雷達(dá)脈沖；碳化硅纖維具有密度小、韌性高、電阻率高、耐高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為國(guó)外發(fā)展最快的吸波材料之一。

導(dǎo)電高聚物材料可與超微粒子復(fù)合形成金屬絡(luò)合物，其加工性、成膜性較好，是理想的雷達(dá)吸波材料。國(guó)外聚苯胺材料與氰酸鹽復(fù)合成的雷達(dá)吸波材料及以希夫堿磺基鹽類為基底的新型導(dǎo)電高聚物隱身材料已經(jīng)應(yīng)用在武器裝備制造上。美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制了以聚乙炔為主材料的吸波材料，可吸收90%以上的35GHz的微波。

石墨也被廣泛的應(yīng)用在吸波材料的研制上，并在石墨-熱塑性樹脂基復(fù)合材料及石墨-環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的研究上獲得了很大的進(jìn)步。波音公司和洛克希德-馬丁公司正在積極將石墨-熱塑性樹脂基復(fù)合材料使用在飛行器制造上。

2.2 電介質(zhì)吸波材料

電介質(zhì)吸波材料主要以鈦鋇酸等吸收劑為代表，依靠介質(zhì)的電子極化、離子極化和分子極化等手段衰減雷達(dá)波。

2.3 磁介質(zhì)吸波材料

以鐵氧體、超金屬微粉和羥基鐵為代表的磁介質(zhì)吸波材料具有較高的磁損耗正切角，依靠磁滯損耗、自然共振、渦流損耗等磁極化機(jī)制衰減、吸收電磁波。將鐵氧體粉末分散到磁體微粒中而制成的復(fù)合鐵氧體材料可以適度延寬吸收頻帶、降低材料厚度。日本在鐵氧體吸波材料的研制中處于世界領(lǐng)先地位。日本防衛(wèi)廳技術(shù)研究所與東麗株式會(huì)社研制的吸波結(jié)構(gòu)：由吸波層（由碳纖維或碳化硅纖維與樹脂復(fù)合而成）、匹配層（由氧化鋯、氧化鋁、氮化硅或其它陶瓷制成）、反射層（由金屬、薄膜或碳纖維織物制成）構(gòu)成，厚度為2mm，樣品在7～17GHz內(nèi)反射衰減>10dB。最近報(bào)道的由日本研制的雙層結(jié)構(gòu)寬頻吸波材料成為世界上最好的吸波材料，他可吸收1-20GHz的雷達(dá)波，吸收率可達(dá)20dB。

3 新型吸波材料的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 納米吸波材料

納米材料的尺寸遠(yuǎn)小于雷達(dá)波的波長(zhǎng)，因此對(duì)雷達(dá)波的透射率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多，從而減少了飛機(jī)對(duì)雷達(dá)波的反射，這是納米材料能用作飛機(jī)隱身材料的原因。西方發(fā)達(dá)國(guó)家都將納米吸波材料作為新一代雷達(dá)吸波材料。美國(guó)研制的一種叫“超黑粉”的納米吸波材料對(duì)雷達(dá)波的吸收率達(dá)到99%，目前正在研究覆蓋厘米波、毫米波、紅外及可見光波段的納米復(fù)合吸波材料。法國(guó)新近研制成功的一種寬頻吸波材料由粘合劑與納米微屑填充材料構(gòu)成，在50MHz～50GHz頻帶內(nèi)具有優(yōu)良的吸波性能。我國(guó)這方面的研制單位主要以成都電子科技大學(xué)、青島科技大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)為代表，也已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。

3.2 多晶鐵纖維吸波材料

多晶鐵纖維吸波材料包括鐵、鈷、鎳及其合金纖維。其電阻率較小，且具有較高的磁導(dǎo)率，能夠產(chǎn)生強(qiáng)渦流損耗。多晶鐵纖維具有獨(dú)特的形狀各向異性、層狀排列，因而對(duì)電磁波吸收強(qiáng)，兼具頻帶寬、面密度低、可吸收行波、吸收與入射角無關(guān)等特點(diǎn)，目前美國(guó)、法國(guó)等應(yīng)用于軍事裝備上。

3.3 手性吸波材料

手性是指一種物體與其鏡像不存在幾何對(duì)稱性且不能通過任何操作使物體與鏡像相重合的現(xiàn)象。研究表明，具有手征特性的材料能夠減少入射電磁波的反射并能吸收電磁波。采用手性材料的結(jié)構(gòu)與微波相互作用的研究始于50年代。到80年代有關(guān)手性材料對(duì)微波的吸收、反射特性的研究才有一些研究部門的重視。目前對(duì)其的研究是在基體材料中摻雜手性結(jié)構(gòu)物質(zhì)形成的手性復(fù)合材料。摻雜的手性物質(zhì)尺寸應(yīng)具有與微波等量級(jí)的特征尺寸，比如螺旋碳納米管等手性物質(zhì)。

3.4 高溫吸波材料

戰(zhàn)斗機(jī)和巡航導(dǎo)彈等空中武器局部工作溫度可達(dá)700℃～1000℃以上，常規(guī)雷達(dá)吸波材料很難滿足工作要求。所以在武器裝備的高溫部位必須采用特殊的陶瓷吸波材料。日本利用純度極高的碳化硅原料，制得幾乎不含任何雜質(zhì)的碳化硅粉體，該粉體具有很寬的吸收頻帶和很好的吸波性能，該方法的缺點(diǎn)是成本非常高。國(guó)外高溫吸波材料的研制主要集中在陶瓷基復(fù)合材料，較早報(bào)道的耐高溫吸波材料是SiC、Si3N4等復(fù)合材料；日本研制的SiC/Si3N4/C/BN耐高溫陶瓷吸波材料，在耐高溫的同時(shí)有著較好的吸波性能。

3.5 等離子體吸波材料

實(shí)驗(yàn)證明，用等離子氣體層包圍諸如飛機(jī)、艦船、衛(wèi)星等裝備的外表面，當(dāng)雷達(dá)波碰到這層特殊氣體時(shí)，由于等離子體層對(duì)雷達(dá)波有特殊的吸收和折射特性，使反射回雷達(dá)接收機(jī)的能量很少。美國(guó)休斯實(shí)驗(yàn)室對(duì)其做了研究實(shí)驗(yàn)：應(yīng)用等離子體技術(shù)可使一個(gè)13厘米長(zhǎng)的微波反射器的雷達(dá)平均散射截面在4～14GHz頻率范圍內(nèi)平均減小20dB，即雷達(dá)獲取的回波能量減少到原來的1%。這種技術(shù)擁有如下幾個(gè)特點(diǎn)：吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好、使用簡(jiǎn)便、使用時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用比較低等，但是對(duì)技術(shù)的要求較高。

4 雷達(dá)吸波材料研究前景展望

吸波材料的基本要求是：“薄”、“輕”、“寬”、“強(qiáng)”，目前的吸波材料還不能全面達(dá)到理想目標(biāo)，因此吸波材料的發(fā)展將向著納米化，復(fù)合化發(fā)展，具有廣闊的發(fā)展空間；同時(shí)隨著探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，可見光及紅外隱身的問題逐漸突出，由于雷達(dá)波、紅外波、可見光是處于不同波段的電磁波，因此如何使吸波材料在幾個(gè)波段彼此兼容，成為今后研究的主要方向之一。

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