谢明亮隐形技术

材料成形工程,隐形技术与隐形材料,姓名：谢明亮学号：12721400,林柳兰老师,中国隐形护卫舰,中国首架隐形战机,中国国产第四代隐形战机歼20今年1月以半公开的方式高调首飞，震撼世界。,国产歼二十隐形战机首飞成功,隐身技术,隐身技术的概念：隐形技术俗称隐身技术，准确的术语应该是“低可探测技术”。即通过研究利用各种不同的技术手段来改变己方目标的可探测性信息特征，最大程度地降低对方探测系统发现的概率，使己方目标，己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。,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了10cm的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。,雷达舱,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。,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。,F-117A,B-2隐形轰炸机,认识上的误区(1)隐身是完全“看不见”隐身技术只是缩短探测器的有效作用距离，有效压缩敌方反应时间，增加自身战场生存能力和作战能力。(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。,隐身材料,隐身材料简介：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：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。,声隐身材料：包括消声材料，隔声材料，吸声材料及（消声、隔声、吸声）的复合体，主要用于新一代潜艇。,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。其中尤以结构型雷达吸波材料和吸波涂料最为重要。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，具备复合材料质轻、高强的优点，又能较好地吸收或透过电磁波，已成为当前隐身材料重要的发展方向。,近年来，复合材料的高速发展为结构吸波材料的研制提供了保障。新型热塑性PEEK（聚醚醚酮）、PES（聚醚砜）、PPS（聚苯硫醚）以及热固性的环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和异氰酸酯等都具有比较好的介电性能，由它们制成的复合材料具有较好的雷达传输和透射性。采用的纤维包括有良好介电透射性的石英纤维、电磁波透射率高的聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、陶瓷纤维，以及玻纤、聚酰胺纤维。碳纤维对吸波结构具有特殊意义。,雷达吸波涂料主要包括磁损性涂料、电损性涂料。（1）磁损性涂料主要由铁氧体等磁性填料分散在介电聚合物中组成。这种涂层在低频段内有较好的吸收性。（国外航空器、降低重量）（2）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。（厚度大、B-2用）,插入章节：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。,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,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。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。,介质对电磁波的反射系数为：,Z和Z0分别是介质的特性阻抗和自由空间的波阻抗,（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。,tanD=tanDE+tanDM=Ed/Ec+Ld/Lc,能量损耗:,DL为感应电场D相对于外加电场的滞后相位；DM为感应磁场B相对于外加磁场的滞后相位；Ed为在外加电场下，材料的电偶极矩产生重拍引起的损耗的量度；Ld为在外加磁场下，材料的磁偶极矩产生重拍引起的损耗量度；Ec和Lc分别为材料在电场和磁场作用下产生极化和磁化的程度。,红外隐身材料：热红外隐身材料中最重要的品种，有坚固耐用、成本低廉、制造施工方便，且不受目标几何形状限制等优点一直受到各国的重视，是近年来发展最快的热隐身材料。主要有单一型和复合型两种。单一型红外隐身材料导电高聚物材料重量轻、材料组成可控性好且导电率变化范围大，因此作为单一红外隐身材料使用的前景十分乐观，但其加工较困难且价格相当昂贵，除聚苯胺外尚无商品生产。,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。（1）涂料型隐身材料；（粘结剂和填料）（2）多层隐身材料；（一般有微波吸收底层和红外吸收面层组成）（3）夹芯材料；（面板一般为透波材料,芯为电磁损耗材料和红外隐身材料）,可见光隐身材料：通常由铝粉、多属氧化物粉和有机物复合而成，或由掺杂的半导体材料构成，可形成与背景颜色相匹配的迷彩图案，满足可见光隐身的要求。激光隐身材料：用来对抗激光制导武器、激光雷达和激光测距机，要求这些材料对激光的反射率低可吸收率高。,智能隐身技术,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:,智能隐身材料的定义：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。,智能隐身材料系统原理图,信号传感器,信号处理系统,信号转换器,背景,信号采集系统,微处理机,信号处理器,信号处理与控制子系统,目标可探测性生成系统,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,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保型雷达、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,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,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。,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，能够通过调节电压，使得吸收体中每层导电聚合物的电阻可调节，实现了反射率、吸收峰不同频率下可调的目的，使得在很宽的频带内具有很强的隐身能力。,智能隐身材料的优点：(1)隐身能力强(2)威胁预警(3)健康评估和寿命预测,研究前景展望,对隐身材料来说，对某种探测手段的隐身性能好，往往对另一种探测手段的隐身性能就不好。例如，对激光探测的隐身性能好，一般对红外探测就不能隐身，这就是隐身材料的相容性问题。为解决这一问题，需要研制兼容型隐身材料，如雷达波、红外兼容隐身材料，红外、激光兼容隐身材料，雷达波、红外、激光等多种兼容的隐身材料等。,自强不息,美国前总统尼克松亲自为周总理脱大衣，时间：1972年2月