航空飞行器的隐身衣——雷达吸波材料发展介绍

自人类社会进入21世纪，由于我国雷达信息技术的飞速经济发展，在未来进行局部战争中，飞机、导弹、舰艇等武器装备的生存与防御性能方面面临着一个极大的威胁。据统计，在各种可以对飞行器构成严重威胁的武器与设备中，雷达的威胁企业达到60％以上。隐身武器的研发与应用已经成为中国未来研究战争胜负的决定性影响因素。

隐身技术，即低可探测性技术，不是完全看不见的，而是通过飞机结构和材料的设计，降低了雷达的探测能力，降低了威胁雷达对我国飞机的探测距离。 以提高飞机的防御和攻击性能。 雷达的探测距离由雷达本身的性能、大气传播系数和目标雷达的反射截面积(RCS)决定,威胁雷达的探测性能和大气传播系数是不可控制的。 因此，只有减小目标雷达的截面积，缩短威胁雷达对我国飞机的探测距离，才能提高我国飞机的生存和防御性能。

降低以及雷达反射截面RCS通常由两种重要途径就是实现：1.外形隐身：通过对飞行器外形方面进行管理结构优化设计，避免由于飞行器外形没有出现对于任何一个较大提高平面和垂直领域交叉面，飞行器外形建筑设计为一种比较平滑企业过度发展曲线形体，以消除镜面反射和角反射。美国F-117战斗机属于中国典型的外形隐身飞机，为获得学生良好的隐身技术效果，机身被设计为多面体空间结构，使得这些反射的雷达波偏离接收工作方向，其雷达反射截面数据仅为0.01~0.001m2。虽然这种外形隐身功能可以极大地公司降低雷达反射截面，但过多的外形设计会直接影响研究飞机的空气混合动力汽车性能。F-117隐身飞机怪异的外形包装设计以牺牲自己一部分机动性能为社会代价，导致了其一旦被发现就很简单容易被击落；并且F-117的载弹量非常少，执行教学任务活动期间，还需要F-111对敌方网络通信服务系统需要进行环境干扰，掩护其行动，辅助作战需求计划的完成，致使作战方式成本不断增加，效率大大降低。这也可能导致了F-117的提前退役。第二代隐身飞机B-2隐身轰炸机在外形尺寸设计的基础上进行了大量应用了传统雷达吸波材料，在很大程度上降低了敌方探测雷达的回波。B-2的RCS仅为0.1m2，其隐身性能可与F-117媲美，而作战人员能力水平却与庞大的B-1B轰炸机类似。因此以雷达吸波材料质量进行学习辅助，可在确保我们飞机机动车辆性能的前提下才能拥有健康良好的隐身效果。第三代隐身飞机F-22综合运用平衡了隐身性能、超音速巡航、敏捷性、可靠性等特点，较好的解决了隐身外形与空气动力学的矛盾，并且在机体边缘和腔体内部使用了基于大量的吸波材料，结构模型表面也涂覆了吸波涂层，能够在较宽频带范围内最大吸收利用电磁波。

那么这些吸波材料是如何吸收雷达波的呢？与光波类似，雷达波在不同介质中传播时，也会发生反射、折射与透射。吸波材料就是要让电磁波在尽可能少地被反射与透射。要减少反射就需要电磁波在材料中传播的阻抗与其在自由空间的阻抗尽可能匹配，让电磁波尽可能多地进入材料；另一方面，减少透射，即要使得进入材料内部的电磁波尽可能多的被耗散吸收。不同的吸波材料有不同的吸收机理，大致可以分为以下几种：1.磁损耗型：源于磁性材料的磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等，可通过调控材料的磁导率调控吸波性能。2. 电导损耗型：主要是通过电磁场的变化在导电材料内部产生电流，从而将电磁能转化为热能。一般而言，导电材料的电导率越大，损耗能力越强。以碳材料为代表的电导损耗吸波材料在上世纪80年代就作为雷达吸波材料被广泛应用。二战时期，石墨就被填充进飞机蒙皮的蜂窝结构中吸收雷达波。3.介电损耗型：主要是依赖于电磁波在传播过程中，不同物质导电性能的差异，致使材料内部电子/原子核发生相对位移，引起了电荷的重新排布，从而将电磁能转化为热能。与电导损耗和磁损耗型吸波材料相比，介电型吸波材料具有更优异的抗氧化性和高温使用性能，主要代表为SiC陶瓷材料。

隐身飞机上进行应用可以适当厚度的吸波材料后，特定波长的雷达波在投射到材料以及表面时，材料两面反射的雷达波会发生干涉，从而影响相互抵消。B-2机体上喷涂的吸波油漆就利用了通过这种方式干涉相消的吸收机理。此外，近年发展出现了许多企业新型雷达隐身材料，如：特殊教育结构隐身材料、雷达智能隐身材料、等离子体隐身材料等，但由于信息技术管理成熟度与应用能力要求学生差距存在较大，尚处于不断研发及产业化初级阶段，个别国家实现数据应用的新型雷达吸波材料工程技术也尚未完全形成一个规模。

未来，战场环境越来越恶劣，隐身技术的研究还需要进一步深入，雷达吸波材料在吸波强度、吸波频率范围、重量和环境适应性等方面都需要改进。 目前，国内外对纳米材料、手性材料、智能材料和多频光谱等新型雷达吸波材料的研究已经展开。 强吸收宽带隐身材料是未来隐身材料的主要研究方向。