隱身復合材料的研究與展望 zund XL-1200-磁鐵台中雕刻裁切加工－吳婕妤焦點新聞熱搜

當今的戰爭是技術的戰爭，是電子的戰爭，像以前那樣短兵相接、拼刺刀的時代應經過去了。基于復合材料優良的綜合性能，在現代隱身武器中隱身復合材料得到到了廣泛的應用，并使隱身武器的性能大大提高。
美國代隱身飛機F-117A主要是通過以多面體為特征的隱身外形和吸波涂料達到隱身目的，這導致飛機氣動外形差，寄生重量增加。因此F-117A的大時速只有900k m/h，飛行中振動嚴重，機動性能差。新型隱身飛機通過改善飛機外形和大量采用復合材料及隱身復合材料使飛機性能大大提高。美國B-2隱身轟炸機大量采用了隱身復合材料。其大型的機翼蒙皮采用具有吸波性能的S2玻璃纖維、芳綸纖維及碳纖維等多種纖維混雜復合材料制作，除具有吸波作用外，還提高了外形的整體性，減少了對接縫隙和鉚釘引起的雷達波散射。與金屬相比，降低了大型復雜外形蒙皮的制造難度。同時機翼中還大量采用了吸波性能的蜂窩夾層結構，使透射到結構內部的雷達波被吸收。F-22隱身飛機復合材料用量達到整機重量的26%。其中機翼前后緣、平尾及后機身下蒙皮采用了復合材料夾層吸波結構。美國研制的“科曼奇”偵查攻擊二用隱身直升機大部分主體采用隱身復合材料及夾層隱身復合材料，旋翼采用透波復合材料制作。此外飛機底部采用了兼有隱身及抗墜毀能力的復合材料。一、.隱身技術的分類按照探測信號種類的不同，隱身技術可以分為：雷達隱身、紅外隱身、聲納隱身、磁隱身及其他（可見光、激光等）隱身技術。按照降低信號發射特征的方式可以分為被動隱身技術、主動隱身技術和智能隱身技術等類型。被動隱身技術是指隱身結構被動地吸收某一頻率范圍的探測信號，而不區分實際探測信號的具體頻率、入射角及其他信號特征；主動隱身技術（有源對消）是指隱身結構通過對探測信號的分析，輻射出與探測信號相位相反，頻率、波形、振幅及極化方向相同的信號波以抵消探測信號回波。這種方法更具有通用性，但技術難度及復雜程度高；智能隱身技術是指隱身結構能夠根據探測信號的頻率及入射角等特征，自動調整結構的電磁參數，對探測信號形成吸收峰。由于只針對探測信號的頻率進行選擇性吸收，可以形成很大的吸收峰。同時智能隱身還可以進行選擇性透波：當需要接收有用信號時，通過人為控制使吸波材料導通；當不接收信號時，使吸波材料吸收。在實戰中，雷達及紅外探測器應用比例大。雷達、紅外探測器在海、陸、空戰都有應用，聲納及磁異常探測器主要用于海戰。因此隱身技術的主要研究對象是針對雷達波及紅外輻射的隱身技術。目前，大部分具有隱身功能的飛機、艦船及其他武器主要采用的是被動隱身技術。主動隱身技術和智能隱身技術由于技術難度大、復雜程度高，目前尚不成熟，應用較少或處于研究階段。二、隱身材料的介紹雷達隱身材料是早采用的隱身技術。它是指能夠使入射的雷達波能量發生衰減、吸收并轉變成其他能量形式的材料，即雷達波吸收材料（RAM: radar absorbing materials）。吸波材料的范圍很廣，吸波機理及應用形式也有很大差異。簡單的方法是吸波材料與基體材料按一定比例混合后涂敷在飛機表面，吸收入射雷達波，即吸波材料。吸波材料是早采用的隱身材料和隱身技術。隨著新型隱身飛機的不斷出現，隱身材料也在不斷提高，種類不斷增減，各種復合的隱身材料迅速發展。借助計算機輔助設計及隱身復合材料的吸波結構，隱身材料吸收頻帶寬度和吸波性能不斷提高，功能也由單純吸波發展為承載與吸波結合，甚至能夠智能化，工藝性和耐久性能也在不斷提高。2.1吸波材料的分類吸波材料涉及的種類很多，早用作吸波材料的是一些鐵氧體粉末、鐵粉、鋁粉、銀粉、碳黑等。目前吸波材料除了上訴這些材料外，還有有機高分子金屬鉻合物、導電高分子材料、放射性同位素、視磺基席夫堿鹽、基席夫堿有機高分子金屬鉻合物、手征材料、碳化硅纖維及陶瓷、碳化硅晶須、純鐵晶須、鐵氧體晶須、氰酸鹽晶須、混雜纖維、非晶態金屬及各種納米吸波材料。2.1.1磁損耗型和介電損耗型：按電磁波損耗類型的不同吸波材料可以分為磁損耗型及介電損耗型。磁損耗型主要是一些鐵磁性金屬及各種鐵氧體材料、高分子鉻合物。如：N i-Zn、Ni-Mg-Zi、Mn-Zi、Co-Ni-Zn、Mg-Cu-Zn、Li-Cd等鐵氧體，羧基鐵，鐵磁性金屬粉末、纖維及晶須以、視磺基席夫堿有機高分子金屬鉻合物等。介電損耗型吸波材料主要包括碳粉、石墨粉、鋁粉、銀粉、各種導電高分子聚合物、碳化硅（纖維、粉末、陶瓷晶須等）、混雜纖維、金屬纖維及視磺基席夫堿鹽等。2.1.2手征吸波材料：手征吸波材料是一種新型的吸波材料，已對手征材料界面的電磁波反射及衍射進行了詳細研究。手征是指結構單元不能通過旋轉和平移與其鏡像完全重合的特征，如人的雙手。手征介質中只能傳輸圓形極化的電磁波，當線性極化的電磁波入射到手征介質中時，電場和磁場會發生旋轉，可以達到吸收電磁波的目的。自然界中存在手征體幾何尺寸很小，只能使光波發生旋轉，即通常所說的旋光體。用作吸波材料的手征體是采用金屬絲制成旋轉體、莫比烏斯帶等具有手征性的手征體，或采用高分子聚合物制作手征介質。2.1.3放射性同位素吸波材料：放射性同位素吸波材料是利用其產生的等離子云吸收電磁波能量。如釙210、鍶90等。這種吸波材料的優點是吸收頻帶寬、吸收率高、使用周期可控、施工簡單、能適應飛行時的氣動影響。當涂層厚度為0.025mm（釙210）時，對1GHz電磁波雷達波散射界面可減少10%～20%。利用其產生的等離子體吸收電磁波，用于產生多次反射的發送機進氣道等部位，可以取得成倍的效果。2.1.4諧振型吸波材料：諧振型吸波材料是利用入射波和反射波相互干涉抵消的方法達到吸收電磁波的目的。將一層低阻抗的損耗表面層置于距導電底面λ/4處，底面反射波和表面反射波相位相差180°且振幅相等，相互抵消。諧振型吸波材料可對某一頻率電磁波形成很強的吸收峰，但吸波頻帶狹窄。2.1.5結構型吸波材料：根據吸波材料應用在隱身結構中時能否承載，可以分為寄生型和結構型吸波材料。寄生型吸波材料大部分是以涂層形式使用的。由于受到目前技術水平、單位面積重量、涂層厚度、內聚強度、與結構表面的結合強度、耐久性和環境穩定性以及氣動表面環境等方面的限制和影響，寄生型的吸波材料往往不能滿足實際的需要。三、隱身復合材料的應用復合材料以其優異的綜合性能在航空、航天、艦船及其其他軍事領域得到了廣泛的應用，特別是在隱身武器制造技術方面更占有舉足輕重的地位。復合材料是一個含義十分廣泛的多樣性材料體系，包括原材料的多樣性、材料成分比例的多樣性、材料構成的多樣性及成形工藝的多樣性。隱形材料及結構必須通過合理的結構參數及電磁參數的優化設計才能充分發揮材料的吸波潛能，達到良好的隱身效果。四、結束語綜上所述，隱身復合材料已經成為隱身材料和復合材料研究領域中一個十分重要的研究方向，高性能增強纖維的研制成功是發展同時具備高的吸波性能及力學性能的隱身復合材料的關鍵之一，使飛行器在主承力部位使用隱身復合材料成為可能。隨著雷達探測及通訊技術的發展，隱身復合材料將會得到愈來愈廣泛的應用。

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