雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展
雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展
哈恩华,黄大庆,王智勇,何 山,丁鹤雁
(北京航空材料研究院,北京100095)
摘要 雷达与红外兼容隐身材料在军事领域具有广阔的应用前景。综述了对雷达与红外兼容隐身材料的研究状况及应用,详细分析了粘结剂对材料隐身性能的影响以及半导体填料对实现雷达与红外兼容隐身的可能性。
关键词 雷达与红外兼容隐身材料 粘结剂 掺杂半导体
Development in Radar Absorbing Materials with Infrared Camouflage
H A Enhua,HU ANG Daqing,WANG Zhiyong,HE Shan,DING Heyan
(Beijing Institut e o f A eronautical M aterials,Beijing100095)
Abstract R radar absorbing materials w ith infr ared camouflag e w ill hav e bro ad applicat ion pro spect in many militar y fields.I n this paper,the present research situat ion and applicatio ns o f these ty pes o f stealth mater ials ar e re v iew ed.T he effect of binder o n camouflage pr operties is ana lyzed theor etically.T he possibility o f doped semiconductor materia ls being tailor ed to radar and infr ared camo uf lag e is also discussed.
Key words r adar&infr ared stealth materials,binder,doped semico nducto r
0 前言
随着现代军事侦察技术的发展,对隐身技术的要求也越来越高,单一频段隐身技术已远不能满足现代战争需求,未来隐身材料必须具有宽频特性。目前雷达在各种探测器中仍占主导地位,而红外技术在侦察、捕获目标和制导技术方面也已得到广泛的应用,因此,雷达和红外隐身的兼容性将是今后研究的主要方向之一。
雷达隐身是通过减弱、抑制、吸收、偏转雷达回波强度,降低雷达散射截面积,使其在一定范围内难以被敌方雷达识别和发现的技术。根据雷达系统工作原理,雷达最大探测距离R max 为[1]:
R m ax=[P t G t2 2 /(4 )3P min]1/4(1)式中:P t为雷达发射功率,G t为发射天线的最大增益, 为雷达工作波长, 为被探测目标的雷达散射截面积,P min为雷达接收机最小可检测信号功率。雷达吸波材料是雷达隐身技术中十分关键的技术之一。通过雷达吸波材料可以将入射电磁波能量转换成热能或产生干涉从而吸收衰减入射电磁波来降低目标的雷达散射截面积。
鉴于一般情况下目标的红外辐射强度都高于环境背景,红外隐身的目的主要就是降低目标红外辐射强度。公式(2)给出了点源红外探测系统能探测目标的最大距离R max与目标辐射强度的关系[2]。
R max=(J )1/2[ /2(N A)D*]1/2 [1/( f)1/2(V s/V n)]1/2(2)式中:J为目标的辐射强度, 为大气透过率,N A为光学系统的数值孔径,D*为探测器的探测率, 为瞬时视场, f为系统带宽,V s为信号电平,V n为噪声电平。而目标的辐射强度J正比于目标的辐射出射度M(M= T4, 为物体的发射率; 为玻耳兹曼常数;T为物体的绝对温度)。因此,红外隐身材料一是通过改变目标的红外辐射特性来降低目标表面发射率;二是通过在可见光和近红外具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力来降低目标表面的温度,以降低目标辐射强度,从而减小目标的被探测概率。
由于雷达吸波材料与红外隐身材料的隐身机理不同,使得它们的性能要求相互制约。雷达吸波材料要求高吸收率,低反射率;而红外隐身材料要求低吸收率,高反射率。要使同一种材料同时满足以上两种要求,实现起来有相当的困难。近年来,国内外科研人员一直在致力于解决这个难题。本文中我们对这一领域的研究及应用状况进行了综述,并着重分析了粘结剂对红外隐身性能的影响以及掺杂半导体填料满足雷达与红外兼容隐身的可能性。
1 研究状况及应用
雷达波与红外兼容主要包括毫米波与红外兼容和厘米波与红外兼容。毫米波与红外兼容隐身材料主要用于导弹和地面武器装备的隐身;厘米波和红外兼容隐身材料主要用于军用飞行器的隐身。实现雷达和红外兼容目前有两条技术途径:一是研制一种雷达波高吸收、热红外低辐射的隐身材料;二是分别研制高性能雷达波吸收和热红外低辐射材料,然后通过结构设计将其复合起来,复合后其雷达波吸收性能和热红外低辐射性能仍能保持不变或变化不大[3]。
国内有多家单位在开展毫米波和红外兼容隐身材料的研究。王智勇等[4]在毫米波吸波材料上涂覆一层红外涂料,在一定的厚度范围内,可以同时兼顾两种性能,且雷达波吸收性能基本不变。研究表明,涂层的厚度对谐振点吸收率及吸收频宽的影响是完全一致的。只是随红外涂层厚度的增加,谐振峰向低频平移,同时也能保证原涂层的红外辐射性能不变,如图1所示。谢国华等[5]用红外低发射率涂料与吸波材料料复合制成双层材料,外层是红外低发射率涂料,其发射率范围为0.23~ 0.54,内层吸波材料分别用涂覆型吸波材料(发射率为0.81)或
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雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展/哈恩华等
哈恩华:男,1974年生,硕士,工程师,主要从事隐身材料研究 T el:010 ******** E mail:haenhua@https://www.360docs.net/doc/5e8169003.html,
结构型吸波材料(发射率为0.85)。对这种双层材料的红外和雷达波兼容性能研究表明,只要红外低发射率厚度达20 m,就能使其覆盖整个内层的高辐射表面,使其法向总发射率值趋于一稳定值,外层厚度在20~100 m 之间,法向总发射率值基本不变。红外低发射率外层厚度在4 m 以内,每增加1 m 厚度,双层材料微波吸收曲线谐振峰的位置就较原吸波材料向低频方向移动0.005~0.14GH z;外层的红外法向总发射率越小,谐振峰位移值越大。外层厚度小于40 m 时,外层对谐振点的吸收率和吸收带宽影响很小,这两项性能基本不随外层厚度变化,可保持内层吸波材料原性能不变。前面两项研究均采用铁磁性材料作为雷达波的吸收层,而于明讯等[6]则采用介电材料作为毫米波吸收层开展研究。通过多层结构设计,他们研制的多功能隐身涂料在保证毫米波一定吸收率的同时,红外发射率范围可调。目前这种材料已在某些装备上得以应用。
国内对厘米波与红外兼容隐身材料的研究甚少,只有少量探索性研究工作。万梅香等[7]研制的导电聚合物涂层厚度为2.5~3.3mm 时,面密度小于3.0kg/m 2,在8~12.4G Hz 波段,当反射率小于10dB 时,带宽为3~4GH z 。他们认为这些导电高聚物在8~20 m 中,远红外波段时发射率可小于0.4,很有可
能在厘米波与红外兼容的隐身材料研究中发挥作用。
图1 毫米雷达波吸波材料与红外隐身涂料复合前后的反射率曲线F ig.1 T he reflectiv ity curves of a kind of Ka ba nd R AM and this
Ka band RA M with infrared cam oufla ge co ating (IC C )国外也在广泛开发多种新型多频谱隐身涂层[8],比如纳米超细金属颗粒涂层,由于涂料的纳米超细粉末在细化过程中,处于表面的原子数越来越多,使材料具有强烈的表面效应,可用于
雷达波和红外隐身。美国已研制出由红外热隐身的面漆(厚4~8 m)加雷达吸波底涂层构成的材料,比如F 117A 现在改用一种加有改性的碳分子C60的涂层,可以吸波,还能抑制60%~70%的3~5 m 及8~12 m 红外波的发射。日本也研制出一种包括抑制红外辐射在内的频带极宽的微波吸收材料。它是由ZnO 、A l 2O 3、M nO 2和G a 2O 3组成的烧结体,可用于1100~1300 的高温。据报道,美国、俄罗斯正加紧研究含有放射性同位素的等离子体涂料和半导体材料,它们不但吸波频带宽、红外辐射发射率低,而且还具有吸收声波和消除静电等优点,有很大的发展潜力。
2 粘结剂与掺杂半导体
2.1 粘结剂
作为隐身涂层主要组成部分之一,粘结剂除对隐身涂层的
物理机械性能有重要影响外,还对材料隐身性能产生影响,特别是红外隐身性能。涂层的热红外频段的吸收能力至少有60%
取决于粘结剂[9]。粘结剂红外透过性越好,吸收越弱,发射率就越低。因此用于红外隐身涂层的粘结剂除需满足材料物理机械性能和施工性能等一般要求外,还应具有对热红外辐射低吸收或高透明的性能。
通常所用涂层粘结剂在8~14 m 波长内透明度低、发射率高。国外近年研制的具有优良红外透明性的kr aton 树脂,在远红外波段的平均发射率也高达0.84[10]。这是由于大多数树脂中的官能团的分子振动引起树脂在热红外波段的强烈吸收。如聚氨酯是分子链中含有氨酯基( N HCO )和异氰酸酯基( N CO )类的聚合物,由于这两个基团的高度不饱和,其红外吸收光谱中在热红外线波段出现了明显而尖锐的吸收峰,使得聚氨酯虽具有各方面的优异性能,但不适用于红外隐身材料。氟碳树脂与聚烯烃相比,不同之处是氟碳树脂中氟原子取代了聚烯烃上的氢原子,由于其不含有不饱和主链,避免了在热红外区域发生强烈吸收,同时也因为它具有优异的环境稳定性,适合于红外线身涂层的粘接剂。二甲基硅酮树脂具有较低的红外线发射率,已应用于低发射率涂层。热红外线透明性比较好的树脂还有烯烃树脂和氯丁橡胶、异丁烯橡胶等。董延庭等[11]通过对聚丁二烯和三元乙丙橡胶进行改性获得了具有较低发射率、较好成膜性能的红外隐身涂层粘结剂。所制备的粘结剂发射率最低达0.19,比较稳定的在0.3以内。
与有机粘结剂相比,无机粘结剂红外性能比较简单,红外吸收率也较低,但物理机械性能和施工性能较差。Calv ert 等[12]在比较了醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、松脂、无机硅酸盐、无机磷酸盐等的多种粘结剂的热红外性能后认为,最理想的是无机磷酸盐粘结剂,并研制了发射率较低的热隐身涂料,其质量分数组成分别为(%):磷酸24.2、氧化镁4.3、铬酸4.7、乙醇1.7、水65.1。Wake 等认为,尽管磷酸盐和铬酸盐离子在热红外波段强烈吸收,但它们的混合物在高温下烧结形成一种玻璃质材料,其漫反射率高达60%,由此降低了涂层的发射率。
2.2 掺杂半导体
雷达红外隐身材料用填料的选择应符合以下要求:①在红外波段有较低的发射率;②在雷达波段具有较高的吸收率。实际上要找到完全满足以上要求的填料非常困难。目前用于红外隐身的填料主要有:金属填料和半导体填料。根据基尔霍夫定律,材料的反射率越高,发射率就越低,因此有较高反射率的金属是红外隐身涂料最常用和最重要的填料种类。可用的有A l 、Zn 、Sn 、Au 等,其中A l 最为常见。金属填料有良好的红外发射性能,但其高反射不利于雷达隐身和可见光伪装,新型半导体填料体系的出现一定程度上弥补了金属填料的缺陷,使研制兼容性能良好的宽波段隐身涂料成为可能。
掺杂半导体填料是近年来新兴的有效的红外隐身材料之一,它是由金属氧化物(主体)和掺杂剂(载流子给予体)两种组分组成,如In 2O 3、SnO 2、ZnO 、InSnO 3(IT O )等。在半导体固体材料中,由于热激发效应,其导带上存在着一定浓度的电子,这部分电子与金属导体中的电子性质极为相似,通常称为自由载流子。因此,在半导体红外光学材料中,除了电子吸收和晶格振动吸收这两种机制外,还存在着自由载流子吸收机制。与载流子相关的系数 V 可表示为[13]:
V =N 2e 3
/
nm 2c 3(3)
326 材料导报 2006年5月第20卷专辑Ⅵ
式中:N为载流子浓度, 为入射光的波长,e为电子电荷, 为迁移率,n为材料的折射率,m为载流子的有效质量,c为光速。 V与波长的平方及载流子密度成正比,而与迁移率成反比。可见,这种吸收随波长和载流子密度的增加而迅速增加。理论证明[14]:半导体材料发射率由材料的载流子密度N、载流子迁移率 和载流子碰撞频率 t控制,而N、 和 t可以通过控制掺杂条件加以控制调整。这样,从理论上可以认为,通过适当选择N、 和 t等参数,可以使掺杂半导体在红外波段有较低的发射率。
掺杂半导体的雷达波吸收机理为介电损耗,包括电极化和传导损耗,主要是由复介电常数的虚部( )决定的。透明导电氧化物半导体在雷达波作用下,将发生电子极化、离子极化、固有偶极子的取向极化和界面极化等[15,16]。
电子极化是由于在外电场的作用下电子云的分布相对于原子核位移引起的。离子极化是在外电场的作用下离子间的相对位移引起的。由于电子和离子建立电荷位移极化所需的时间都很短,在10-12~10-15s之间,因此电子和离子极化均有较大的恢复力和较小的阻尼,其共振频率较高,均在紫外和红外区,故微波范围内的介电常数的虚部( )几乎为零。所以电子和离子极化对微波吸收的贡献可以不予考虑。而固有偶极子极化及界面极化的特征是恢复力小,阻尼较大,它们的共振频率出现在射频区域以及微波区域,对材料在这一波段的吸收起主要作用,决定虚部( ")的大小。固有偶极子极化和界面极化是弛豫型极化,吸波材料的弛豫时间比较长,又由于材料的微观结构不均匀性,使得材料弛豫时间不一致,而使虚部随频率变化不明显;随着掺杂量的增加,使得晶格空位及晶格格点上的正常价态的不同价态离子所取代,从而使离子数及电偶极子数增多。掺入相比例增加,介电常数的实部( )增加;同时由于热运动,不同价态离子间会出现电子转移,使电导率增大,这相当于掺杂半导体弥散有高导电率的相,而且掺入相的电导率越大,浓度越高,介电损耗越大,复介电常数的虚部( )越大。材料的吸收系数为[17]:
= 0 11
21+( +
)2
2
根据H ug an R ubens近似理论[18],材料的反射率为:
R 1-(8
/ )1/2
从以上的分析来看,掺杂半导体材料的红外发射率、雷达波的反射率均与掺杂半导体的主相、掺杂相、制备工艺等有关,通过对它们适当的选择,可以获得载流子浓度、电导率、介电常数的实部( )、复介电常数的虚部( )等的最佳值,从而利用掺杂半导体材料实现雷达波段高吸收率、低反射率;红外波段可以有高反射率、低发射率,达到雷达和红外的兼容隐身。
许多文献提到IT O半导体,认为IT O有可能成为一类重要的隐身材料。王自荣等[19]对IT O涂料在8~14 m波段进行了系统研究。通过掺杂工艺对载流子浓度进行调制,使掺杂半导体填料的涂层在热红外线波段具有较低的发射率,从而达到了隐身的效果。图2为SnO2掺杂含量对涂层发射率的影响。从图中可以看出,随SnO2
掺杂含量的增加,其发射率先减小,后增加,当其摩尔含量为5%左右时,涂层的发射率最低。这是由掺杂浓度的变化导致半导体载流子浓度改变而引起的。
图2 SnO2掺杂含量对ITO涂料发射率的影响[21]
Fig.2 Ef fect of doping SnO2on the emittance of ITO paints
3 结语
随着现代侦察和制导技术的多元化发展及各种先进探测设备的相继问世,要求吸波材料将来发展成为能兼容厘米波、毫米波、红外、激光等多种频谱的隐身材料,在同一目标上使用的材料要求实现多个波段以上的多功能隐身材料一体化设计。因此,在未来的战争中,适合一二个相应频段的吸波介质将很难对今后的探测系统具有实战意义,发展多频段高性能隐身材料技术是未来隐身材料研究的重要方向。
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雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展/哈恩华等
隐身材料的研究进展及存在问题
隐身斗篷的研究进展及存在问题 摘要：隐身斗篷，由硅纳米材料制造而成，利用该特殊材料折射或吸收大部分光线，从而达到隐形的目的。本文主要总结归纳现如今应用于隐身斗篷的各种主要材料，详细论述了基于超材料特殊电磁特性的隐身技术，简单介绍部分材料应用原理。 关键词：影身斗篷，超材料，限元分析软件，均匀介质 1. 隐身斗篷的应用前景 隐形斗篷我其实是在电影Harry Potter 中第一次知道，它常被哈利拿来干一些从霍格华兹魔法学校里偷跑出来如此的事情。现实中科学家们也一直在研究它。在不远的将来，隐身斗篷将会真的存在于现实世界中了。而且隐身斗篷的应用前景非常广。隐身技术在外科手术，军事航空等多个领域中获得广泛的应用。例如， “地震斗篷”——能够让冲击波、暴风浪或者海啸在所遮蔽的物体面前变成“瞎子”，进而达到保护建筑物的目的。同时为提高战场生存能力, 隐身技术越来越多地应用于军用装备上。随着军用探测技术的不断进步, 对军用装备隐身性能的要求不断提高, 传统的隐身技术已经不能满足要求。 2. 隐身材料及其隐身原理 2.1 超材料 众所周知,介电常数和磁导率是用于描述物质电磁特性的基本物理量,决定着电磁波在物质中的传播特性。迄今为止,自然界中天然物质的介电常数和磁导率均大于或等于1。2000年,Smith 等人利用金属铜的开环共振器和导线组成2 维周期性结构,首次在实验室制造出微波频段具有负介电常数和负磁导率的介质材料,引起科学界的轰动。随后,双负材料、单负材料、手性材料、理想磁导体和理想电导体等材料成为科学研究的热点，并将这些材料统称为超材料(metamaterials)。由于超材料具有一系列特殊的电磁特性,因而具有广阔的应用前景。 2.1.1超材料椭圆柱电磁斗篷 文献[1] 利用有限元分析软件Comsol Multip hysics 分析了超材料介电常数偏差、磁导率偏差 和损耗对电磁斗篷场分布的影响,并讨论了在电 磁斗篷内放置不同电磁特性的物体后斗篷外电 场分布的变化。 图1 为TE 波辐射下超材料椭圆柱电磁斗篷 的计算模型。超材料椭圆柱是沿z 轴放置的无限 长空心柱,其横截面为xOy 平面,椭圆中心为坐标 原点,内外径短轴分别为a 和b ,长轴分别为ka 和 kb ,其中, k 为长轴与短轴之比,仿真时取k = 6 , a =0. 1 m ,b = 0. 2 m 。在图1 所示的左边完全匹配 层( PML) 的内表面施加沿z 轴方向电流,激励起 沿x 轴方向(水平) 传播的频率为2 GHz 的TE 波。计算区域四周是PML 吸收层,斗篷内外均为空气。 通过文献[1]计算可知，超材料介电常数和磁导率空间分布如图2所示。图2 (a) 为介电常数分量在xOy 平面上的空间分布,由图可以看出,在x = 0 或y = 0 的平面上 xx 最小,同时在两图1 TE 波辐射下超材料椭圆柱电磁斗篷的计
电磁波隐身技术的研究
电磁散射与隐身技术导论 课程大作业报告 学院：电子工程学院 专业：电磁场与无线技术 班级： 021061 学号： 02106020 姓名：赖贤军 电子邮件： 92065436@https://www.360docs.net/doc/5e8169003.html, 日期： 2013 年 06 月 成绩： 指导教师：姜文
电磁波隐身技术的研究 隐形技术（stealth technology）俗称隐身技术，精确的术语应该是“低可探测技术”（low-observable technology）。即通过研究利用各种不同的技术手法来改变己方目标的可探测性信息特征，最大程度地降低被对方探测系统发现的概率，使己方目标以及己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。1.隐身技术及其历史背景 现代无线电技术和雷达探测系统的迅速发展极大地提高了战争中的搜索、跟踪目标的能力，传统的作战武器所受到的威胁愈来愈严重。隐身技术作为提高武器系统生存、突防以及纵深打击能力的有效手段已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最为重要、最为有效的突防战术技术手段并受到世界各国的高度重视。隐身技术(又称目标特征信号控制技术)是通过控制武器系统的信号特征使其难以被发现、识别和跟踪打击的技术。它是针对探测技术而言的，在兵器研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击的专门技术。简言之隐身就是使敌方的各种探测系统(如雷达等)发现不了我方的飞机，无法实施拦截和攻击。早在第二次世界大战期间，美国便开始使用隐身技术以减少飞机被敌方雷达发现的概率。当前电磁波隐身的研究重点是雷达隐身技术和红外隐身技术。由于在未来战争中雷达仍将是探测目标的最可靠手段，因此隐身技术研究以目标的雷达特征信号控制为重点，同时展开红外、声、视频等其它特征信号控制的研究工作，最后向多功能、高性能的隐身方向发展。 2.隐身技术的工作原理 隐身技术的主要就是反雷达探测。雷达是一种利用无线电波发现目标并测定其他位置的装置。雷达的问世使人类的探测技术和能力跨上了新的台阶，同时也向反探测技术提出了新的挑战。人们为了提高目标反雷达探测能力不懈地奋斗了几十年，终于探索到一条新的隐身途径。与早期的隐身术——伪装术相比，今天的隐身技术已起了根本变化，有了质的飞跃。下面从反雷达探测和反红外、热 探测两个方面简单介绍隐身技术的一些工作原理与隐身性能。 1)反雷达探测开始隐身技术的一项主要工作是提高反雷达探测的能力：也
聚合物基自润滑材料的研究现状和进展
聚合物基自润滑材料的研究现状和进展 由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,其基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,正在被广泛的应用到减摩领域。本文综述了聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚酰亚胺等几种高聚物的摩擦磨损特点及其应用,聚合物基自润滑复合材料发展现状。指出目前聚合物基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度,通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能,有效提高其综合性能。聚合物基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。 论文关键词:高聚物,复合材料,自润滑材料,摩擦,磨损 1、聚醚醚酮(PEEK) 1.1 聚醚醚酮(PEEK)的特点 聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能热塑性高聚物,具有良好机械性能、抗化学腐蚀性和抗辐射性,显着的热稳定性和耐磨性。它可以在无润滑、低速高载下或在液体、固体粉尘污染等 收稿日期: 修订日期: 作者简介:刘良震(1980-),男,助理讲师, E-mail:ldcllfz@https://www.360docs.net/doc/5e8169003.html, 恶劣环境下使用。因而关于聚醚醚酮及其复合材料的研究越来越受到人们重视。聚醚醚酮是一种半晶态热塑性聚合物,为了改善其机械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)和碳纤维(FC)等材料,也可添加颗粒增强型材料或进行特种表面处理等离子体处理等。当聚醚醚酮及其复合材料与金属材料相互对磨时,通常在金属表面形成聚合物转移膜,其结构、成分均与原有的聚合物及复合材料不同,其性能、厚度及连续程度均对摩擦副的摩擦学性能有重大影响[4]。 1.2 对聚醚醚酮(PEEK)摩擦性能的研究 章明秋等人[5,6]对聚醚醚酮(PEEK)在无润滑滑动条件下磨损产生的磨屑的形态进行研究,结果表明,聚醚醚酮(PEEK)的磨屑具有分形特征,其分形维数与载荷的关系对应于磨损率与载荷的关系,能够反映聚醚醚酮(PEEK)磨损机制的变化。在给定的试验条件下,随着载荷的增大,聚醚醚酮(PEEK)的磨损机制从粘着磨损为主伴随着疲劳-剥层磨损,进而转变为热塑性流动磨损。 张人佶等[7,8]利用扫描电镜、扫描微分量热仪、红外光谱仪、俄歇电子谱仪等分析手段系统的研究了聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的滑动转移膜,结果表明:纯聚醚醚酮(PEEK)在滑动摩擦过程中形成不连续的转移膜。聚四氟乙烯(PTFE)的光滑分子结构有助于使转移膜更光滑,固体润滑效果也更好。在PEEK/FC30中,不仅加入PTFE,而且加入具有层状
红外隐身原理及其应用技术
课程（论文）题目：红外隐身原理及其应用技术 内容： 1 背景 光电隐身技术可分为可见光隐身、红外隐身和激光隐身三大类。光电隐身起源于可见光隐身，成熟于红外隐身，发展于激光隐身。而现代红外隐身技术经历了探索时期(2 0世纪60年代以前)、技术全面发展时期(20世纪60～70 年代)和应用时期(20世纪80年代至今)。红外隐身技术于20世纪70年代末基本完成了基础研究和先期开发工作，并取得了突破性进展，已由基础理论研究阶段进入实用阶段。从20世纪80年代开始，国外陆海空三军研制的新式武器已经广泛采用了红外隐身技术。 红外隐身技术通过降低或改变目标的红外辐射特征，实现对目标的低可探测性。这可通过改进结构设计和应用红外物理原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量，使红外探测设备难以探测到目标。 2 红外隐身原理 概述 从红外物理学可知, 物体红外辐射能量由斯蒂芬-玻耳兹曼定律决定： 式中W——物体的总辐射出射度; σ——玻耳兹曼常数； ε——物体的发射率； T——物体的绝对温度。 温度相同的物体，由于发射率的不同，在红外探测器上会显示出不同的红外图像。鉴于一般军事目标的辐射都强于背景，所以采用低发射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。另一方面，为降低目标表面的温度，红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力，以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度，从而降低目标和背景的辐射对比度，减小目标的被探测概率。 红外侦察系统能探测目标的最大距离R为： 式中J——目标的辐射强度； ——大气透过率； N A——光学系统的数值孔径； ——探测器的探测率； ω——瞬时视场； ——系统带宽； ——信号电平； ——噪声电平。 红外隐身的主要目的是减少公式中第一项的各项取值,也就是说,目标的红外隐身应包括三方面内容,一是改变目标的红外辐射特性,即改变目标表面的发射率;二是降低目标的红外辐射强度,即通常所说的热抑制技术;三是调节红外辐射的传播途径(包括光谱转换技术)。 改变目标红外辐射特性采用的技术 (1) 改变红外辐射波段改变红外辐射波段,一是使目标的红外辐射波段处于红外探测器的响
雷达隐身材料的发展
雷达隐身材料的发展 165811008 王悦 1.1 隐身技术的概念 随着现代各种光电磁探测技术的迅猛发展，传统的作战武器所受到的威胁越来越严重。隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为海、陆、空立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，在现代化信息战中的重要性也与日俱增，成为提高武器装备生存能力、突防能力和作战效能的关键技术，日益引起世界各国的普遍重视。在美国，隐身技术被列为国防三大高技术之一。所以，第二次世界大战结束以后，隐身技术作为重大军事技术得到了广泛的重视和研究。战后的美、苏、英、法等世界军事强国都投入了巨额的经费进行研究，并且取得了相当大的进展。可以说，隐身以及反隐身技术的发展程度如何，已成为未来打赢高科技条件下的局部战争的至关重要的因素之一。 隐身技术又称目标特征控制或低可探测技术，它主要是通过改变或抑制目标的信号特征，使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的技术。隐身技术的定义可分为广义定义和狭义定义。 广义定义：通过改变目标的外部结构（结构隐身）或在表面进行涂装处理（涂层隐身），或在其外部加覆盖物，或示假目标，达到降低目标可探测性的技术，均可称为隐身技术。 狭义定义：通过改变目标外部结构或在其表面进行涂层处理，改变目标的辐射特征及对电磁波的反射性能，降低目标与环境的辐射反差或光谱反射差异，从而令目标的可探测性大为降低，在一定的范围内可达到“隐身”的效果。 简而言之，依据内在伪装的概念，显著减小目标自身的各种暴露特征，令对方侦测系统难以发现或者令其探测效果降低的综合技术，即可称为隐身技术。 1.2隐身技术的起源 隐身技术的起源最早来自于动物的启示。动物的隐身或伪装很早就引起了人们的注意。如斑马身上的深色的条文与浅色的皮毛明显对立，近距离观察易产生错觉。变色龙生活在非洲的一些地方及马达加斯加岛，其身体的颜色可随环境而
隐身技术现状及发展趋势
隐身技术现状及发展趋势 摘要：介绍了隐身技术的重要性以及各种各样的隐身技术的原理及方法，对未来隐身技术的发展做了一些较为深入的探讨和详细大胆的预测，并就隐身技术做出一些总结。 一、隐身技术的概述 自1989年美国入侵巴拿马时首次使用F2117隐身战斗机后,隐身技术日益引起世界各国军界的高度重视。在海湾战争中，各种隐身兵器的精彩表演,尤其是F2117又一次的不凡战绩，令世界各强国对隐身技术刮目相看。海湾战争后，美、俄等军事强国都加强了对隐身技术的研究，隐身技术因此也获得了长足的发展,被广泛应用于各种武器装备，如隐身战斗机、隐身轰炸机、隐身舰船、隐身导弹等。 随着现代科学技术的不断发展，针对飞行器、舰船等作战装备的探测技术日益完善。现在，各个军事强国在本土都有强大的雷达网，空中有预警机，在太空还有战略预警系统。这些系统通过链路构成一张强大的预警网络，对飞机，舰船甚至是导弹的生存都构成了严重的威胁。所以，武器装备的隐身性能已经成为考量整体战斗力的重要指标。具有隐身性的装备，既拥有了在战场上赖以生存的法宝，又使得自己在进攻中处于主动的一方，加大了攻击的突然性。在讲究快速反应的现代战场，隐身技术已经成
为决定战争胜负的关键因素。 隐身技术按照战斗平台分，可以分为飞行器隐身，舰船隐身，导弹隐身。 按照隐身的方式手段主要为雷达隐身，并辅之以红外、光学和声波隐身，其中雷达隐身是现代隐身技术的重中之重。红外隐身在导弹突防中应用较为广泛。而随着反潜技术的发展，潜艇的声波隐身则是至关重要的一环。 二、雷达隐身技术的关键 若用一句话概括雷达隐身技术，就是采取各种手段减小装备的雷达散射截面（Radar Cross Section，一下简称RCS）。所谓目标的雷达散射截面RCS，就是定量表征目标散射强弱的物理量。目标的雷达散射截面RCS，越小，雷达接收能量越小，因而使敌方侦察雷达难于对己方目标作出正确的判断，从而达到隐形目的。 RCS不是目标的几何截面积，而是一个与目标产生同等回波的金属圆球的等效截面积，几何截面积、材质和形状对雷达的反射率和反射的方向性都对雷达截面积有影响，所以雷达反射面积可以比几何截面积大，也可以比几何截面积小，就好像在黑夜里手电照射下，一块小镜子可以远比一个蒙面黑衣大汉显眼。作为参照，美国的F-15 的RCS为405 平方米，B-1B 为1.02 平方米，SR-71 为0.014 平方米，F-22 为0.0065 平方米，F-117 为
于国内纸基摩擦材料的发展现状分析
关于国内纸基摩擦材料的发展现状分析 纸基摩擦材料具有静、动摩擦系数比值小，运转平稳柔和、低噪音、无震动、吸收能量强和环保低成本等特点。克服了传统粉末冶金铜基摩擦材料动摩擦系数低，静、动摩擦系数比值大，运转震动大等缺点。由于纸基摩擦材料的居多优点，从70年代开始摩擦材料生产厂家大多数都先后纷纷研制或挖人才效仿制造。经历三十多年的漫长过程，虽然已经形成一定规模的生产量，逐渐被用户接受，已经广泛应用于摩托车、自行车、汽车、叉车、拖拉机、工程机械、船舶、起重机械、民用家电等的湿式离合器或制动器中。但是大多数产品还处于小批量生产阶段，生产设备简陋，以手工操作为主或借用传统的粉末冶金摩擦片的加工方法，产品的机械性能和摩擦磨损性能稳定性、统一性较差，如尺寸公差、外观、色差、空隙率、均匀度等方面与国外先进产品相比还存在着一定差距。本人多年关注纸基摩擦材料的发展，并且参与纸基摩擦材料的生产设备和生产工艺的研究，对近几年来我国纸基摩擦材料的发展状况有比较浅草了解，提出个人看法仅供参考。 一．纸基摩擦材料的成本优势 粉末冶金铜基摩擦材料由于生产厂家不断发展和扩大，竞争日趋激烈，加之有色金属是不可再生资源，价格不断上涨，以铜粉为例2000年后平均每年涨幅在15%以上，而成品价格由于各生产厂家的竞争因素基本不变，随着社会发展近年来工厂某些运作成本不断提高，所以粉末冶金摩擦材料的生产成本不断提高。利润空间越来越小，目前铜基摩擦材料大多数产品基本上不存在技术知识产权价格因素和品牌价格因素。近年来生产摩擦材料的民营个私企业不断涌现，而且迅速形成规模生产，这类企业相对运作成本较低对市场的冲击较大。所以对规模型生产摩擦材料的老企业经受着越来越严谨的考验，必须重视企业的内功修炼，一方面保持和提高产品质量占居行业的品牌地位，进行设备
最新隐形材料的原理及其应用
隐形材料 定义： 旨在降低武器装备的雷达、红外、可见光或声波等可探测信号特征、使之难以被探测、识别、跟踪或攻击的一种特殊用途材料。 所属学科： 航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科） 简介：隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料（stealth material）是实现隐身技术的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用，将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器装备，主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击；对于作战飞机，主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测，主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。 浅谈隐形材料 隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料。按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。这里便着重介绍几类重要的隐身材料。 雷达隐身涂料技术：为了减少雷达截面，常用的隐身技术途径有三类：即外形设计技术、吸收材料技术和加载对消技术。 下面主要介绍相关的雷达隐身涂料技术： 涂敷型吸波涂料：实质上是一种高分子复合涂料。它是以高分子溶液或乳液为基料，及波刘和其它附加成分分散加入其中而制成。如美国研制的系列铁氧体吸波涂料，主要成分是俚镉、镍镉和锂锌铁氧体，它在厘米波段到分米波段，可使雷达波反射衰减达20DB。因此，研制开发“轻、薄、宽”的吸波涂料是今后主要发展方向。（例如B-2战略隐形轰炸机上就是用了一种基于环氧树脂的“先进高频材料”隐身涂料）目前国外
隐身技术的物理原理及其应用
隐身技术的物理原理及其应用 段改丽 李爱玲 李 军 (西安陆军学院 陕西 710108) 隐身技术又称隐形技术,是物理学中流体动力学、材料科学、电子学、光学、声学等学科技术的交叉应用技术,是传统伪装技术走向高技术化的发展和延伸。利用隐身技术可以大大降低武器等目标的信号特征,使其难以被发现、识别、跟踪和攻击。在现代军事侦察中,往往是多种技术侦察手段并用,因此在反侦察的隐身技术中也要针锋相对地同时采用多种隐身方法。 一、隐身技术的分类 隐身技术按其物理学基础可分为无源隐身技术和有源隐身技术两类。 所谓无源隐身技术,从物理学的观点来看,就是根据波的反射和吸收规律,在目标上采用吸波材料和透波材料,以吸收或减弱对方侦察系统的回波能量;根据波的反射规律,改变武器装备的外形与结构,使目标的反射波偏离对方探测系统的作用范围,从而使对方的各种探测系统不能发现或发现概率降低。 有源隐身技术就是设置新的波源,发射各种波束(如电磁波、声波等)来迷惑、干扰或抵消对方探测系统的工作波束,以达到隐蔽己方的目标。例如施放光弹或电子干扰波使对方的光电探测系统迷盲,施放电子诱饵使对方的探测系统跟踪假目标等。这类技术靠加强而不是减弱目标的可探测信息特征来达到目标隐身的目标。 二、隐身技术的物理原理 由于波的共同特点,有时采用一种技术措施,可对几种侦察波同时起到隐身效果。然而,由于各种波有其自身的物理特性,因此也要根据具体情况相应采取一些不同的隐身技术措施。常用的隐身技术主要有以下几种: (一)雷达波隐身技术的物理原理 “雷达”这个术语大家都很熟悉,它是由“无线电探测和测距”这一短语派生出来的。雷达波实际上是天线发射的波长在微波波段的电磁波。发动机将雷达波束朝某个方向定向发射,目标就会把雷达波反射到雷达接收器上。由于目标的性质不同,所以会产生强弱不同的反射信号,雷达就是靠接收被目标反射的电磁波信号发现目标的。波的反射定律指出,反射角等于入射角,若入射角等于零,则反射角也等于零。因此,只有当雷达电磁波的方向垂直于目标表面时,被反射的电磁波才能按原方向返回,这时雷达才能接收到较强的回波;而以其他角度射向目标表面的雷达电磁波都会被反射到别处,即发生散射效应。如果目标的表面能使雷达发射来的电磁波被散射或被吸收,就可大大减小被对方雷达发现的概率,从而达到“隐身”的目的。雷达隐身技术就是依照这而发展起来的。一般飞机的整体布局为圆形机身、平面机翼和垂直机翼,三者之间有明显的分界。根据电磁波所遵循的传播规律,当电磁波入射到物体的直角表面处,容易形成多次反射,而产生角反射器效应,反射雷达波很强。而隐身飞机在总体外形上采用多面、多锥体和飞翼式布置及燕尾形尾翼的设计,把机身与机翼融为一体,从而达到了隐身的目的。例如,美国的F2117A隐身战斗机外表光滑且无外挂装置,武器都装在弹舱内。 (二)可见光隐身技术的物理原理 根据物理学原理可知,在可见光范围内,探测系统的探测效果决定于目标与背景之间的亮度、色度、运动这三个视觉信息参数的对比特征,其中目标与背景之间的亮度比是最重要的。如果目标的结构体和表面的反射光,发动机喷口的喷焰和烟迹,灯光及照明光等,与背景亮度的对比度较大,容易被发现。因此,可见光隐身技术就是通过改变目标与背景之间的亮度、色度等的对比特征,来降低对方可见光探测系统的探测概率,从而达到隐身的目的。比如将飞机曲面外形的座舱罩改变为平板或近似平板外形的座舱罩,以减小太阳光反射的角度范围和光学探测器瞄准、跟踪的时间;在目标表面涂敷与周围色彩类同的颜色或加伪装网,以使目标与背景的亮度和色度相当。比如战士的“迷彩装”,炮车外面的“伪装网”等,都是可见光隐身技术中的一种。 (三)红外隐身技术的物理原理 随着红外侦察、探测、制导和热成像处理技术的 · 7 3 · 16卷1期(总91期)
摩擦材料行业分析
综述: 经过“十一五”期间的努力，摩擦密封材料行业取得了长足的进步。国际化步伐进一步加快，新技术研究、新产品开发、新材料应用、新设备换代、新工艺创造成绩斐然。行业总体规模和经济效益有了显著增长，2010年摩擦密封材料行业总产值由“十一五”初期的56.7亿元增加到101.51亿元，产品出口交货值由16.2亿元增加到37.14亿元，分别增长了79.03%和129.26%。 1.国外概况 1.1行业结构合理，产能集中度较高，跨国和跨地区经营进一步发展，产品生产逐步转移到劳动力便宜的发展中国家和地区进行，尤其注重向中国市场的转移。大部分主机配套集中在为数不多的零部件集团，如：辉门、霍尼韦尔、泰明顿、阿基波罗等。 1.2无石棉、少金属的环保型摩擦材料（又称NAO型摩擦材料）已经开始向市场推广； 消费者对制动噪音越来越重视，制动噪音已经成为区分车辆制动性能的关键因素之一，各大摩擦材料厂和制动系统生产厂家开始联合研究和开发低噪音制动系统，并取得了很多工程技术上的突破；通过控制产品压缩量来降低噪音已经成为各大摩擦材料厂质量控制的重要手段。 1.3欧美一些国家已经就限制摩擦材料中有害重金属组分及铜的含量进行立法。在可以预见的将来，摩擦材料中重金属组分的含量将会成为摩擦材料出口欧美的一项贸易限制。 1.4生产设备自动化控制和精密度较高，部分工序实现了连续化生产；因而生产效率比较高；原材料生产企业普遍具有相当规模且质量稳定，并能够根据用户需要对所供产品进行精加工和新的开发。 1.5大型摩擦材料企业拥有雄厚的科研力量和先进的研究测试设备，科研开发的资金投入普遍占到销售额的3～5%，有的甚至更高一些。他们不仅深入研究摩擦材料的表观和微观结构及性能，同时非常重视摩擦材料和对偶件及制动系统的整体匹配性研究。 1.6 把产品质量标准和测试方法标准作为一种日常工作，不断进行研究。国际同行对欧洲和北美地区采用的不同测试方法进行了有效的协调统一，标准全球化日趋成熟。 2 .国内概况 2．1 基本情况 随着我国国民经济的快速发展，汽车、摩托车、机械、铁路、石油、化工、船舶、航空、矿山、冶金等诸多领域对摩擦密封材料行业提出了更高的要求。铁路运输不断提速；城市轨道交通大量发展；汽
雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展
雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展 哈恩华,黄大庆,王智勇,何 山,丁鹤雁 (北京航空材料研究院,北京100095) 摘要 雷达与红外兼容隐身材料在军事领域具有广阔的应用前景。综述了对雷达与红外兼容隐身材料的研究状况及应用,详细分析了粘结剂对材料隐身性能的影响以及半导体填料对实现雷达与红外兼容隐身的可能性。 关键词 雷达与红外兼容隐身材料 粘结剂 掺杂半导体 Development in Radar Absorbing Materials with Infrared Camouflage H A Enhua,HU ANG Daqing,WANG Zhiyong,HE Shan,DING Heyan (Beijing Institut e o f A eronautical M aterials,Beijing100095) Abstract R radar absorbing materials w ith infr ared camouflag e w ill hav e bro ad applicat ion pro spect in many militar y fields.I n this paper,the present research situat ion and applicatio ns o f these ty pes o f stealth mater ials ar e re v iew ed.T he effect of binder o n camouflage pr operties is ana lyzed theor etically.T he possibility o f doped semiconductor materia ls being tailor ed to radar and infr ared camo uf lag e is also discussed. Key words r adar&infr ared stealth materials,binder,doped semico nducto r 0 前言 随着现代军事侦察技术的发展,对隐身技术的要求也越来越高,单一频段隐身技术已远不能满足现代战争需求,未来隐身材料必须具有宽频特性。目前雷达在各种探测器中仍占主导地位,而红外技术在侦察、捕获目标和制导技术方面也已得到广泛的应用,因此,雷达和红外隐身的兼容性将是今后研究的主要方向之一。 雷达隐身是通过减弱、抑制、吸收、偏转雷达回波强度,降低雷达散射截面积,使其在一定范围内难以被敌方雷达识别和发现的技术。根据雷达系统工作原理,雷达最大探测距离R max 为[1]: R m ax=[P t G t2 2 /(4 )3P min]1/4(1)式中:P t为雷达发射功率,G t为发射天线的最大增益, 为雷达工作波长, 为被探测目标的雷达散射截面积,P min为雷达接收机最小可检测信号功率。雷达吸波材料是雷达隐身技术中十分关键的技术之一。通过雷达吸波材料可以将入射电磁波能量转换成热能或产生干涉从而吸收衰减入射电磁波来降低目标的雷达散射截面积。 鉴于一般情况下目标的红外辐射强度都高于环境背景,红外隐身的目的主要就是降低目标红外辐射强度。公式(2)给出了点源红外探测系统能探测目标的最大距离R max与目标辐射强度的关系[2]。 R max=(J )1/2[ /2(N A)D*]1/2 [1/( f)1/2(V s/V n)]1/2(2)式中:J为目标的辐射强度, 为大气透过率,N A为光学系统的数值孔径,D*为探测器的探测率, 为瞬时视场, f为系统带宽,V s为信号电平,V n为噪声电平。而目标的辐射强度J正比于目标的辐射出射度M(M= T4, 为物体的发射率; 为玻耳兹曼常数;T为物体的绝对温度)。因此,红外隐身材料一是通过改变目标的红外辐射特性来降低目标表面发射率;二是通过在可见光和近红外具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力来降低目标表面的温度,以降低目标辐射强度,从而减小目标的被探测概率。 由于雷达吸波材料与红外隐身材料的隐身机理不同,使得它们的性能要求相互制约。雷达吸波材料要求高吸收率,低反射率;而红外隐身材料要求低吸收率,高反射率。要使同一种材料同时满足以上两种要求,实现起来有相当的困难。近年来,国内外科研人员一直在致力于解决这个难题。本文中我们对这一领域的研究及应用状况进行了综述,并着重分析了粘结剂对红外隐身性能的影响以及掺杂半导体填料满足雷达与红外兼容隐身的可能性。 1 研究状况及应用 雷达波与红外兼容主要包括毫米波与红外兼容和厘米波与红外兼容。毫米波与红外兼容隐身材料主要用于导弹和地面武器装备的隐身;厘米波和红外兼容隐身材料主要用于军用飞行器的隐身。实现雷达和红外兼容目前有两条技术途径:一是研制一种雷达波高吸收、热红外低辐射的隐身材料;二是分别研制高性能雷达波吸收和热红外低辐射材料,然后通过结构设计将其复合起来,复合后其雷达波吸收性能和热红外低辐射性能仍能保持不变或变化不大[3]。 国内有多家单位在开展毫米波和红外兼容隐身材料的研究。王智勇等[4]在毫米波吸波材料上涂覆一层红外涂料,在一定的厚度范围内,可以同时兼顾两种性能,且雷达波吸收性能基本不变。研究表明,涂层的厚度对谐振点吸收率及吸收频宽的影响是完全一致的。只是随红外涂层厚度的增加,谐振峰向低频平移,同时也能保证原涂层的红外辐射性能不变,如图1所示。谢国华等[5]用红外低发射率涂料与吸波材料料复合制成双层材料,外层是红外低发射率涂料,其发射率范围为0.23~ 0.54,内层吸波材料分别用涂覆型吸波材料(发射率为0.81)或 325 雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展/哈恩华等 哈恩华:男,1974年生,硕士,工程师,主要从事隐身材料研究 T el:010 ******** E mail:haenhua@https://www.360docs.net/doc/5e8169003.html,
隐身材料的应用与研究前景
隐身材料的应用与研究前景 摘要：探讨了隐身材料的种类与现状和存在问题，未来研究及发展方向等，介绍了雷达隐身、红外隐身等几种常见的隐身技术，分析未来隐身技术的发展趋势 关键词：隐身材料隐身技术 正文： 隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料（stealth material）是实现隐身技术的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用，将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器装备，主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击；对于作战飞机，主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测，主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。为此，常需要雷达、红外和激光隐身技术。 隐身材料的分类 隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料。按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。 1.雷达吸波材料 雷达吸波材料是最重要的隐身材料之一，它能吸收雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。如日本研制的一种由电阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的宽频带高效吸波涂料，其中变换层由铁氧体和树脂混合组成，谐振层由铁氧体导电短纤维和树脂组成，在1～20吉赫的雷达波段上吸收率达20分贝以上。雷达吸波材料中尤以结构型雷达吸波材料和吸波涂料最为重要，国外目前已实用的主要也是这两类隐身材料。雷达吸波涂料主要包括磁损性涂料、电损性涂料。 (1)磁损性涂料磁损性涂料主要由铁氧体等磁性填料分散在介电聚合物中组成。目前国外航空器的雷达吸波涂层大都属于这一类。这种涂层在低频段内有较好的吸收性。美国Condictron公司的铁氧体系列涂料，厚1mm，在2～10GHz内衰减达10～12dB，耐热达500℃；Emerson公司的Eccosorb Coating 268E厚度1.27mm，重4.9kg/m2，在常用雷达频段内(1～16GHz)有良好的衰减性能(10dB)。磁损型涂料的实际重量通常为8～16kg/m2，因而降低重量是亟待解决的重要问题。 (2) 电损性涂料电损性涂料通常以各种形式的碳、SiC粉、金属或镀金属纤维为吸收剂，以介电聚合物为粘接剂所组成。这种涂料重量较轻(一般可低于4kg/m2)，高频吸收好，但厚度大，难以做到薄层宽频吸收，尚未见纯电损型涂层用于飞行器的报道。90年代美国Carnegie-Mellon大学发现了一系列非铁氧体型高效吸收剂，主要是一些视黄基席夫碱盐聚合物，其线型多烯主链上含有连接二价基的双链碳-氮结构，据称涂层可使雷达反射降低80%，比重只有铁氧体的1/10，有报道说这种涂层已用于B-2飞机。 2.复合型红外隐身材料 复合型红外隐身材料主要有涂料型隐身材料、多层隐身材料和夹芯材料。
雷达隐身与反隐身技术发展现状与趋势
雷达隐身与反隐身技术发展现状与趋势 2011034010016 摘要： 在现代战争中，被誉为“千里眼”的雷达既要监视和搜索敌方目标又要做到不被敌方侦察和电子支援系统发现，从而避开反辐射导弹和隐身目标的打击与威胁。因此从某种意义上说，现代雷达必须兼具隐身与反隐身特性才能在现代战场环境中处于优势地位。 1 雷达隐身技术实现雷达隐身的主要技术途径： （1）材料隐身，采用雷达吸波材料和透波材料达到隐身的效果；（2）电子措施隐身，利用各种电子手段达到隐身的效果；（3）等离子隐身技术，利用等离子体对电磁波传播的影响达到隐身的效果。 1.1 材料隐身 雷达吸波材料按其用途可将其分为涂料和结构型吸波材料；按工作原理可分为干涉型和转换型。干涉型是使雷达波在入射和反射时的相位相反，或材料表面的反射波与底层的反射波发生干涉，相互抵消。转换型是材料与雷达波相互作用时，产生磁滞损耗或介质损耗，使电磁波能量转为热能而散发掉。 1.1.1 雷达吸波涂层 这是涂敷在武器表面的一类吸波材料，它由胶粘剂中加入具有特定介质参数的吸收剂制成，吸收剂的特性决定吸波涂层的吸收雷达波的性能。目前采用的吸收剂主要有：羟基铁吸收剂、铁氧体吸收剂、耐高温陶瓷、导电高聚物材料、纳米材料、多晶铁纤维吸收剂等等。 1.1.2 结构型吸收雷达波材料 这是以非金属为基体（如环氧树脂、热塑料等）填充吸波材料（铁氧体、石墨等）、由低介电性能的特殊纤维（如石英纤维、玻璃纤维等）增强的复合材料，
它既能减弱电磁波散射又能承受一定的载荷。与一般金属材料相比，重量轻、刚度强、强度高。 1.1.3 智能型隐身材料 这种材料能感知和分析不同方位到达的电磁波特性或光波特性，并做出最佳响应，以达到隐身的目的。从结构上看，智能材料实际上是器件和线路的集成。 1.2 电子措施隐身 在当前战争中各种电子设备自身的隐身特性也至关重要，如何尽早发现对方同时又不被对方发现也是现代战争中提高自高生存力的重要因素之一。目前主要采取的方法有：（1）电子干扰和欺骗利用电子干扰手段提高飞行器或设备在战场上生存能力的主要手段有：由侦察设备搜寻出对自己有威胁的雷达频率，用这种频率发射脉冲，使对方雷达显示屏上出现虚假信息；利用电子干扰设备不断发送干扰信号；采用诱饵系统，针对敌方探测发送欺骗信号误导敌方，从而保护真实目标。（2）有源对消利用相参信号的干涉效应，采用相干手段使目标散射场和人为引入的辐射场在敌方雷达探测方向相干对消，在雷达接收天线处与目标真实回波相抵消，从而减弱雷达接收到的目标真实回波，达到隐身的效果。（3）采用无源探测手段无源探测手段主要有两种：一种是靠目标自身的辐射探测和跟踪目标，目标本身就是辐射器，辐射源是自身所携带的各种电子设备；另一种是利用别的辐射器发射电磁波探测和跟踪目标，目标本身不直接发射电磁波，辐射来源有可能是各种现存的商业或民用无线电和电视广播信号。无源设备本身不发射射频能量，所以不能被截获，从而可以避免反辐射导弹的攻击。（4）采用低截获概率雷达低截获概率雷达通常采用多种综合措施，使雷达被探测的概率减为最小。低截获概率雷达一旦捕获到目标，立即自动调节辐射能量，降低到跟踪目标所需的最小功率值，在时间、空间、相位和频率方面控制雷达的发射，并快速改变其发射频率，从而降低自身被发现的概率。（5）采用连续波雷达连续波雷达工作时将连续波雷达信号变成编码噪声，扩频后分布在一个大频带上，隐藏在敌方侦察接收机的噪声电平以下，从而降低被侦测到的概率。这种雷达可有效地工作于反辐射导弹和电子干扰环境下。
探究刹车片摩擦材料的研究现状与发展趋势
探究刹车片摩擦材料的研究现状与发展趋势 发表时间：2019-09-18T10:02:32.580Z 来源：《防护工程》2019年11期作者：赵盟盟 [导读] 新型陶瓷基摩擦材料是当前全新的一种材料，其材料的引用可以提升安全性与稳定性，满足当前的需求。 山东金麒麟股份有限公司山东乐陵 253600 摘要：现阶段的工业制造逐渐向轻量化、高质量、高安全以及高寿命方向发展，进而对当前的制动系统提出更高的要求，以保证其整体性能。新型陶瓷基摩擦材料是当前全新的一种材料，其材料的引用可以提升安全性与稳定性，满足当前的需求。 关键词：刹车片摩擦材料；现状；发展 1 引言 作为车辆和机械离合器总成及制动器中的关键性安全部件，高性能刹车片摩擦材料的研究广泛受到各科研机构和主机厂的关注。刹车片摩擦材料作为制动装置中的核心要素，利用摩擦材料的摩擦性能将转动的动能转化为热能及其他形式的能量，从而实现运动装置制动，其性能的优良直接影响着整机装备运行的安全性、可靠性、舒适性等. 2 刹车片摩擦材料的主要性能 一般对刹车片的基本要求主要有耐磨损、摩擦系数大、优良的隔热性能。按无石棉有机物刹车材料主要是作为石棉的替代晶而研制的，用于制动鼓或制动蹄。摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。 所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 3 刹车片摩擦材料发展过程 通过上文的分析发现，阿基波罗工业株式会社和美国辉门公司在专利数量和时期上具有代表性，对其各个时期的代表性专利进行分析，发现刹车片摩擦材料的发展可分为去石棉时期、无石棉发展时期和新材料时期。 3.1 去石棉时期 早在19世纪30年代，菲罗多就有专利提到了含铅或铅合金的摩擦片，还有一篇专利提到了含石棉的刹车片，这就是早期的石棉刹车片。早期的刹车片往往含有石棉，因为石棉能为摩擦材料提供较高机械强度及良好的耐热性、耐磨性等关键性能，甚至至今石棉在摩擦材料中的影响还没有被单一增强纤维所取代。自19世纪50年代，石棉被发现可能具有致癌性。之后19世纪70年代，石棉的致癌形成了一种共识，1989年，美国出台了法案规定禁止石棉材料的使用。 随后，各公司开始寻求对石棉的替代，大体分为两个发展方向，一种为用金属纤维等进行替代，后来演变为用途十分广泛的半金属刹车片，如菲罗多专利中出现了含金属纤维的刹车片，金属开始替代石棉；1982年阿基波罗公司一种定义为半金属的刹车片出现了，中提到了铝和氧化铝同酚醛树脂、金属粉末、橡胶、石墨和钢纤和高含碳量的铁粉热压得到这种摩擦材料。其中钢纤维和金属粉末（如：还原铁粉、铸铁粉等）主要替代石棉用作增强材料。提出一种包含碎玻璃纤维的摩擦材料具有良好的抗磨损和抗衰退性能，具体包含树脂，碎玻璃纤维（浸渍有１％的酚醛树脂）、有机粉末、填料、金属粉末、润滑剂和一些其他的纤维，并且分散了噪音的集中产生。这种刹车片即为早期的NAO型刹车片。此阶段汽车工业对于汽车速度提出了更高的要求，因此摩擦材料不仅关注对石棉纤维的替代，对于粘结剂的改性以提高分解温度也被重视。 3.2 无石棉发展时期 从20世纪80年代至2000年，刹车片摩擦材料的专利开始大量涌现，主要还是针对无石棉配方的改进。半金属配方刹车片具有较高的摩擦系数，优异的热传导性和耐磨性，但也有易生锈、易损伤刹车盘等缺点，另外在噪音和舒适性方面都不尽如人意，这也不满足汽车工业对汽车舒适性的要求。世界发达国家更加注重对噪音、振动、顿挫感（简称NVH）等舒适性能方面的研究。减少刹车片中金属含量，由半金属向低金属转变成为当时的主要研究方向。最显著的特点是发表了大量无石棉有机（简称NAO）刹车片，NAO主要特点为具有适宜的摩擦系数、低噪音、少落灰和较好的舒适性。 3.3 新材料时期 3.3.1 新型陶瓷基摩擦材料 21世纪初，面对世界范围内对于汽车环保和舒适性更高的要求，刹车片摩擦材料的发展对环保要求也越来越苛刻，日本、欧美地区的刹车片向着绿色，环保，经济的方向发展。此时由于芳纶与钛酸钾纤维具有良好的协同作用，在NAO型刹车片中已得到了十分广泛的应用。粉末状钛酸钾的工艺，并且和纤维状钛酸钾具有相似的摩擦性能和力学强度，可以对钛酸钾纤维进行替代。 3.3.2 新型陶瓷基摩擦材料 汽车制动器在进行制作过程中，其主要是利用当前的衬片功能进行发挥，其由当前的填料、增强纤维以及粘结剂组成，利用粘接剂自身的功能与优势，将相关的材料进行合理的融合，经过粘接、加热、固化等工序，促使其形成质量良好的摩擦材料，提升整体性能，满足当前的需求。例如，作者通过合理的实验，对当前的汽车刹车片新型陶瓷基材料的性能进行分析，通过不同的粘结剂的不同体积分数明确其最优效果，进而选择出摩擦材料的最高强度与韧性，提升其整体性能。以实际的案例为例，在某实验中，将当前的钛酸钾晶须作为增强纤维，充分发挥出其自身的摩擦性能，并利用不同的钛酸钾含量进行分析，不同的含量对其整体性能产生的影响。 填料也是当前重要的组成部分，其自身的性能优势在于对摩擦材料的磨损性能进行合理的调节，进而提升其实际的制动与传动要求，例如，当前较为常见的填料主要有碳酸钙、氧化铁、氧化铝等相关的材料，不同的材料其对于当前的性能影响也不同。氧化铝可以提升材
雷达隐身材料
雷达隐身材料 摘要：隐身技术是指为减少航空器受雷达、红外、光电、声音与目视等探测的特征而采用的专门技术。目前，最受重视且发展较快的隐身技术是雷达隐身技术。外形设计对隐身飞行器隐身性能的贡献只占2/3，另外1/3将由飞行器的隐身材料贡献，它可以降低被探测率，提高自身的生存率，是隐身技术的重要组成部分。因此隐身材料的发展与飞行器隐身性能的发展有着密不可分的联系。 关键词：雷达吸波；红外隐身；纳米复合隐身 隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料（stealth material）是实现隐身技术的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用，将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器装备，主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击；对于作战飞机，主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测，主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。为此，常需要雷达、红外和激光隐身技术。 隐身材料的分类 隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料。按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。 雷达吸波材料 雷达吸波材料是最重要的隐身材料之一，它能吸收雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。如日本研制的一种由电阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的宽频带高效吸波涂料，其中变换层由铁氧体和树脂混合组成，谐振层由铁氧体导电短纤维和树脂组成，在1～20吉赫的雷达波段上吸收率达20分贝以上。雷达吸波材料中尤以结构型雷达吸波材料和吸波涂料最为重要，国外目前已实用的主要也是这两类隐身材料。 结构型雷达吸波材料： 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