现代武器与材料隐形战斗机_国防现代化武器介绍

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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（RadarCro－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 Cro 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 cro 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AN/APG-77主动相控阵雷达、AIM-9X红外成像（IIR）空对空导弹、AIM-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。