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隱身涂料是固定涂覆在武器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的隱身涂料，按其功能可分為雷達隱身涂料、紅外隱身涂料、聲波隱身涂料、可見光隱身涂料、激光隱身涂料和多功能隱身涂料等。隱身涂層要求具有：較寬溫度的化學(xué)穩(wěn)定性；較好的頻帶特性；面密度小，重量輕；粘結(jié)強度高，耐一定的溫度和不同環(huán)境變化。光學(xué)隱身，主要是要求涂層的光譜反射特性與背景一致；紅外隱身，主要是要求涂層的熱紅外輻射特性與背景一致；而激光隱身和雷達隱身分別要求涂層對激光與雷達波具有低的反射特性。

 

雷達隱身涂料

 

雷達發(fā)射的電磁波碰到金屬材料時易感應(yīng)生成同頻電磁流并建立電磁場，向雷達二次輻射能量。雷達隱身技術(shù)的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計和吸波材料兩個方面。在材料隱身設(shè)計中，有兩個關(guān)鍵問題：一是如何讓入射波能夠最大限度地進入材料內(nèi)部而不被表面反射；二是如何讓進入材料內(nèi)部的電磁波能夠迅速地被材料吸收衰減。雷達隱身涂料就要最大限度地消除被雷達勘測到的可能性。

 

 

紅外隱身涂料

 

紅外隱身指的是熱紅外隱身3~5 μm和 8~14 μm，利用涂料實現(xiàn)熱紅外隱身的基本要求是涂層的紅外輻射特性與背景一致，一般通過測試涂層的紅外發(fā)射率進行研究。一般而言，紅外隱身可通過利用各種發(fā)射率的涂層對目標進行紅外迷彩設(shè)計來實現(xiàn)。中高發(fā)射率涂層一般容易制備，關(guān)鍵是制備低發(fā)射率涂層，而且低發(fā)射率涂層也有專門的隱身用途，它對一些武器的發(fā)熱部件具有明顯的降低表觀溫度作用。

另外，涂層的熱慣量也是研究涂層紅外隱身性能的一個重要參數(shù)。熱慣量是材料對溫度變化熱響應(yīng)的量度。材料熱慣量越小，在白天和晚上的表觀溫度相差越大；材料熱慣量越大，在白天和晚上的表觀溫度相差越小。為了實現(xiàn)全天候紅外隱身，涂層的熱慣量應(yīng)盡可能與背景材料的熱慣量一致。紅外隱身可用來對抗紅外熱像儀和紅外制導(dǎo)武器等。

激光隱身涂料

 

激光隱身的原理主要是基于激光測距機的測距方程，要實現(xiàn)激光隱身，消弱激光測距機的測距能力縮短其最大測程，必須降低目標對激光的反射率。目前，常用激光探測器的探測頻率主要集中在1.06 μm和10.6 μm兩個頻段。在此頻段激光隱身涂料具有高的摩爾吸收率，其化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能等綜合性能優(yōu)良，所以其應(yīng)用范圍很廣。如可見光、激光、紅外隱身技術(shù)需要涂料具有不同的顏色，對特定波長的激光和特定波段的雷達波強吸收，并具有各種高 低不同的熱紅外發(fā)射率。激光隱身經(jīng)常涉及一些相互矛盾的問題，如1.06 μm激光隱身要求的高吸收與近紅外綠色涂層隱身要求的高反射之間的矛盾、10.6 μm激光隱身要求的高吸收與8~14 μm熱紅外隱身要求的低輻射之間的矛盾等，這可以通過隱身的綜合設(shè)計來解決。但在研制隱身涂料時盡量追求激光隱身功能是一個發(fā)展趨勢。

 

吸波涂料

 

雷達吸波涂料主要包括磁損性涂料和電損性涂料。

磁損性涂料主要由鐵氧體等磁性填料分散在介電聚合物中組成。國外航空器的雷達吸波涂層大都屬于這一類。這種涂層在低頻段內(nèi)有較好的吸收性。美國Condictron公司的鐵氧體系列涂料，厚1 mm，在2~10 GHz內(nèi)衰減達10~12 dB，耐熱達500 ℃；Emerson公司的Eccosorb Coating 268E厚度1.27 mm，重4.9 kg/m²，在常用雷達頻段內(nèi)(1~16 GHz)有良好的衰減性能(10 dB)。磁損型涂料的實際重量通常為8~16 kg/m²，因而降低重量是亟待解決的重要問題。

電損性涂料通常以各種形式的碳、SiC粉、金屬或鍍金屬纖維為吸收劑，以介電聚合物為粘接劑所組成。這種涂料重量較輕(一般可低于4 kg/m²)，高頻吸收好，但厚度大，難以做到薄層寬頻吸收，尚未見純電損型涂層用于飛行器的報道。90年代美國Carnegie-Mellon大學(xué)發(fā)現(xiàn)了一系列非鐵氧體型高效吸收劑，主要是一些視黃基席夫堿鹽聚合物，其線型多烯主鏈上含有連接二價基的雙鏈碳-氮結(jié)構(gòu)，據(jù)稱涂層可使雷達反射降低80%。

 

鐵氧體吸波涂料

 

包括鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鋰鋅鐵氧體、鋰鈦鐵氧體和鋇系鐵氧體等，是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣的涂料品種。由于強烈的鐵磁共振吸收和磁導(dǎo)率的頻散效率，鐵氧體吸收材料具有吸收強、頻帶寬的特點，被廣泛用于隱身領(lǐng)域，如美國的SR-1高空偵察機上就使用了鐵氧體吸波涂層。近年來，研究的鐵氧體主要有六角晶系鐵氧體和尖晶石型鐵氧體。

 

羰基鐵吸波涂料

 

羰基鐵吸波涂料是一種典型的磁損耗型吸波涂料，具有吸收能力強、應(yīng)用方便等特點。但是由于羰基鐵吸收劑存在密度大，在涂料中體積占空比一般都大于40%，因此，導(dǎo)致這種吸波涂料仍存在面密度大的缺點。耐腐蝕多晶羰基鐵纖維吸波涂料已在F/A-18E/F和A/F-117X飛機上使用。

 

陶瓷吸波涂料

 

這類吸波劑具有比鐵氧體、復(fù)合金屬粉末等吸收劑密度低、吸波性能較好、可有效地減輕紅外輻射信號的特點。其中碳化硅是制作多波段吸波涂料的主要成分，有可能實現(xiàn)輕質(zhì)、薄層、寬頻帶和多波段，很有應(yīng)用發(fā)展前景。

 

超細金屬粉末吸波涂料

 

細化金屬超細粉末能使其組成粒子的原子數(shù)目大大減少，磁、電、光等物理性能發(fā)生質(zhì)的變化，磁損耗較大。用這種吸收劑制成的吸波涂料可以通過調(diào)節(jié)粉末的粒徑、含量和混合比例等來調(diào)節(jié)吸波涂料的電磁參數(shù)，以使其達到較為理想的吸波效果。

 

納米吸波涂料

 

目前納米材料作為隱身技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，易于實現(xiàn)高吸收、涂層薄、重量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等要求，是一種極具發(fā)展前景的高性能、多功能材料。據(jù)報道，美國研制的“超黑粉”納米吸波材料對雷達波的吸收率達99%；美國研制的寬頻微波吸波涂層材料是由膠黏劑和納米級微粉填料構(gòu)成。這類多層結(jié)構(gòu)具有很好的磁導(dǎo)率和紅外輻射率，對50 MHz ~ 50 GHz的電磁波具有良好的吸收性能。

 

納米材料是物理學(xué)上的理想黑體，納米氧化鋅粉、羰基鐵粉、鎳粉、鐵氧體粉以及鐵、鎳合金粉等都是優(yōu)良的電磁波吸收材料，不僅能吸收雷達波，而且能很好地吸收可見光和紅外線，用此配制的吸波涂料和結(jié)構(gòu)吸波材料，可以顯著改善飛機、坦克、艦艇、導(dǎo)彈、魚雷等武器裝備的隱身性能，將是今后隱身領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。

 

等離子體吸波涂料

 

等離子體吸波涂料是將放射性物質(zhì)涂覆在目標上，使目標表面附近的局部空間電離，形成等離子體來吸收電磁波的能量。此技術(shù)最大的特點就是不用改變裝備的結(jié)構(gòu)，只需利用等離子體發(fā)生器就可以實現(xiàn)隱身目的，且隱身效果非常好。目前，這種技術(shù)比較先進的國家是俄羅斯和美國。

 

 

多頻譜隱身涂料

 

這類涂料一般是指可見光、紅外及雷達兼容型隱身涂料。隨著先進紅外探測器、米波雷達、毫米波雷達、激光雷達等先進探測設(shè)備的相繼問世，隱身涂料正朝著能夠兼容米波、厘米波、紅外、激光等多波段電磁波隱身的多頻譜方向發(fā)展。近幾年，國外先進的多功能隱身涂料在可見光、遠紅外、8 mm和3 mm五波段一體化方面已取得一些進展。

 

其他新型材料

 

手性吸波材料

手性是指一種物質(zhì)與其鏡像不存在幾何對稱性，且不能通過任何操作使其與鏡像重合。手性吸波涂料是近年來開發(fā)的新型吸波材料。它與一般吸波涂料相比，具有吸波頻率高、吸收頻帶寬的優(yōu)點，并可以通過調(diào)節(jié)旋波參量來改善吸波特性，在提高吸波性能，擴展吸波帶方面具有很大潛能。

 

 

導(dǎo)電高聚物材料

 

這種材料是近幾年才發(fā)展起來的，由于其結(jié)構(gòu)多樣化、高度低和獨特的物理、化學(xué)特性，因而引起科學(xué)界的廣泛重視。將導(dǎo)電高聚物與無機磁損耗物質(zhì)或超微粒子復(fù)合，可望發(fā)展成為一種新型的輕質(zhì)寬頻帶微波吸收材料。

 

等離子隱身技術(shù)

 

等離子體是繼固體、液體、氣體之后的第四種物質(zhì)形態(tài)，被稱為物質(zhì)第四態(tài)。等離子體之所以有隱身功能，是因為它對雷達波具有折射與吸收作用。

 

利用電磁波與等離子體互相作用的特性來實現(xiàn)，其中等離子體頻率起著重要的作用。等離子體頻率指等離子體電子的集體振蕩頻率，頻率的大小代表等離子體對電中性破壞反應(yīng)的快慢，它是等離子體的重要特征。若等離子體頻率大于入射電磁波頻率，則電磁波不會進入等離子體。此時，等離子體反射電磁波，外來電磁波僅進入均勻等離子體約2mm，其能量的 86％就被反射掉了。但是當(dāng)?shù)入x子體頻率小于入射電磁波頻率時，電磁波不會被等離子體截止，能夠進入等離子體并在其中傳播，在傳播過程中。部分能量傳給等離子體中的帶電粒子，被帶電粒子吸收，而自身能量逐漸衰減。

 

隱身涂料試驗方法標準

 

目前僅有的隱身涂料行業(yè)及以上試驗方法標準為國家軍用標準GJB 2038A-2011《雷達吸波材料反射率測試方法》、GJB 2502.3-2006《航天器熱控涂層試驗方法第3部分：發(fā)射率測試》、GJB 5022-2001《室內(nèi)場縮比目標雷達散射截面測試方法》、GJB 5023.2-2003《材料和涂層反射率和發(fā)射率測試方法第2部分：發(fā)射率》、GJB 5892-2006《紅外輻射率測量方法》、GJB 8820-2015《電磁屏蔽材料屏蔽效能測量方法》。這些主要是隱身涂料反射率和發(fā)射率試驗方法標準，其他如隱身涂料的耐腐蝕性、耐介質(zhì)性、附著力等性能的試驗方法，基本上是借鑒國標中涂料的相關(guān)試驗方法，沒有形成隱身涂料獨立的試驗方法。

 

隨著科學(xué)研究的不斷深入，新的隱身涂料將不斷問世。同時，各種反隱身技術(shù)和手段正在積極發(fā)展之中。