现代武器与材料-隐形战斗机
雷达隐身技术的发展及应用

电子科技大学学报Journal of University of Electronic Science and Technology of China雷达隐身技术的发展及应用彭淼2013030304003电子科技大学微电子与固体电子学院电子科学与技术系成都四川610054擅要:在现代战争中,伴随高技术武器投入使用,雷达隐身技术的发展得到了迅速提升,并逐渐成熟,在各类武器装备研制中的应用也越来越多,可以预见在不远的未来,隐身技术必将有更好的发展与应用。
关键词:隐身技术;发展;应用1引言在现代战争中,雷达要在监视和搜索敌方的同时,不被敌方侦察和电子支援系统发现,来消除反辐射导弹和隐身目标的威胁。
从这一层面说,兼具隐身与反隐身特性的雷达才能在现代战场环境中立足。
海湾战争中,联合部队的第一轮打击几乎摧毁了所有伊拉克雷达。
在失去了雷达情报的劣势下,伊拉克的空军的作战能力基本丧失。
因此,雷达及其隐身特性已成为左右现代战争战局的重要因素之一。
此外,由于现代隐身技术被广泛应用于军事领域,雷达低可视目标就此出现,如美国的F-117A,B-2等。
当下雷达在确保自身隐蔽的同时,又要有足以侦测到敌方目标,这样雷达技术就面临了一个新课题——探索反隐身技术。
隐身技术的应用致使战场军事装备偏向隐身化。
由于各种精确制导武器和新型探测系统相继出现,隐身兵器变得越发重要,隐身技术得到各军事强国的积极研究,并取得了重大进展,部分已经投入战场,在战争中显示出巨大威力。
本文在这里加以探讨。
隐身技术,其实质是指运用各种技术、手段、措施来削弱、改变、降低兵器原有的声波、电磁波、辐射等信息特征。
其重点是缩减红外辐射功率和雷达反射功率等。
由于各种精确制导武器和新型探测系统相继出现,隐身技术的研发和应用取得了突破性进展,研制出隐身战斗机、隐身轰炸机、隐身舰船、隐身巡航导弹和隐身装甲车等。
隐身技术的迅速发展对战略和战术防御系统提出了严峻挑战,迫使人们考虑如何摧毁隐身兵器并研究反隐身对抗技术。
纳米技术-军事隐形要点

纳米材料制成的燃油添加剂,可节省燃油,降低 尾气排放。
2、提高常规武器的打击与防护能力。 运用纳米技术在产品中添加特殊性能的材料或在 产品表面形成一层特殊的材料,能产生出新的性能。 可以使易碎的陶瓷变得具有韧性,达到类似于铁的 耐弯曲性,或具有特殊的刚性。 把纳米技术用于武器制造,可大大提高武器弹头对 目标的穿透力和破坏力,也可提高武器装备的防护 能力,未来防弹装甲车可能产生使导弹滑落或弹回 去的奇迹。
纳米技术在军事中的应用
一、纳米技术应用于军事领域的科学依据 纳米技术的出现,标志着人类从微米层次深入到 原子、分子级的纳米层次,使人类最终能够按照自己 的意愿操纵单个原子和分子,以实现对介观世界的有 效控制。 纳米技术将开发物质潜在的信息和结构潜力, 使 单位体积物质储存和处理信息的能力实现一次飞跃, 在信息、材料、生物、医疗等方面导致人类认识和改 造世界能力的重大突破,从而给国民经济和军事能力 带来深远的影响。
铁氧体是一种粉末材料,成本低,吸波性能好,它主要依靠 自身自由电子的重排来消耗雷达波的能量,是隐身飞机上使用最 多的吸波涂层。 F-1l7、B-2、F-22 隐身飞机主要采用了铁氧体 吸波涂层。
涂覆型 雷达吸波材料 结构型
涂料(如铁氧体) 贴片(塑料、橡胶和陶瓷)
可用在飞机蒙皮,雷达天线罩等结构。碳纤维是最常用的结 结构型吸波材料具有承载和吸波的双重功能,这种复合材料 密度低,力学性能好,耐高温,比强度高,既能吸收红外信号又 构型吸波材料,它由碳纤维骨架和碳基体(碳粒、碳化硅粉等) 能吸收雷达波信号,具有隐身功能。 组成。 F-117的V形垂尾、F-22的机身和机翼蒙皮采用了此吸波材 料。
(2) 隐身材料
隐身材料是隐身技术最重要的一个方面,是实 现武器隐身的物质基础。 隐身材料隐身材料按波谱范围可分为声、红外 、可见光、激光、雷达隐身材料。
中国歼14

中国歼14"中国第四代重型歼击机歼14"鹰隼是一种全新的高性能、多用途、全天候的空中优势的战斗机。
飞机以重型、低成本为主导思想,以高性能、高生存力、高作战效能为设计目标,要求飞机有大推重比,非加力超音速巡航;具有中国特色的隐身性能;具有很高的敏捷性和失速机动性。
目前基本上确定有沈飞负责的设计方案。
第四代歼击机有三大设计特点:一是最大限度地增加了作战飞机在超音速状态下飞行的时间;二是大量采用隐形材料和技术;三是飞机的起降性能得到很大改善,其灵活性将彻底改变人们对歼击机的现有观念。
1、总体布局歼14"鹰隼"是单座双发、双V形垂尾翼、菱形进气道的纵向一体化三翼面的气动布局。
主要技术采用前掠式机翼,翼身融合的隐身设计,武器装载在机身的武器舱和推力矢量控制技术。
机体的36%由碳纤维复合材料制成,钛64约占24%,钛62222占3%,钢占16%,铝合金占16%,热塑性复合材料大于1%,其他材料(包括涂漆、座藏盖、机头雷达整流罩、轮胎、刹车片、密封材料、黏合剂、气体、润滑油和冷却剂等)占15%。
传统的钢和铝合金占的比重很小,而大量使用了钛合金和复合材料,这有利于提高飞机的隐身性和耐热性,减轻机体重量,增大机体强度。
飞机总长22米,翼展16.7米,机高5.05米,机翼面积65.6平方米,最大起飞重量31吨。
整个飞机的气动控制面多达14个。
2、发动机该机采用安装俄制2台АЛ-41Ф型(AL?41F)推力矢量发动机(推力196千牛),装有推力矢量喷口。
АЛ-41Ф型(AL?41F)推力矢量发动机在超音速时的不开加力推力增大了100%,加力推力增大了50%,零部件减少了40%,可靠性、维修性和后勤保障性比AL-37FU 提高了80%。
歼14并不追求极速性能,它的最大飞行速度仅为2.2马赫,而最大的巡航速度已经达到1.6马赫。
АЛ-41Ф型(AL?41F)推力矢量发动机的推力矢量可以为飞机提供俯仰控制,在战斗机进行滚转动作时,矢量喷管可以反向运动,提供反向推力。
新型纳米吸波涂层材料

contents •引言•纳米吸波涂层材料概述•新型纳米吸波涂层材料的制备方法•新型纳米吸波涂层材料的性能表征•新型纳米吸波涂层材料的应用研究•研究展望与挑战•参考文献目录引言03现有吸波材料存在的问题传统吸波材料通常具有重量大、吸波频带窄等缺点,难以满足现代武器系统的高性能需求。
01当前雷达技术发展的现状与困境随着雷达技术的不断发展,其频率越来越高,传统吸波材料已经难以满足高频率下的吸波需求。
02吸波材料在军事、航空航天领域的重要性吸波材料可以吸收、散射和干涉敌方雷达波,提高武器系统的隐身性能和生存能力。
研究背景与意义研究目的:针对现有吸波材料存在的问题,本研究旨在开发一种新型纳米吸波涂层材料,具有轻质、宽频带、高效等优点,以满足现代武器系统的需求。
研究内容纳米吸波材料的制备工艺研究:探索合适的制备方法,获得高质量的纳米吸波材料。
纳米吸波材料的性能表征:通过实验测试,对其电磁性能、力学性能等进行全面表征。
纳米吸波材料的优化设计:通过理论计算和仿真,优化材料的组成和结构,提高吸波性能。
010*******研究目的与内容纳米吸波涂层材料概述纳米吸波涂层材料通常由导电纳米材料、绝缘层和粘合剂组成,其中导电纳米材料是核心部分,用于吸收电磁波能量并将其转化为热能或电能。
根据使用场景和性能要求,纳米吸波涂层材料可分为导电型、绝缘型和复合型三大类。
绝缘型纳米吸波涂层材料以陶瓷、聚合物等绝缘材料为主,具有较高的绝缘性和耐高温性能,但吸收效率较低。
导电型纳米吸波涂层材料以金属纳米材料为主,具有较高的导电性和吸收效率,但耐高温性能较差。
复合型纳米吸波涂层材料则结合了导电型和绝缘型的优点,具有较高的吸收效率和耐高温性能。
01在军事领域,纳米吸波涂层材料可用于制备隐形战斗机、隐形导弹等武器装备,提高其隐身性能和作战能力。
在航空航天领域,纳米吸波涂层材料可用于卫星、空间站等航天器的电磁屏蔽和隐身技术,提高其安全性和生存能力。
新概念武器结课论文

新概念武器结课论文题目:隐身武器姓名:吴建班级:11042401学号:1104240144新概念武器结课论文吴健1104240144摘要新概念武器是相对于传统武器而言的高新技术武器群体,目前正处于研制和探索之中,它在原理、杀伤破坏机理和作战方式上,与传统武器有显著不同。
高技术的发展,正在引起军队武器装备的巨大变革,也为发展全新的非核武器开辟了广阔的前景。
不久的将来,会陆续研制成新的、更具有威力的武器系统,并将投入到战争中使用。
隐身技术在兵器上的应用,可以追溯到20世纪30年代,当时,荷兰研制出了一种雷达用的吸波材料,是为隐身技术的发轫。
20世纪60年代,美国空军把隐身技术成果应用在U-2、SR-71战略侦察机上,从此便拉开了隐形兵器研制生产的帷幕,各种隐形兵器悄然发展,由航空到陆地、海洋,先后有隐身飞机、隐身导弹、隐身火炮、隐身坦克、隐身舰船等浮出水面。
军事家预测,21世纪隐身兵器将成为战场上的主角,它将使侦察也反侦察斗争更加激烈,战争突然性增加关键词隐身、吸波材料、隐身飞机、隐身导弹、隐身火炮、隐身坦克、隐身舰船一、概念隐身武器是指采用了防止敌方雷达、红外、声纳、可兵器见光等有效探测的伪装技术的武器。
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,已经成为集陆、海、空、天、电磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最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(又称为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。
其主要包括雷达隐身、红外隐身、声隐身以及视频隐身等。
二、研发背景由于现代高技术战争实质上是一场信息战争, 信息的获取和及时传递, 对作战进程影响重大甚至决定战争结局。
因此, 隐身已成为作战保障的重要组成部分, 它在现代战争中举足轻重的作用已被大量战争实践所证实, 越来越引起世人瞩目。
在海湾战争和科索沃战争中, 伊拉克和南斯拉夫采用多种隐身措施对其武器装备、军事设施进行了周密、细致的伪装防护, 有效地抵御了多国部队的空袭, 证明了隐身是保存自己、掩盖作战意图和达到战斗突然性的重要手段, 具有其它军事技术难以替代的作用。
现代战斗机武器系统集成技术研究

现代战斗机武器系统集成技术研究在现代军事领域,战斗机的作战效能很大程度上取决于其武器系统的性能和集成水平。
随着科技的不断进步,战斗机武器系统的集成技术也日益复杂和先进。
战斗机武器系统的集成并非简单地将各种武器装备拼凑在一起,而是一个涉及众多技术领域的综合性工程。
它需要考虑武器的种类、性能、发射方式、控制机制以及与战斗机自身系统的兼容性等多个方面。
首先,武器的种类繁多,包括空空导弹、空地导弹、航空炸弹、机炮等。
不同类型的武器具有不同的作战用途和性能特点。
空空导弹是战斗机进行空中格斗的主要武器,其射程、速度、机动性和制导精度等性能指标直接影响着战斗机的空战能力。
空地导弹和航空炸弹则用于对地面目标的攻击,它们的威力、精度和打击范围是关键因素。
机炮虽然在现代空战中的作用相对较小,但在近距离格斗或对地攻击时仍具有一定的价值。
在武器性能方面,先进的战斗机武器系统需要具备高精度、高速度、大威力和强适应性等特点。
高精度可以确保武器能够准确命中目标,减少无效攻击;高速度能够缩短攻击时间,提高作战效率;大威力可以增强对目标的毁伤效果,增加作战的成功率;强适应性则使武器能够在不同的作战环境和条件下发挥作用,例如在恶劣天气、电子干扰等情况下仍能正常工作。
武器的发射方式也是武器系统集成的重要环节。
目前,战斗机武器的发射方式主要有内置式和外挂式两种。
内置式武器舱可以减少战斗机的雷达反射截面积,提高隐身性能,但对武器的尺寸和重量有一定限制。
外挂式武器则可以携带更多、更大的武器,但会增加战斗机的阻力和雷达反射信号。
因此,在武器系统集成时,需要根据战斗机的任务需求和隐身要求,合理选择武器的发射方式。
控制机制是战斗机武器系统的核心部分。
它包括武器的瞄准、发射控制和制导系统等。
现代战斗机通常配备先进的火控系统,能够实现对目标的快速搜索、跟踪和锁定,并根据目标的运动状态和战场环境,计算出最佳的射击时机和射击参数。
制导系统则可以确保武器在发射后能够准确地飞向目标,提高打击精度。
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。
超材料在隐身技术领域的应用
超材料在隐身技术领域的应用目录编者按 (1)1.超材料介绍 (1)2.超材料的隐身技术应用优势 (3)3.超材料的隐身技术军事应用进展 (4)4.超材料的隐身技术军事应用前景 (5)编者按超材料具备常规材料所不具备的超常物理性能,能够实现对光波、电磁波、声波的操控,由此带来武器装备性能的提升和设计自由度的拓展。
近年来,超材料在隐身技术领域的应用成果不断涌现。
作为提高武器系统生存与突防尤其是纵深打击能力的有效手段,超材料已成为立体化战争中最有效的突防技术手段。
1.超材料介绍超材料又名超颖材料,是指具有人工设计的结构、呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料,介于宏观与微观之间的介观微结构是超材料的基本组成单元。
它通过复杂的人造微结构设计与加工,实现了人造“原子”及其组合,可以改变原有材料对电磁场的响应。
超材料技术是一个跨学科领域,涉及电子工程、凝聚态物理、微波、光电子学、材料科学、半导体科学以及纳米技术等,其设计思想和方法成为发掘材料新功能、引领产业新方向、提高材料综合性能的重要手段,是继高分子材料、纳米材料之后新材料领域又一重大突破。
超材料是一个热门研究课题,尤其在涉及现代天线结构的领域更是如此。
今天我们就一起来认识一下。
超材料的简介超材料CmetamateriaD,其中拉丁语词根表示“超出、另类”等含义,因此一般文献中给出超材料的定义是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。
”指的是一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料。
简而言之,超材料是指能够实现自然界中未知特性的材料和结构的组合,是21世纪以来出现的一类新材料,其具备天然材料所不具备的特殊性质,而且这些性质主要来自人工的特殊结构。
超材料的设计思想是新颖的,这一思想的基础是通过在多种物理结构上的设计来突破某些表观自然规律的限制,从而获得超常的材料功能。
超材料的设计思想昭示人们可以在不违背基本的物理学规律的前提下,人工获得与自然界中的物质具有迥然不同的超常物理性质的“新物质”,把功能材料的设计和开发带入一个崭新的天地。
新材料在军事上的应用
新材料在军事上的应用摘要:通过新材料在军事领域中的应用介绍,分析了军用新材料对改善高技术武器装备物理性能和军事效能的作用,论述了物理学、新材料、军事三者之间相互影响、相互促进的密切关系,从而说明了物理学对现代军事高技术的发展起着举足轻重的作用。
新材料技术是介于基础科技与应用科技之间的应用性基础技术。
而军用新材料技术则是用于军事领域的新材料技术,这部分技术是发展高技术武器的物质基础。
目前,世界范围内的军用新材料技术已有上万种,并以每年5%的速度递增,正向高功能化、超高能化、复合轻量和智能化的方向发展。
常见的军用新材料技术:高级复合材料,先进陶瓷材料,高分子材料,非晶态材料,功能材料。
复合材料是指两种以上不同性质或不同结构物质组合而成的材料,通常由基体材料和增强剂构成。
如碳纤维复合材料,它是一种质轻、强度高的复合材料,主要以聚丙烯腈为原料,也可用人造丝、石油沥青或煤沥青为原料,具有强度高、刚度高、耐疲劳、重量轻等优点。
采用这种材料后,美国的 AV -8B 垂直起降飞机的重量减轻了27%。
F-18 战斗机减轻了 10%。
先进陶瓷材料是当前世界上发展最快的高技术材料,它已经由单相陶瓷发展到多相复合陶瓷,由微米级陶瓷复合材料发展到纳米级陶瓷复合材料。
先进陶瓷材料主要有功能陶瓷材料和结构陶瓷材料两大类。
其中,在结构材料中,人们已经研制出氮化硅高温结构陶瓷,这种材料不仅克服了陶瓷的致命的脆弱性,而且具有很强的韧性、可塑性、耐磨性和抗冲击能力,与普通热燃气轮机相比,陶瓷热机的重量可减轻 30%,而功率则提高 30%,节约燃料 50%。
高分子材料又称高分子化合物或高分子聚合物,是由单体聚合而成的分子量较高的化合物,其分子量高达几千几百万。
塑料、合成橡胶、合成纤维是当今三大有机合成高分子材料。
高分子化合材料除在武器装备中大量使用外,还可以代替高强度合金用于军用飞机,可大大减轻其重量,同时,高分子材料也广泛用于粘结兵器部件,尤其是非金属比例较大的火箭导弹部件。
F22热利用热管理资料
F-22资料F-22猛禽(F-22 Raptor)是由美国洛克希德·马丁、波音和通用动力公司联合设计的新一代重型隐形战斗机。
现在是唯一在服务的“第五代战斗机”。
它将成为21世纪的主战机种。
主要任务为取得和保持战区制空权,将是F-15的后继型号。
F-22是美国于21世纪初期的主力重型战斗机,它是目前最昂贵的战斗机。
它配备了主动相控阵雷达、AIM-9X近程空对空导弹、AIM-120C中程空对空导弹、向量推力引擎、先进整合航电与人机接口等。
在设计上具备超音速巡航(不需要使用后燃器维持)、超视距作战、高机动性、对雷达与红外线隐身性(隐身)等特性。
据估计其作战能力为现役F-15的2到4倍。
将会在较长的一段时间里成为世界重型战斗机的霸主。
研发F-22的的技术也同时应用到了F-35“闪电Ⅱ”(Lightning II)身上。
开发历程本计划原称作先进战术战斗机(Advanced Tactical Fighter,ATF)1971年美国战术空军指挥部提出的下一代战机的研发计划。
这个计划带动诸多1970年代的小型研究计划,美国空军原先打算于1977年到1981年之间以两组原型机进行试飞,可惜因预算不足而取消。
当年美国战机的设计重点是对地攻击为第一优先,只要求空战时有足够自卫的能力。
1979年时,美国空军将对地攻击和空战性能的重要性提升到同一层次。
1982年美国空军面对苏联战斗机的快速发展,以及美国空军准备使用F-15E与F-16担任对地攻击的任务、F-117进入试飞阶段,对地攻击的需求已经不是那么重要。
当年10月,最终定案的计划正式在最后一次公开会议上提出。
ATF的技术要求将以下五个特点集在一架飞机上,即低可侦测性(隐身性)、高度机动性和敏捷性、不需使用后燃器即可作超音速巡航(而不是只满足于以往使用后燃器短时间超音速冲刺)、有效载重不低于F-15和具有飞越包括第三世界战区在内的所有战区的能力。
面对如此先进的设计要求,F-22必须采用一切已有的世界级航空顶尖技术。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
现代武器与材料
---------隐形材料在隐形战机中应用
所谓隐身飞机(stealth aircraft ),就是利用各种技术减弱雷达反射波、红外辐射等特征信息,使敌方探测系统不易发现的飞机。
目前,飞机隐身的方法主要有以下三个方面:一是减小飞机的雷达反射面,从技术角度讲,其主要措施有设计合理的飞机外型、使用吸波材料、主动对消、被动对消等;二是降低红外辐射,主要是对飞机上容易产生红外辐射的部位采取隔热、降温等措施;三是运用隐蔽色降低肉眼可视度。
隐形技术的发展最早开始于第二次世界大战时的德国。
著名的隐形飞机有F117夜鹰,B2幽灵,F22猛禽和F35闪电等。
世界上并没有完全意义上的隐形飞机,没有可以完全无法被侦测到的飞机。
隐形飞机通常只是通过一些特殊的设计和设备来降低飞机被侦测到的机会或减少飞机能被侦测到的距离。
隐形飞机还是可以被侦测到的,除了用雷达侦测外飞机本身发出的热量,声响或飞机发出的其它信号都可以用定位隐形飞机。
隐身技术是指在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性,使其在一定范围内难以被发现的技术。
在现代战争中,雷达是探测目标的最可靠方法,因此,雷达隐身技术是隐身技术的重点。
雷达隐身技术的核心是降低目标的雷达散射截面积RCS(RadarCross -Section),其技术途径主要有两条:一是通过目标的外形设计降低*“;二是目标应用吸收雷达波的材料,即雷达吸波材料。
目标的外形设计不仅受到战术技术指标的限制,而且使目标的生产制造难度大、耗资多,所以研究和开发高性能的雷达吸波材料成为各国军事技术领域中的一个重大课题。
雷达是利用无线电波发现目标,并测定其位置的设备。
由于无线电波具有恒速、定向传播的规律,因此,当雷达波碰到飞行目标飞机、导弹等时,一部分雷达波便会反射回来,根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。
由此可见,飞机要想不被雷达发现,除了超低空飞行避开雷达波的探测范围外,就得想办法降低对雷达波的反射,使反射雷达波弱到敌人无法辨别的地步。
这里有一个衡量飞行器雷达回波强弱的物理量:雷达散射截面积(英文名称Radar Cross Section,缩写为RCS),是指飞机对雷达波的有效反射面积,雷达隐身的方法便是采用各种手段来减小飞机的RCS。
例如美国的B-52轰炸机的RCS大于100平方米,很容易被雷达发现,而与其同类的采用了隐身技术的轰炸机B-2的RCS约为0.01平方米,一般雷达很难探测到它。
目前用来减小飞机RCS的主要途径有:采用隐形材料技术隐形材料通过吸波、透波、改变雷达波长三种措施而减少RCS,改变雷达波长技术是指隐形技术材料能将射入其表面的雷达波变换波长后再反射回去,使雷达接收不到自己发出的回波信号。
透波材料技术是材料对电磁波“透明”的技术,透波材料对于电磁波既不反射也不吸收,而是使电磁波穿过材料。
如碳纤维玻璃钢材料技术。
吸波材料是夹在非金属透波材料中的复合材料,其吸波原理通常是以下三类:一是雷达波作用于材料时,材料产生电导损耗,高频介质
损耗、磁滞损耗等,使电磁能转化为热能散发掉;二是使雷达波在材料表面的反射波能量分散到目标表面的各个部分,减少雷达接收天线方向上散射的电磁能;三是使雷达波在材料表面的反射波与进入材料后在材料底层的反射波叠加产生干涉相消,主要是,一是改变飞机的外形和结构,二是采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料。
目前,隐形飞机主要是应用雷达吸波材料和雷达透波材料两种。
雷达吸波材料的工作原理
雷达吸波材料(RAM, radar absorbing material)是指能有效吸收入射雷达波,使目标回波强度显著衰减的一类功能材料。
雷达吸波材料主要依靠材料吸收电磁波,降低目标的回波强度,实现减小目标雷达散射截面(RCS, radar cross section)的隐身效果。
雷达是探测敌方目标的有效手段之一,特别是对飞行器的探测尤为可靠。
雷达发射的电磁波具有恒速、定向传播的特点,根据反射波判断目标的方位。
雷达隐身技术可使武器的目标特征散射信号减弱到最小限度。
雷达吸波材料的分类
雷达吸波材料是隐身技术中必不可少的组成部分,按其成型工艺与承载能力,分为涂敷型和结构型两大类。
涂敷型吸波材料根据吸收剂的不同分为铁氧体吸收材料、金属微粉吸收材料以及多晶铁纤维吸收材料等。
结构吸波材料既可承受载荷,减轻结构重量,提高有效载荷,又能吸收雷达波,已成为隐身材料重要的研究方向,受到各国研究人员的高度重视。
结构吸波材料按吸波机理分为介电损耗型和磁损耗型两大类,其中磁损耗型吸波材料的质量重、密度大,介电损耗型吸波材料质量轻、密度小。
结构吸波材料中常用的纤维有玻璃纤维、Kevlar纤维、碳纤维和碳化硅纤维等。
雷达吸波材料的应用
F-117是美国空军隐身攻击机,也是世界上第一种可正式作战的隐身战斗机,其设计目的是凭隐身性能突破敌火力网,压制敌防空系统,摧毁严密防守的指挥所、战略要地、工业目标,它还可执行侦察任务。
F-117A是美国前洛克希德公司研制的隐身攻击机。
设计始于70年代未,1981年6月15日试飞成功,次年8月23日开始向美国空军交付,共向空军交付59架。
F-117A服役后一直处于保密之中,直到1988年11月10日,空军才首次公布了该机的照片,1989年4月F-117A在内华达州的内利斯空军基地公开面世。
F-117A自装备部队以来参加了入侵巴拿马、海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争等多次实战行动,战果显著。
2008年退出现役。
F-35隐身战斗机是一款由美国洛克希德·马丁公司设计生产的单座单发动机多用途战机,是美军的“通用低成本轻型战斗机”和“联合先进攻击技术”的新战机理念在洛克希德·马丁公司研制的X-35上的体现,并命名为F-35联合打击战斗机(JSF)。
除美国外,世界上还有8个国家参与合作,研制费用达2000亿美元,
F-22“猛禽”(英语:F-22 Raptor)是一种由美国洛克希德〃马丁、波音和通用动力等公司联合为美国空军设计的重型隐身战斗机,主要任务是取得并确保战区的制空权。
目前唯一现役的第五代战斗机。
它配备了A N/A PG-77主动相控阵雷达、A IM-9X 红外成像(IIR)空对空导弹、A IM-120C/D中程空对空导弹、二维F119-PW-100推力矢量引擎、先进整合航电与人机界面等。
在设计上具备超音速巡航(不需使用加力燃烧室)、超视距作战、高机动性、对雷达与红外线隐身等特性。
据估计其作战能力为F-15的二到四倍。
B-2隐形战略轰炸机是冷战时期的产物,由美国诺思罗普公司为美国空军研制。
1979年,美国空军根据战略上的考虑,要求研制一种高空突防隐形战略轰炸机来对付苏联90年代可能部署的防空系统。
1981年开始制造原型机,1989年原型机试飞。
后来对计划作了修改,使B-2轰炸机兼有高低空突防能力,能执行核及常规轰炸的双重任务。
在海湾战争及科索沃战争中,美国F2117战斗机执行了几千架次的空袭任务,却只损失了1架飞机,而B22隐身轰炸机从美国本土长途奔袭到科索沃执行轰炸任务却未受丝毫威胁,主要是因为隐身技术的应用最大限度地保护了飞机。
隐身技术在提高现代兵器的突防能力与生存能力方面发挥着重要的作用,引起世界各军事大国的高度重视,为此,竞相研制并开发出具有优异隐身性能的武器装备。
纳米吸波材料
近年来,随着先进红外紫外探测器、毫米波段雷达等新型先进探测器的相继问世,对原有的飞机隐身技术提出了新的、更严峻的挑战。
一种类型的材料已很难满足飞机隐身技术所提出的“薄、轻、宽、强”的综合要求,而是需要将多种吸波材料进行多种形式的复合来获得最佳的隐身效果。
在复合材料中,通常有一相为连续相,称为基体;另一相为分散相称为增强材料。
纳米功能复合材料是指由2 种或2 种以上的物理或化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料,其中至少有一种在一维方向是处于纳米级的微粒、晶粒、薄膜或纤维。
这种纳米级的微粒、晶粒、薄膜或纤维必须具有与普通大尺寸物质所不同的奇特性质,而由这些物质组成的复合材料通常称之为纳米复合材料。
这种复合材料由于具有某些奇特功能,因此又称之为纳米功能复合材料。
纳米吸波复合材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其他形式能量的一类纳米功能复合材料。
纳米吸波材料主要分为;
结构型纳米吸波复合材料
结构型纳米吸波复合材料结构型纳米吸波复合材料是将吸收剂分散在由特种纤维(如石英纤维、玻璃纤维等)增强的结构复合材料中所形成的结构复合材料,它具有承载和吸收雷达波的双重功能。
涂敷型纳米吸波复合材料
通常是吸收剂与粘结剂混合后涂敷于目标表面形成吸波复合涂层。
将这种涂层涂敷于目标表面即可制成涂敷型纳米吸波复合材料,目前研究较多的多层涂敷型吸波材料是由电损耗和磁损耗材料复合而成的2层和3 层吸波涂层
现代飞机的隐身技术,除了采用热红外线和自身电磁隐身方法外,主要手段是使用新型的吸波材料。
纳米吸波复合材料正被作为新一代隐身材料加以研制,纳米吸波复合材料按其材料成型工艺和承载能力可分为结构型和涂敷型2种,结构型纳米吸波复合材料和涂敷型纳米吸波复合材料。
在当前战争中,雷达仍是探测目标的最可靠方法之一。
目前,针对雷达的隐身技术途径主要是利用雷达吸波材料对雷达波进行吸收或是减少对它的反射。
所以各国普遍重视对吸波材料的研究与开发,它的发展及使用对未来战争的胜败将具有很大的意义。