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隐形壁画

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发布时间:2019-03-14     浏览次数:

  11月6日至11日,在珠海第十二届中国国际航空航天博览会上,光启发布集隐身、传感、结构、承载于一体的新一代隐身技术,展出战机、无人机、舰艇、导弹等尖端装备隐身解决方案,全方位展现超材料在隐身装备领域的独特应用价值。

  据悉,光启军用超材料隐身结构产品已在空军、海军、火箭军多个重点型号上研制应用,大幅提升了尖端装备的隐身性能,并从根本上解决了传统隐身装备维护困难的难题,增强了先进武器装备的对抗能力。业内专家分析认为,光启新一代隐身技术堪称“革命性隐身技术解决方案”,有望结束传统隐身技术借助涂层隐身的历史。

  据了解,随着电子信息技术高速发展及其在国防领域中的广泛应用,侦察技术手段已经实现了高技术化。精确制导武器的广泛应用,意味着战场目标“发现即可命中”,使武器装备系统、尖端设施、作战部队生存能力及作战效能受到严重威胁。伪装和隐身技术作为反侦察手段已成为战场上必不可少的部分。

  简单一点的来说,隐身技术就是根据电磁波的规律,然后针对雷达的工作原理,设计出的具有吸收雷达波的材料,或者设计出消除镜面反射和角反射的外形,以此来实现在雷达屏幕上消失的技术。

  现代隐身战机一般采用三种隐身方式:一,在飞机表面涂覆放射性同位素,其放射的高能粒子在飞机周围形成等粒子屏,可以吸收和屏蔽雷达波和红外辐射;二,采用各种类型的铁氧体涂层,有效减小飞机的雷达反射面积;三,采用先进复合材料和电磁波“吸收材料”组合而成的吸波结构材料制造飞机,更有效地减少飞机的雷达反射面积。

  隐身涂料是固定涂覆在武器系统结构上的隐身材料,按其功能可分为雷达隐身涂料、红外隐身涂料、可见光隐身涂料、激光隐身涂料、声纳隐身涂料和多功能隐身涂料。隐身涂层要求具有:较宽温度的化学稳定性;较好的频带特性;面密度小,重量轻;粘结强度高,耐一定的温度和不同环境变化。

  涂层隐形战机是将战机本身涂上隐形材料,因为吸波涂料附着力差,这种涂料涂在飞机表面的很容易造成损耗,每次长期飞行后都要加以修补,而新涂上的涂料要在一定温度、湿度的条件下固化,这大大提高了成本。

  据统计,一架飞机正常飞行1个小时后,他的维修时间是48小时,需要20个人维护。而在这些工作任务中,修补吸波材料占39%。另外吸波材料怕下雨,怕潮湿。下雨天气飞机表面弄湿以后其隐身性能大为下降,涂料易脱落。所以每次飞行完毕的飞机都要推回机库内存放。

  在飞行中,如果机身有裂痕就会引起其隐身性能急剧下降,战机本身的造价非常昂贵,而涂满隐身材料的战机的价值就不言而喻了。

  超材料是通过在材料关键物理尺寸上的结构有序设计,突破某些表观自然规律的限制,获得超出自然界原有普通物理特性的超常材料的技术。超材料是一个具有重要国防应用价值和广泛应用前景的前沿技术领域,将对未来武器装备发展和作战产生革命性影响。

  近年来,国内装备和新闻节目开始报道歼-20战机在隐身材料和涂装上的先进。比如,在一次节目中,将歼-20的简易机库与美国F-22战机“恒温恒湿豪华机库”做对比,显示中国战机的“不娇气”。

  原因有二:其一是中国在隐身涂料方面比西方的更加先进。F-22乃是F-35战机的隐身涂层,受外界环境影响较大容易脱落,所以必须要精心维护。中国在隐身涂料方面则与美国不同或者说比美国先进,所以在维护保养方面的更加方便,大大降低了成本。除了涂料方面的优势外,另一个原因就是中国隐身材料在超材料方面有了突飞猛进。

  回顾2016年的珠海航展,尖端隐身技术供应商—光启的展台前人声鼎沸,当时该公司推出的“红外隐身衣”引人注目。而在展台一隅不起眼的位置,很多不规则的模型却少人问津。其实,各种各样的超材料结构件才是这家公司的拳头产品,当时,该公司展出的有隐身桅杆、隐身机翼等。

  2018年3月5日,央视播出了第八集《大国重器》,节目首次披露,我国成为了世界上首个实现超材料(Metamaterial)量产的国家。目前而言,发展出的“超材料”包括:“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等。其中,“左手材料”是近年来世界范围内最受关注的超材料类型。“左手材料”可以在一定的频段下同时具有负的磁导率和负的介电常数,即可以对电磁波的传播形成“负的折射率”,这意味着该隐身材料不会让电磁波反射,也不是让电磁波吸收,而是引导被物体阻挡的电磁波绕着走,从而实现完美隐身。有此奇特的功能,这种材料将可以使我国的隐身无人机实现完全的隐身,令反隐身雷达彻底无计可施。

  超材料实现隐身与传统隐身技术的区别是,超材料使入射的电磁波、可见光或声波绕过被隐藏的物体,在技术上实现真正意义上的隐身。

  超材料因其独特的物理性能而一直备受人们的青睐,在尖端装备领域具有重大的应用前景。隐身是近年来出镜率最高的超材料应用,也是迄今为止超材料技术研究最为集中的方向,如美国的F-35战斗机与DDG1000大型驱逐舰均应用了超材料隐身技术。

  近年来,超材料在隐身、电子对抗、雷达等领域的应用成果不断涌现,展现出巨大应用潜力和发展空间。天线与天线罩是超材料的众多用武之地之一。国外众多实验表明,将超材料应用到导弹、雷达、航天器等天线上,可以显著降低天线能耗,提高天线增益,拓展天线工作的带宽,有效增强天线的方向性。

  目前,超材料技术已取得重要进展,如通过对气动外型、电磁性能和力学性能的定制化复杂设计,实现物理结构与电磁功能一体化的超材料隐身结构,已在飞机、航船、导弹隐身上得到应用;超材料吸波隐身功能材料,通过设计微结构、利用复杂微结构设计和材料改性,实现超材料在低频宽频的定制化材料、结构吸波功能,具有优异的低频宽频隐身性能,可做为舰船船身吸波隐身、甲板吸波隐身、贴覆式吸波隐身材料;利用超材料技术,设计制造具备高透波、低副瓣、低方向图畸变、高隐身性能的电磁窗,可用于导弹罩、机载天线罩;此外,利用超材料电磁调制技术制作的机载共形天线、弹载共形天线、舰载小型化天线,能够实现天线与平台共形安装,具备角域宽、覆盖范围广、兼备高辐射性能与高隐身性等优异特性。未来,超材料在电磁隐身、光隐身和声隐身等方面具有巨大应用潜力,在各类飞机、导弹、卫星、舰艇和地面车辆等方面将得到广泛应用,使军事隐身技术发生革命性变革。

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