超音速战斗机用雷达波隐身材料_雷达和隐身战斗机

超音速战斗机用雷达波隐身材料由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“雷达和隐身战斗机”。

北京航空航天大学（论文）

单位代码14系 学 号 13141038

超音速战斗机用雷达波隐身材料

院（系）名称 可靠性与系统工程院 专业名称 飞行器质量与可靠性 学生姓名 刘倩楠 学 号 13141038

2013年 11月 17日

北京航空航天大学（论文）

摘要

隐 身 技 术 是 指 为 减 少 航 空 器 受 雷 达、红 外、光 电、声 音 与 目 视 等 探 测 的 特 征而采用的专门技术。目前，最受重视且发展较快的隐身技术是雷达隐身技术。外形设计对隐身飞行器隐身性能的贡献只占2/3，另外1/3将由飞行器的隐身材料贡献，它可以降低被探测率，提高自身的生存率，是隐身技术的重要组成部分。因此隐身材料的发展与飞行器隐身性能的发展有着密不可分的联系。

隐身性的主要特点就是降低并控制这些明显的信号特征, 并使之达到综合平衡, 而不为敌所发觉和利用;其次, 隐身性已成为战斗的一种形式, 能使敌方的探测能力失效, 起到瓦解敌方杀伤链、打破其杀伤链所有环节的作用;从电子战角度而言, 减小雷达散射截面, 可视同增加了ECM 干扰发射机功率的效果, 从而对大大提高本机的电子对抗能力也大有裨益。关键词

超音速战斗机 雷达隐身材料 隐身飞机 雷达隐身材料发展应用

北京航空航天大学（论文）

目录

摘要---------------------1 目录---------------------2 引言---------------------3 1.雷达波隐身材料空天应用历史回顾---------3 1.1美国战机----3 1.2中国战机----4 2.材料分类-------------5 2.1寄生型雷达吸波材料--------------------6 2.1.1涂料型吸波材料-----------------6 2.1.2贴片型吸波材料-----------------7 2.1.3吸波腻子---------------------------7 2.2结构性雷达隐身材料--------------------7 2.2.1层合型吸收波复合材料--------7 2.2.2夹层型吸波复合材料-----------7 2.3几种典型雷达隐身材料结构形式----7 3.未来发展-------------8 3.1等离子体----8 3.2仿生技术----8 3.3微波传播指示-----------------------------8 结语---------------------9 参考文献---------------9 致谢---------------------9

北京航空航天大学（论文）

引言

隐形技术（stealth technology）俗称隐身技术，准确的术语应该是“低可探测技术”（low observable technology）。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。隐形技术是传统伪装技术的一种应用和延伸，它的出现，使伪装技术由防御性走向了进攻，有消极被动变成了积极主动，增强部队的生存能力，提高对敌人的威胁力。在苛刻的航空背景需求下使得航空用隐身材料成为隐身材料的研究重点。

1.雷达波隐身材料空天应用历史回顾

首次应用吸波材料是在第二次世界大战时期, 当时美国、德国和英国都曾在这一领域开展了广泛的工作。德国海军使用了名为Jumann和Weseh一Mat两种含碳雷达吸波材料, 用以防止部分露出水面的潜艇被盟军S波段ASV雷达发现。德国还将吸波材料用于装备飞机Horten HoIx。Gotha是早期采用吸波材料的第一架飞机, 它采用由两薄层浸塑料的层压板和锯末木炭和胶基体制的芯构成胶合板蒙皮。当它与飞机的其它部分常用的结构材料一起使用时, 可构成极小的雷达截面积。这些早期使用的吸波材料, 由于它们的重量和构成阻碍了其有效地用于战斗机上。美国洛克希德公司的A一12 是第一次大量使用吸波材料的飞机, 该机在外形和结构上均采取了隐身措施。它采用蜂窝夹芯结构型吸波材料用于A 一12 飞机的机身边缘、机身前缘和升降副翼, 同时采用了耐高温陶瓷插人件, 使机翼前缘连续, 气动力趋于完善。该机所使用的雷达隐身材料能承受M ~ 3 的飞行速度和31 5 ℃ 的表面温度, 但还不能作为主要结构材料。1990年美军入侵巴拿马，该机首次用于实战，但命中率很差。1991年海湾战争中，36架曾出击达1270次的F－117A隐形战斗轰炸机都没有被击中，并且都能准确地进行超低空投弹，轰炸了设防严密的伊军战略目标80个。在作战中不易被发现和攻击。

1.1美国战机

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。1981年开始制造原型机，1989年原型机试飞。是美国第二代隐形轰炸机绰号“幽灵”外形像一个飞镖。是世界上目前最贵的飞机。

F-22隐形战斗机 是美国洛克希德-马丁公司和波音公司联合研制的21世纪隐形战斗机。它的特殊设计同时兼顾了机动性和隐身性能，机载设备信息处理能力强大，并具有独一无二的超音速巡航能力.。

F-35隐形战斗机是美国最新研制的单座单发战斗机，该机长13.72米，翼展11米，空重10000—11000公斤，载油量6800—7200公斤，最大载弹量6000—7700公斤，最大起飞重量22500—23000公斤，作战半径1100公里，动力装置是普拉特·惠特

北京航空航天大学（论文）

尼公司的F119—PW—100 涡喷发动机。该机有空军型、海军型、陆战队型，其中F-35B战斗机是世界上第一架超音速垂直起降战斗机。

1.2中国战机

歼-20隐形战斗机于11日中午12时50分左右，进行首次空中飞行测试，13时05分降落。歼-31是沈阳飞机工业集团研制的最新一代（欧美旧标准为第四代，新标 准以及俄罗斯标准为第五代）双发中型隐形战斗机，代号“鹘鹰”，其采用双发、单座、固定双斜垂尾、无翼、蚌式进气道。

北京航空航天大学（论文）

2.材料分类

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。航空雷达隐身材料可分为寄生性隐身材料和结构性隐身材料。其中，寄生性隐身材料包括不同类型的涂层材料（如表1）、粘贴型片材及镀膜（如表2）。结构性隐身材料（如表3）主要类型有层合型吸波复合材料、夹层型吸波复合材料等。

北京航空航天大学（论文）

2.1寄生型雷达吸波材料

寄生型雷达吸波材料的主要类型为：涂料型吸波材料、泡沫型吸波材料、贴片型吸波材料、吸波腻子。除座舱透明件镀膜，寄生型雷达吸波材料主要是由吸收剂和胶粘剂两部分组成，其中吸收剂提供了吸波图层所需要的电性能，分文铁磁性和介电两类，而胶粘剂则是材料成膜或载体的物质，起粘接吸收剂及其他填料的作用，决定吸波图层的为、力学和耐环境性能。以塑料类、橡胶类胶粘剂为载体的隐身材料一般为贴片型；以树脂类胶粘剂为载体的隐身材料则是涂料型。

2.1.1涂料型吸波材料

吸波涂料主要由粘结剂和吸收剂组成一般用于与隐身飞机机体结构和系统有关的金属结构表面。

胶粘剂是涂料的成膜物质,是使涂层牢固粘附于被涂物表面上形成连续膜的主要物质;而具有特定电磁参数吸收剂是吸波涂料的关键,它决定了吸波涂料的吸波性能。

胶粘剂的选取应遵循以下原则[3]:1)对吸收剂纳入量大,比重轻;2)附着力强,柔韧性、耐冲击性好;3)耐温度变化、耐介质性能好;4)具有与吸收剂相符的介电常数。目前，国内外用于雷达吸波涂料的胶粘剂主要有橡胶型和树脂型两大类。吸收剂是决定吸波涂料性能的吸波主体，直接制约着隐身材料的研制水平与工程应用效果。其中研究比较成熟的吸收剂有：导电炭黑、羟基铁吸收剂、铁氧体吸收剂、金属及氧化物超细粉末、多晶铁纤维等。泡沫型吸波材料

泡沫型吸波材料是在聚氨酯海绵或硅橡胶中掺入特殊配方的碳粉或铁氧体粉制成的，根据吸波机理分为宽带吸收型，窄带谐振型材料两种。

北京航空航天大学（论文）

2.1.2贴片型吸波材料

贴片型吸波材料就是把吸收剂和基料混合后做成薄片，使用时把贴片粘贴于金属表面。

2.1.3吸波腻子

吸波腻子是由橡胶或树脂及硫化剂组成的膏状物。制备时分别制备基膏和硫化膏：橡胶或树脂中加入吸收剂和稀释剂混合后研磨均匀即为基膏；硫化剂与稀释剂混合后研磨均匀即为硫化膏。吸波腻子适用于信号源、雷达综合测试仪等电子设备上。能有效屏蔽2cm、3cm、5cm、10cm以及毫米波段电磁波。

2.2结构性雷达隐身材料

2.2.1层合型吸收波复合材料

层合型吸收波复合材料是一种可承载的宽频吸波复合材料，通常由透波层（面层）、损耗层（中间层）和反射层（底层）三个不同结构层次，多达十几层或数十层材料组成。透波层（面层）一般为玻璃纤维，芳纶纤维或石英纤维增强低介电损耗树脂基体；损耗层（中间层）可以是树脂基体中填充电磁损耗吸收剂或树脂本身具有较高的损耗，也可以是多层高低损耗层交替组成复合形式的中间层；反射层（底层）为碳纤维增强复合材料。

2.2.2夹层型吸波复合材料

夹层结构复合材料在飞机上早有应用，是以透波性能好、强度高的复合材料作为面板，其夹心为浸渍或填充有消耗介质的蜂窝、波纹或角锥结构，或是为浸渍有损耗介质的泡沫芯。夹层型吸波复合材料具有轻质、宽频吸收的特点，可在飞行器翼面前后缘结构上使用。

2.2.3吸波/承载复合结构（RAS）

吸波/承载复合结构（RAS）是具有实用价值的一种吸波复合材料结构形式。这种结构充分利用了复合材料的可设计性，将特定部位的承载要求和雷达信号特征的减缩有机结合起来，进行力学性能和电性能综合一体化设计。

2.3几种典型雷达隐身材料结构形式

1Salisbury屏幕和Dallenbach层

2多层电介质吸收体 3磁性吸收材料 4电路模拟隐身材料

5混合结构隐身材料和雷达吸波结构（RAS）6非镜面隐身材料

北京航空航天大学（论文）

3.未来发展

就目前来看美国的隐形兵器居世界领先地，俄罗斯不甘落后，积极发展先进的隐形兵器，除美、俄外，英、法、德、日和瑞典等国都在积极发展隐形兵器。各国也在探求新的隐身技术。

3.1等离子体

实验证明，用等离子气体层包围诸如飞机、舰船、卫星等的表面，当雷达波碰到这层特殊气体时，由于等离子体层对雷达波有特殊的吸收和折射特性，使反射回雷达接收机的能量很少。例如，应用等离体技术可使一个13厘米长的微波反射器的雷达平均截面在4～14吉赫频率范围内平均减小20分贝，即雷达获取的回波能量减少到原来的1%。美国休斯实验室已进行了这方面的实验。

3.2仿生技术

试验证明，海鸥虽与燕八哥的形体大小相近，但海鸥的雷达反射截面比燕八哥的大200倍。蜜蜂的体积小于麻雀，但它的雷达反射截面反而比麻雀大16倍。有关科学家们正在研究这些现象，试图采用仿生技术，寻求新的隐身技术。

3.3微波传播指示

这种技术是利用计算机预测雷达波在大气中的传播情况。大气层的变化（如湿度、温度等的变化）能使雷达波的作用距离发生变化，使雷达覆盖范围产生“空隙”（即盲区），同时雷达波在大气里传播时要形成“传播波道”，其能量集中于“波道内”，“波道”之外几乎没有能量。如果突防兵器在雷达覆盖区的“空隙”内或“波道”外通过，就可避开敌方雷达的探测而顺利突防。

北京航空航天大学（论文）

结语

纵观国外各类雷达隐身技术的研究和发展,基本贯穿了从总体设计角度入手, 以机体和上层建筑整形为主、涂敷雷达吸波材料为辅降低雷达反射截面的设计思想。目前我国空军战斗机已充分地借鉴和采纳了上述世界先进的雷达波隐身思想和技术,并已取得了较为显著的效果。如何把大型战舰设计成为各种信号特征都趋于较低水平的全隐身机, 将是们下一步需要重点思考和探索的方向, 使我国隐身超音速战斗机跻身世界先进水平之列。

参考文献

[1]刘世良, 隐身技术与隐身飞行器, 《中国航天》

[2]《航空材料学》 国防工业出版社 主编 康进兴 马康明

[3]《嗜血猛禽 隐形战机F-22》 吉林出版社 青木谦知（日）[4]《航空材料学》 北京航空材料研究院 上海科技出版社 [5]黄英, 结构吸波材料与飞行器隐身技术, 《战术导弹技术》

致谢

感谢老师指导，使论文才得以顺利完成，是您的言传身教，才使我日有所长，学有所成；感谢我的朋友，没有的他（她）的帮助。