隐形涂料
(3)等离子体涂料 等离子体隐形涂料以钋一210、锔一242、锶一90等放射性同位 素为原料,涂于飞行器的特定部位,飞行器飞行过程中放射出 强射线,高能粒子促使空气电离形成等离子体层,包覆在飞行 器表面,其吸收性能在1~20 GHz范围内衰减可达17 dB. 等离子 体涂料因采用放射性同位素为原料,成本较高,并且等离子体 涂料涂覆在飞行器表面,随放射性元素的衰变和涂膜性能的变 化,维修成本相对较高.
(3)涂料的原料 选择标准:根据基尔霍夫定律:ε =1-ρ -c,,可 通过调节材料的透射率或反射率来降低材料的发射率。 1>金属颜料 金属一般都有较低的发射率和较高的反射率。从目前的文 献来看,在红外隐身涂料中应用的金属主要有金、银、铝、铜、 锌、铂、钴、镍等,其中铜和铝是应用最多的。金属颜料的粒子 形态、尺寸和含量对涂料的红外发射率均有显著影响。实践证 明,各向异性片状金属颜料粒子降低εTIR的作用较强。金属颜料 粒子形状的选择顺序应是:鳞片状—>小棒状寸—>球状 2>着色颜料 大多数着色颜料一般难以调低涂料εTIR的值。有些涂料中 一旦加入这些着色颜料,其发射率会急剧升高。但着色颜料又 可以满足红外与可见光兼容伪装的要求。因此,着色颜料的筛 选一直是隐身涂料研制工作的难点之一。在满足可见光伪装要 求的前提下,选择的着色颜料一般都应有较好的红外透明性。 由于材料的粒度对自身红外透明性有较大的影响,故可通过降 低着色颜料的粒度来改善它的发射率.
半导体吸收光谱
三、等离子体隐形涂料 (1)简介:等离子体是广泛存在自然界中的一种总体呈电中性, 由正离子、自由电子和中性பைடு நூலகம்子(原子、分子)组成的高度电离的 气体,它是继物质存在的固态、液态、气态三种形态之外的第 四态物质,宇宙中绝大多数(99%以上)物质都是以等离子体状态 存在的。
(2)原理:等离子体是一种特殊的高通滤波器,当雷达频率低 于等离子体频率(朗缪尔频率)时,雷达波被全反射,等离子体 能以电磁波反射体的形式对雷达进行电子干扰, 即通过雷达 波往返传播途径弯曲,雷达显示屏上出现的是攻击武器的虚 像,而不是武器的真实位置。当雷达频率高于等离子体频率 时,雷达波能进入等离子体被吸收,从而使雷达接受到的攻 击武器的信号大为减弱。
金属粉吸波材料:金属粉具 有居里温度高,温度稳定 性好,微波磁导率大,介 电常数大等优点。通过改 变多相超细磁性金属粉末 的混合比例,可以调节材 料的电磁参数,取得较理 想的吸波效果。目前主要 使用的磁性金属粉是微米 级(1~10μ m)纯的Fe、 Co、Ni 及其合金粉
高温吸波涂料:对于飞机的发 动机,由于工作温度很高, 绝大部分磁性吸收剂的居里 温度较低,在高温下失去磁 性而达不到隐身吸波性能, 而涂层材料与金属部件的热 膨胀系数差异较大,在高低 温反复热冲下,涂层易出现 开裂及剥落等现象。因此, 飞机高温部分的隐身材料必 须使用高温吸波材料。碳化 硅具有普通吸收剂所不具备 的理想的耐高温性能,是制 备多波段吸波材料的主要成 分,应用前景广阔。
(2)分类:红外隐形涂料可分为吸收型与转换型二种,吸收型涂料 是利用材料本身或某些结构,让吸收的能量在涂层内部不断消 耗或转换,避免引起明显的温升,减少物体热辐射;转换型涂 料,其主要作用是使吸收后再释放出来的红外线辐射向长波长 方向偏移,使处于红外线工作波长的探测系统无法有效地工作 而达到隐形的目的。
概述:隐身涂料按其隐身类型来分,大致有雷达波吸收涂 料,红外隐形涂料,可见光隐形涂料,激光隐形涂料,声纳 隐形涂料,等离子体隐形涂料智能型隐形涂料,这里主要 介绍雷达波吸收波涂料,红外隐形涂料和等离子涂料.
一、雷达波吸收涂料 在各种隐身技术中,雷达隐身涂料技术是最成熟的。由于其使用方 便灵活、可调节、吸收性能好等优点而受到世界上许多国家的重 视
3>半导体颜料 掺杂半导体在涂料中所占的百分比一般在10%~90%, 粒子形状通常为细杆状、细片状和扁平状;尺寸大小一 般为5~100µm。最常见的掺杂半导体材料是SnO2 和 In2O3。由于它们具有以下特点:(1)较低的红外发射率, 符合红外隐身的要求;(2)颜色偏淡,有良好的多频段毖 身兼容基础,可通过掺杂控制红外隐身谱,改变发射率。 从而使它们在红外隐身涂料研究中占有一席之地。
隐形涂料是将目标物保护起来以避免或 延迟被敌方发现,削弱敌方的跟踪能力, 从而使敌方无法采取有效的对抗措施. 飞机、导弹等武器的主要特征信号有: 可见的几何形状信号、机载雷达特征信 号、热力学上的红外特征信号、磁特征 信号、声频特征信号和电磁辐射等方面 的特征信号等。相应的,隐身涂料也从 这些方面着手达到使目标的特征信号减 弱以至消失在敌方的监控机制上。
隐身涂料根据其屏蔽信号方式的不同,材料构成也有很大差异。 大致可分为金属粉末、高分子材料、新型结构材料
羰基铁:化学式为Fe(CO)5,由此制成的隐形涂料 能显著减少RCS(雷达反射截面积),它有磁性, 质最轻,颜色从暗灰到纯黑不等,它不仅能吸 收雷达波,而且还能吸收和反射红外辐射。
镀银空心微珠: 此物呈银镜色,粒径为5~ 75um, 机械强度约27.44MPa(均压下),耐热性 为960℃,化学惰性。它能高度反射,并可呈 现从100MHz到25MHz及更高赫兹下对60dB的 电磁波干扰的屏蔽作用,这种雷达吸收材料 十分独特,即低质量、韧性好,在偏离角下 具有强烈的反射能力
导电高分子吸波涂料: 导电高 分子吸波涂料主要是利用某些 具有共轭主链的高分子聚合物, 通过化学或电化学方法与掺杂 剂进行电荷转移作用来设计其 导电结构,实现阻抗匹配和电磁 损耗,从而吸收雷达波。单一导 电高分子聚合物虽有较好的吸 波特性,但吸收频带比较窄。为 了展宽吸收频带,通常要加入添 加剂。添加剂一般是磁损耗型 的材料,加入后对导磁率没有明 显影响,但对提高吸收率和展宽 频带有明显效果。
钡铁氧体铁磁流体晶体:其聚合体复合物由 铁氧体、聚苯胺及分散于聚氨酯基体的碳 粉所制得, ,此物具有吸收X波段的微波频 率范围(8.2~12.4GHz)的潜能,此频率 与雷达频率类似
锶90:基于放射性物质,它产生Q或B粒子 流,使空气电离,产生所需的等离子层, 它的薄层有助于吸收电磁波,大大改善隐 身性能
稀土吸波涂 料: 稀土元素 吸波涂料是 新开发研制 的一类吸波 涂料,其以稀 土磁性材料 为吸收剂。 另外,稀土元 素常作为添 加剂加在其 它吸波涂料 中,用以调节 吸波材料的 电磁参数.
二、红外隐形涂料 (1)原理:所谓红外隐身,就是采用屏蔽、低发射率涂料、红外抑 制等措施来改变目标的红外辐射波段或降低红外辐射强度,以 隐蔽目标的红外辐射特征信息,从而实现目标的低可探测性,相 应的计算公式可参考在斯蒂芬一玻尔兹曼定律:W=σεT4红外隐 身涂料也叫中远红外伪装涂料,它可以使3~5µm和8~14µm工 作波段的红外探测器难以探测到目标。
放射性同位素吸波涂料: 在涂 料中加入放射性同位素,如 Po210、Cm242等,利用其放出 的高能射线使目标附近的局部 空间产生等离子屏,形成含有 大量自由电子并与自由空间相 匹配的等离子体区,可以吸收 相当宽频带的电磁波。并且该 涂料具有吸收频带宽、反射衰 减大、使用周期可控制、施工 简便、能承受高空高速飞行时 的气动影响、使用寿命长等优 点。但该涂料使用放射性同位 素材料,其应用仍受到一定的 限制
技术可大大降低防御系统执行监视、火 控和杀伤三个功能的概率,由此可大幅 度提高目标物的生存能力,因此隐形涂 料越来越受到世界各军事强国以及战云 密布的国家重视,美、俄、法、德、日、 印度、瑞典、加拿大、以色列、韩国和 荷兰等均进行了这方面的应用和开发国。
从美国著名的F-117A战机,到 21世纪超低空新霸王“ 科曼 奇”RA H 一6 隐身直升机,西 方发达国家对隐形涂料的研究 如今已取得了一系列实质性进 展,总体上以美国为主,已报导 基于聚苯胺或“ 有机金属” 的导电聚合物正在美国内华达 州的绝密养马人湖空军基地进 行试验, 据说这些材料几乎同 时能改变亮度和颜色。 我国的隐身涂料近几年发展迅 猛,像歼-20采用了隐身设计, 高校以北航、国防科大、上海 交大等研究比较成熟,但总体 上处于研究阶段,落后西方国 家较多。
视黄基席夫碱盐:非铁氧体类型,黑色, 与石墨相似,此为用于雷达吸收涂料的主 要成分,它具有良好的雷达反射率
多色涂层用着色聚合物: 又称为变色材料, 主 要是利用光或电来改变材料的氧化和还原状 态,或改变顺反异构物分子的排列,以达到 材料对于不同光谱选择性的吸收能力
其他材料如导电纤维、稀土元素、高分子 导电体、超细金属粉末等在此不一一介绍
纳米吸波涂料: 纳米材料 是指材料组分的特征尺寸 在纳米量级1~100nm的材 料. 纳米粒子由于粒径极 小,比表面积大,处于表面 的原子比例增大,增强了活 性,在电磁场作用下,原子、 电子运动加剧,促使磁化, 使得电磁能转化为其它形 式的能,增加对电磁波的吸 收。将纳米材料作为吸收 剂制成涂料,易于实现高吸 收、涂层薄、重量轻、吸 收频带宽、红外微波吸收 兼容等要求
视黄基席夫碱盐吸 波涂料: 视黄基席夫 碱盐是一种有机化 合物,该化合物在受 到雷达电磁波作用 时,其原子会进行一 种轻微而短暂的重 新排列,从而吸收电 磁能量。其对雷达 波能量的吸收大于 磁性耗能型吸波材 料,而重量却仅是磁 性吸波材料的十分 之一
手性吸波材料是一 种具有螺旋结构的 物质,它是指与其 镜像不存在几何对 称性,能通过任何 操作使其与镜像重 合的材料。在实际 应用中主要分为本 征手性材料和结构 手性材料。目前国 内外,手性材料吸 收剂的原料多为金 属导体,陶瓷和聚 苯胺,且以单组分 或复合组分树脂作 为基体
雷达隐身涂料实质上是一种高分子复合涂料。它是以高分子溶液 或乳液为基料,把吸波剂和其它附加成分分散加入其中而制成,或者 高分子溶液(或乳液)本身具有吸波功能。
雷达吸收波涂料大多存在比重大,涂层厚近年来,雷达隐身涂料正向 薄涂层、宽频带和高效能方向发展,并不断开发出新型吸波涂料。
<1>铁氧体吸波