军事科技--隐身材料物理与高新技术

隐身材料,内容,隐身技术的提出雷达工作原理简介吸波材料智能隐身技术,一隐身技术的提出,现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发展，对传统武器装备的战场生存构成的严重威胁。,在二次世界大战末期生产出SCR-584炮瞄雷达，使高射炮命中率提高了十倍,飞机压倒性的进攻力量受到雷达和防空系统的严重削弱。,越战期间，北越利用50年代的俄式地空导弹击落了190架美军的战机。,美空军在海湾战争中没有损失1架F-117战机。相比之下，美军有32架非隐形战机被伊拉克防空火炮或地空导弹击落。,1991年1月29日，JSTARS探测到一个伊军车队，随即把目标信息传送给战场空中指挥与控制中心，指挥战机实施攻击，摧毁了该车队61辆中的58辆。,JSTARS，美军军事新概念的产物，即“联合监视目标攻击雷达系统”，由波音公司707/300客机改装而成。,雷达舱,设备操作人员,美国空军参谋长甚至认为：“美国将来如果没有像JSTARS这样的系统是不会参战的”。,为了提高武器装备在战场上生存、突防和纵深打击能力，隐身技术应运而生。,隐身技术：降低目标的雷达、红外、激光的可探测信号特征，使之难以被探测、识别、跟踪和攻击。,隐身技术是随着雷达技术的发展而发展起来的。,隐身技术及材料研究始于第二次世界大战期间，起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯及日本等发达国家。,隐身技术和雷达技术，就是一种矛和盾的关系,F-117A,B-2,几个认识上的误区：,(2)需要全频段、全空域的隐身能力不但在技术上是无法实现的，实际上也是没有必要的，只要抓住主要矛盾，避开不利的实用环境。,二雷达工作原理简介,“活雷达”蝙蝠,雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信息的一种无线电技术。,反射的电磁波,发射的电磁波,雷达频率和电磁波频谱,常用220MHz-35GHz；实际3MHz-300GHz,雷达的分类,电磁波与物体的作用：反射、透射、吸收,雷达利用波的反射来探测物体,怎样才能让波不反射回去呢?,把入射的波吸收掉,三吸波材料,吸波材料：将电磁波转换为其他形式的能量（如机械能、电能和热能）而消耗掉的材料。,3.1吸波原理,入射波,反射波,折射波,要想对电磁波进行有效的吸收：,(1)使电磁波最大限度进入到材料内部，以减少电磁波的直接反射。,(2)电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电磁波进行有效的吸收和衰减。,3.2吸波材料的分类,按材料的成型工艺和承载能力,涂覆型吸波材料,结构型吸波材料,按吸波原理,吸收型,干涉型,按材料的损耗机理,电损耗型:介质的极化弛豫损耗,磁损耗型:磁滞损耗和磁畴共振,按研究的时期,传统的吸波材料:铁氧体、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等,新型的吸波材料:纳米材料、手性材料、导电高聚物、多晶纤维等。,3.3几种吸波材料,四智能隐身技术,4.1智能隐身材料的提出,传统的隐身材料已经不能满足隐身的要求,目标和背景的可探测性有差别，是各种探测系统能够从背景中发现和识别目标的基础。,红外成像图:,相对目标而言，背景是十分复杂并且不断变化的，为了减小目标和背景的可探测性有差别:,智能隐身材料：能从自身的表层或内部获取关于环境条件及其变化信息，进行判断、处理和做出反应，以改变自身的一种或多种参数，使其很好的与外界协调。其实是一种自适应的材料系统。,4.2智能隐身材料的定义,4.3智能隐身材料的应用,智能蒙皮可见光智能隐身红外智能隐身雷达波智能隐身,4.3.1智能蒙皮,定义：将不同电导率的多层薄膜连结在一起，获得功能上与分层介质吸波涂层类似的蒙皮结构，并将各种机载电子装置、传感器等嵌入蒙皮内，从而构成了智能蒙皮。,美国空军于1985年，首先提出了光纤智能蒙皮的概念和计划，这种光纤智能蒙皮内嵌入雷达、导航设备、目标搜索和各种传感器元件，使光纤数字电路遍布飞机机翼内，不仅可以隐身，而且灵敏度高、易操纵，并可自动校正飞行。,苏-30MKI,F-35,F-35正在等待安装碳纤维机身蒙皮,4.3.2可见光智能隐身,希望利用智能隐身材料制成涂层，达到真正意义上的变色龙隐身。,美国空军怀特实验室，研究了一种聚苯胺基复合材料，可用于调节飞机蒙皮的亮度和颜色。,美军科曼奇隐身直升机,智能化视觉隐身，使武装直升机成为一条“变色龙”，难以被敌方发现、跟踪和攻击，大大提升了自身的战场生存能力。,美军纳蒂克研究中心，研制的自动变色布，通过装在衣服上的微传感器作用，使这种布料可随地面和背景的变化而自动变色。,4.3.3红外智能隐身材料,美国陆军应用导电高分子电致变色材料制作士兵服装，使士兵能够在夜间不被敌人的探测器发现。可根据目标辐射出的红外线的特征，改变自身的参数，达到红外隐身的目的。,4.3.4雷达波智能隐身材料,英国谢菲尔德大学研制的自适应雷达波吸收材料，能够通过调节