隐身技术与吸波材料

本科课程论文题目隐身技术与吸波材料院（系）化学学院专业应用化学课程材料化学学生姓名金露学号2011210521指导教师王宏里二○一三年一月隐身技术与吸波材料摘要：本文主要简单介绍了隐身技术的提出以及雷达原理。综述了吸波材料的原理及分类。最后对吸波材料进行了展望。关键词：多糖性质纳米材料应用绿色一、引言隐形技术（stealthtechnology）俗称隐身技术，准确的术语应该是“低可探测技术”（lowobservabletechnology）。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。二、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。美国空军参谋长甚至认为：“美国将来如果没有像JSTARS这样的系统是不会参战的”。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。三、雷达工作原理隐身技术和雷达技术，就是一种矛和盾的关系。隐身技术是随着雷达技术的发展而发展起来的。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。原理如图一：图一四、吸波材料1、概念及原理吸波材料：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。吸波原理如图二：图二要想对电磁波进行有效的吸收，必须满足一下两点：(1)使电磁波最大限度进入目标发射机接收机终端设备发射的电磁波反射的电磁波天线收发转换开关系统噪声R信号处理机数据处理机环境噪声＋电磁干扰折射波反射波入射波到材料内部，以减少电磁波的直接反射。(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。五、吸波材料分类按成型工艺和承载能力可分为两类：涂覆型吸波材料和结构型吸波材料;按吸波原理可分为：吸收型吸波材料和干涉型吸波材料；按损耗机理可分为：电阻型吸波材料、介电损耗型吸波材料和磁损耗型吸波材料。1、电阻型吸波材料1.1碳纤维优点：硬度高、高温强度大、热膨胀系数小、热导率高、耐蚀、抗氧化、质轻、吸收频带宽。缺点：连续碳纤维电阻率较低约10-2Ω·cm,是雷达波的强反射体,只有经过特殊处理的碳纤维才具有一定的吸波性能。短切纤维——相对连续纤维，它的电阻率较高;碳纤维含量——提高吸收率；化学改性——通过掺杂，改变碳纤维的电磁导率；排列方式——增加电导率；异性截面——异性截面增加了电磁波在材料中的散射。1.2碳化硅纤维优点：密度小、耐高温性能好、吸收频带宽、韧性好、强度大、电阻率高。1.3电子型导电高聚物电子型导电高聚物的优点：性能多样化、可控性、质量轻、具有很好的加工性、成膜性、成纤性、结构多样性、可与超微粒子复合形成金属络合物、掺杂/脱掺杂过程完全可逆等。2、介电损耗型吸波材料电介质型吸波材料的机理是依靠介质的电子极化、离子极化、分子极化等驰豫、衰减电磁波。钛酸钡是一种特殊的电介质,其极化强度与电场之间存在电滞效应,被称为铁电体,铁电体可以利用的吸收机制主要是漏电损耗和驰豫损耗。钛酸钡还具有很强的压电效应,即当晶体发生机械形变时会产生极化,而在相对的界面上产生异号的极化电荷,也可以利用来削弱介质内电场。3、磁损耗型吸波材料3.1金属铁微粉金属铁微粉吸波剂主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等吸收衰减电磁波，主要包括金属铁粉、铁合金粉、羰基铁粉等。金属铁微粉吸收剂具有较高的微波磁导率，温度稳定性好等优点，但是其抗氧化、抗酸碱能力差，介电常数大，频谱特性差，低频吸收性能较差，而且密度大。3.2多晶铁纤维多晶铁纤维具有很好的磁滞损耗、涡流损耗及较强的介电损耗，并且是良好的导体，在外界电场作用下，其内部自由电子发生振荡运动，产生振荡电流，将电磁波的能量转化成热能，从而削弱电磁波。3.3铁氧体铁氧体吸波材料的优点是涂层厚度薄、重量轻、稳定性好，具有吸收强、频带较宽及成本低的特点。但铁氧体吸波材料存在密度大、高温性能差等缺点。铁铅石型吸波材料的性能最好。这是因为六角晶系磁铅石型铁氧体具有片状结构,而片状是吸收剂的最佳形状;其次是它具有较高的磁性各向异性等效场,因而有较高的自然共振频率五、发展与展望1、发展能强吸收的吸波材料。2、发展能兼容米波、厘米波、毫米波及红外光等多波段的宽频吸波材料；3、发展质量轻、厚度薄不影响飞行器机动性能的吸波材料；4、发展具有耐高温、耐腐蚀等适应复杂环境的能力，并且具有较高的可维护性和较长使用寿命的吸波材料。参考文献：[1].张健，张文彦，奚正平等.隐身吸波材料的研究进展.2008,[2].黄婉霞,陈家钊,毛健,等.纳米级Fe3O4对电磁波的吸收效能研究[J].功能材料,1999,30(1):105-106.[3].HuangTao(黄涛),HuangYing(黄英),HeJinrui(贺金瑞).FiberReinforcedPlastics/Composites(玻璃钢/复合材料)[J],2003,(1):37[4].PengZhihui(彭智慧),CaoMaosheng(曹茂盛),YuanJie(袁杰)etal.JournalofAeronauticalMaterials(航空材料学报)[J],2003,23(3):58