第一篇：高分子材料在軍事隱身領域的應用范文

學院：材料與化工學院 專業：高分子材料與工程 班級：090306 學號：090306116 姓名: 楊小磊

2012-4-3

高分子材料在軍事隱身領域的應用

高分子材料在軍事隱身領域的應用

楊小磊

（西安工業大學材化學院；陜西西安 ；710021）

摘要：在這篇論文中我提及了少數的幾種主流材料在軍事隱身技術中的應用，主要論述了導電高分子材料和智能高分子材料在軍事隱身領域的應用，以及國內外的發展水平和各種材料的發展前景。

關鍵詞：軍事 隱身 發展 應用

The application of polymer materials in the field of military stealth

Yang xiaolei(School of Chemistry Engineering＆Material, Xi＇an Technological University，Xi＇

an 710021，China)

Abstract:In this paper, I mentioned a few of several mainstream materials in military stealth technology, and discussed the conductive polymer materials and intelligent polymer materials in the field of military stealth applications, as well as the level of development at home and abroad and prospects for the development of the material.綜述

隨著軍用探測技術的迅猛發展，軍事目標面臨著各種雷達探測系統、紅外探測系統以及光學探測系統的威脅，由于探測系統的日趨精確和導彈技術的飛速發展，使目標幾乎處于“被發現即等于被命中摧毀”的程度，因此，提高軍事目標的生存能力，降低被探測和發現的概率，對于現代戰爭來說，具有十分重要的意義【1】。隱身技術成為了提高武器系統生存、突防，尤其是縱深打擊能力的有效手段，已經成為集陸、海、空、天、電、磁六維一體的立體化現代戰爭中最重要、最有效的突防戰術技術手段，并受到世界各國的高度重視【2】。例如

B-2隱身轟炸機(美國諾斯普羅公司)大量采用石墨碳纖維材料、鋸齒狀雷達散射結構、蜂窩狀雷達吸波結構、雷達吸波材料涂層，并采用了新型的飛翼氣動外形，沒有平尾、翼身融合技術，以求達到最佳隱身效果【3】。現有的隱形材料有很多種類，也各有其長處和缺點，在這篇論文中作者對各種材料的優缺點進行了比較和羅列，可以給隱身材料的設計者提供有價值的、真實的、具有說服力的、來源可靠的數據，如果真的能達到這個目的，那么無論我的最終成績是什么，我都是成功的。

一、納米吸波材料

現代化戰爭對吸波材料的吸波性能要求越來越高，一般傳統的吸波材料很難滿足需要。由于結構和組成的特殊性，使得納米吸波涂料成為隱身技術的新亮點。納米材料是指三維尺寸中至少有一維為納米尺寸的材料，如薄膜、纖維、超細粒子、多層膜、粒子膜及納米微晶材料等，一般是由尺寸在1—100 nm的物質組成的微粉體系【4】。

納米薄膜或納米多層膜具有優異電磁性能，做成納米結構的微米粉作吸收劑，具有頻帶寬、兼容性好、質量小和厚度薄等特點，是一種有發展前途的雷達吸波材料，適合于隱身材料帶優化設計。納米吸波材料對電磁波特別是高頻電磁波具有優良的吸收性能。美、俄、法、德、日等國都把納米吸波材料作為新一代雷達吸波材料進行探索與研究。美國已研制出一種稱作“超黑粉”的納米吸波材料，其對雷達波的吸收率高達99％，而且目前正在研究覆蓋厘米波、毫米波、紅外、可見光等波段的納米復合材料。法國最近研制成功一種寬頻吸波涂層，它由粘結劑和納米級微屑填充材料構成。納米級微屑由超薄不定型磁性薄層及絕緣層堆疊而成，磁性層厚度為3 nm，絕緣層厚度為5 nm【5】。

雖然目前已經取得了不少的研究成果，但是這種技術還不成熟，所以并沒有被廣泛的應用在實戰中，但是納米吸波材料也會成為未來戰斗機的主流隱身材料。

二、等離子體隱身技術

等離子體是氣體在某種外在因素的激發下，電離生成密度近似相等的自由電子、正離子和少量負離子而形成的第四態物質。理論研究和實驗結果表明，等離子體對雷達波具有十分顯著的吸收、耗散效果。

其優點是吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好、使用簡便、使用時間長、價格便宜而且不影響飛行器的飛行性能，由于沒有吸波材料和涂層，也大大降低了維護費用。此外，俄羅斯進行的風洞試驗表明，利用等離子體隱身技術還可以減少飛行器的飛行阻力30%以上【6】。

但是這種技術也有其缺點，因為這是一項十分復雜的系統工程，包括大氣等離子體技術、電磁理論與工程、空氣動力學、機械與電氣工程等學科，研究此項技術必須首先做好各學科之間的交叉、配合的研究。所需電源功率很高，設備龐大，不容易在戰斗機或轟炸機上安裝。而且需要較多的人力、物力、財力投入，適合國家相關機構進行研究與開發，個人是不可能承受這些代價的。軒轅楊杰整理上傳

三、填充型導電高分子材料

1977年日本化學家Shirakawa和美國化學家MacDiarmid、物理學家Her ger發現摻雜的聚乙炔膜具有金屬導電性，其電導率可以達到金屬級別，從此高分子被認為是絕緣體的傳統觀念被打破了。隨后，科學家相繼發現具有共扼結構的聚毗咯、聚苯胺和聚苯硫醚等經過摻雜后其電導率均可達到半導體或者金屬導體水平。最重要的是這些材料具有微波吸收性能，可以用來制備雷達吸波材料【7】，這一發現引起了研究人員的極大興趣。

如今隨著導電高分子本身問題的不斷解決和相關材料、技術的不斷發展，導電高分子在雷達吸波材料領域中的優勢將越來越明顯，未來主要的發展方向是通過與具有磁損耗特性的材料或納米超微粒子復合，制備出兼具電損耗和磁損耗特性或并集納米材料特殊效應于一身的復合吸波材料，同時利用導電高分子的成纖特性與凱芙拉纖維等增強基體材料混編來達到雷達吸波材料向“ 薄、輕、寬、強”方向發展的要求【8】。

總之，填充型導電高分子在雷達吸波材料領域將大有可為。

四、智能高分子材料

相對于目標而言，背景是十分復雜并且不斷變化的，所以使用一成不變的隱身技術手段很難真正達到良好的隱身效果，20世紀80年

代末，美國和日本科學家首先提出了智能材料的概念，智能材料是一種能從自身表層或內部獲取關于環境條件及其變化信息，進行判斷、處理和反應，以改變自身結構與功能并使其很好的與外界協調，具有自適應的材料系統，在武器裝備隱身化和新軍事變革的大背景下，智能隱身得到的各國的高度重視。

智能隱身材料是伴隨著智能材料的發展和裝備隱身需求而發展起來的一種功能材料，它是一種對外界信號具有感知功能、信息處理功能、自動調節自身電磁特性功能、自我指令并對信號作出最佳響應功能的材料的系統，而且具有通訊、隱身、電子對抗、火控等功能，可以部分或全部替代原來離散的電子設備，增加功能，減輕質量，提高生存能力。

區別于傳統的外加式隱身和內在式雷達波隱身思路設計，智能隱身材料為隱身技術的發展和設計提供了嶄新的思路，是隱身技術發展的必然趨勢，因為高分子聚合物材料以其可在微觀體系即分子水平上對材料進行設計、通過化學鍵、氫鍵等組裝而成具有多種智能特性而成為智能隱身領域的一個重要發展方向。智能隱身材料主要包含對雷達波智能隱身材料、紅外波智能隱身材料和可見光智能隱身材料，因為是未來的重要發展方向，所以在這里詳細分析。雷達波智能隱身材料

雷達是迄今為止最為主要和有效的遠程電子探測設備，隨著雷達技術的改進和發展，現代雷達對各種軍用目標構成了致命的威脅，雷達波隱身仍然是目前隱身技術發展的重點，雷達波智能隱身是雷達波

隱身發展的一個重要方向。對于目標言，可能同時面臨著多部雷達的探測和威脅，面對這種局面，材料單一化的被動隱身已經越來越不能適應現代戰爭的要求，有些國家對雷達波智能隱身的研究已經取得了一定的成果。據報道，用智能纖維增強的一種導電聚合物作為隱身的結構材料在雷達波智能隱身中得到了應用，不僅降低了雷達散射的截面，同時還把飛機隱身材料的質量減輕了50％，并且對聲波也具有良好的隱身效果。雷達波智能隱身的一大熱點是動態適應雷達吸波材料Mo(dynamically adaptive radar—absorb—ing materials，縮寫為DARAM)，該種材料能夠感應人射的電磁波，實時調節材料的電磁參數，使材料吸收峰處在入射波電磁頻譜，以對特定頻率電磁波的強吸收。英國謝菲爾德大學研制的一種成分PANi．HBF。PEO(poly—ethylene-oxide)，銀(12％，質量分數)和AgBF4(12％，質量分數)的導電聚合物，對于含40％PANi．HBF。的導電聚合物，該導電聚合物能夠作為動態自適應雷達吸波材料，其本質在于對其施加電壓后其電磁參數可以調節，其原理是一旦對導電聚合物施加電壓后會發生如下反應：PANi．HBF。+Ag與PANi．Ho+AgBF。，其中左邊易導電，右邊不易導電，施加電場后向易導電的方向發展。

通過施加電壓不同，調節了導電聚合物的電磁參數，從而能夠使電磁波在聚合物內的波長發生改變，達到對雷達實現智能隱身的目的。

2.紅外智能隱身材料

隨著紅外探測技術的不斷進步以及背景環境的快速變化，傳統意

義的紅外偽裝即單一被動抑制目標紅外輻射、改變輻射特性已經越來越不能適應現代戰場的要求，對紅外隱身材料的研究也在不斷發展，尤其是在動態紅外智能隱身材料

研究方面。1995年，P．Chandrasekhar對導電高分子電致變色材料的紅外發射性能進行研究，發現在中遠紅外寬頻范圍(0．41xm～45txm)具有可控的紅外發射率變化(0．3—0．7)以適應背景的紅外發射率，實現動態紅外偽裝。對艦船、坦克、車輛等武器裝備在不同環境下的偽裝要求，采用導電高分子電致變色涂層(聚苯胺／聚二苯胺涂層)，利用其紅外發射率不同而達到夜間或白天紅外偽裝的目的，此種材料還可使武器裝備表面涂層呈現不同的可見光迷彩偽裝效果。為了調節目標表面溫度變化范圍，可以采用慮大熱慣量材料，其中相變材料是其中一種很有發展前途的材料，相變材料是在某一溫度發生相變時，吸收熱量，因而達到蓄熱調溫的作用，使物體表面溫度下降，輻射率減小，達到紅外隱身的效果，而且此過程是可逆的，Mckinney等將相變高分子材料(主要是鏈烷烴和某些塑性晶體如2，2二甲基一1，3丙二醇(DMP)、2烴甲基-2一甲基一1，3丙二醇(HMP))用無機或有機高分子材料進行包覆制成微膠囊，再將這種微膠囊作為填料加入到涂料中，或者加入到樹脂中擠壓形成纖維，將涂料或織物覆蓋于物體表面，當溫度升高時，相變高分子材料發生相變吸熱，塑性晶體分子結構發生變化吸熱，降低表面溫度，溫度降低時，相變高分子材料發生相變放熱，升高表面溫度，利用高相變熱儲材料的可逆過程，達到紅外偽裝的目的。

當然在具體應用時，還應該考慮隱身材料所應用目標的溫度和環境因素等來動態調節物體表面溫度。雖然這種高分子材料還未見應用于紅外智能隱身材料的報道，不過從材料特性看，這種高分子材料具有未來應用于紅外智能隱身的潛力。具有良好的應用前景。3.可見光智能隱身材料

為了提高目標在可見光背景下的偽裝能力，有些國家致力于偽裝材料在可見光背景下的環境自適應技術研究，其中電致、光致變色高分子材料成為可見光智能隱身的一個重要研究方向。據報道，美國空軍研究了一種導電聚苯胺復合材料，可用于調節飛機蒙皮的亮度和顏色，它是通過安裝在飛機各個側面的可見光傳感器控制它的光電等特性，在不加電時，它是透光的，在加電時，可同時改變亮度和顏色，使用這種蒙皮的飛機，在飛行中從上往下看，它的上部顏色與它下面地表的主體顏色相近，從下往上看，它的底部顏色與太空背景一致，而且蒙皮加電時，能夠散射雷達波，使跟蹤雷達的探測距離縮短一半以上。

美國佛羅里達大學研制出一種電致變色聚合物材料，將這種材料制成薄板覆蓋在目標表面，板在加電時能發光并改變顏色，在不同電壓的控制下會發出藍、灰、白等不同顏色的光，必要時還可產生深淺不同的色調，以便與太空的色調

相一致，能夠消除目標與背景的色差，達到可見光隱身的效果【9】。

五、發展前景

現代攻擊武器的發展，特別是精確打擊武器的出現，使武器裝備 的生存力受到了極大的威脅，單純依靠加強武器的防護能力已不實際。采用隱身技術，使敵方的探測、制導、偵察系統失去功效，從而盡可能地隱蔽自己，掌握戰場的主動權。搶先發現并消滅敵人，已成為現代武器防護的重要發展方向。隱身技術的最有效手段是采用隱身材料。國外隱身技術與材料的研究始于第二次世界大戰期間，起源在德國，發展在美國并擴展到英、法、俄羅斯等先進國家。目前，美國在隱身技術和材料研究方面處于領先水平。在航空領域，許多國家都已成功地將隱身技術應用于飛機的隱身；在常規兵器方面，美國對坦克、導彈的隱身也已開展了不少工作，并陸續用于裝備，如美國M1A1坦克上采用了雷達波和紅外波隱身材料，前蘇聯T－80坦克也涂敷了隱身材料。

隱身材料有毫米波結構吸波材料、毫米波橡膠吸波材料和多功能吸波涂料等，它們不僅能夠降低毫米波雷達和毫米波制導系統的發現、跟蹤和命中的概率，而且能夠兼容可見光、近紅外偽裝和中遠紅外熱迷彩的效果。

近年來，國外在提高與改進傳統隱身材料的同時，正致力于多種新材料的探索。晶須材料、納米材料、陶瓷材料、手性材料、導電高分子材料等逐步應用到雷達波和紅外隱身材料，使涂層更加薄型化、輕量化。納米材料因其具有極好的吸波特性，同時具備了寬頻帶、兼容性好、厚度薄等特點，發達國家均把納米材料作為新一代隱身材料加以研究和開發；國內毫米波隱身材料的研究起步于80年代中期，研究單位主要集中在兵器系統。經過多年的努力，預研工作取得了較

大進展，該項技術可用于各類地面武器系統的偽裝和隱身，如主戰坦克、155毫米先進加榴炮系統及水陸兩用坦克。

目前，世界上正在研制的第四代超音速殲擊機，其機體結構采用復合材料、翼身融合體和吸波涂層，使其真正具有了隱身功能，而電磁波吸收型涂料、電磁屏蔽型涂料已開始在隱身飛機上涂裝；美國和俄羅斯的地對空導彈正在使用輕質、寬頻帶吸收、熱穩定性好的隱身材料。可以預見，隱身技術的研究和應用已成為世界各國國防技術中最重要的課題之一。

六、結語

隨著材料科學的發展，隱身材料從以前的單一隱身朝著全波段隱身的方向發展，而且兼具機械性能、經濟實用。無論是納米吸波材料還是采用等離子或其他隱身技術，智能隱身材料將會是未來隱身技術的重要發展方向，從相關研究可以看出，利用其導電、顏色、溫度等方面的可控性，高分子材料在智能隱身方面已經得到了很好的應用，可以預計，高分子材料在智能隱身技術領域將有非常好的發展前景，而且，利用其電磁特性或溫度可調控的特點，全波段兼容智能隱身也已經成為高分子材料智能隱身的下一個發展趨勢。

參考文獻：

[1]于海濤,莊焱 ,莊海燕.高分子材料在智能隱身技術中的應用.2008.9.1-5 [2]郭洪范,朱紅,林海燕, 張積橋.導電高分子在雷達吸波材料中的應用研究進展。2007.10.1-4 [3]佚名.隱身技術概述.8-24 [4]焦桓.羅發.周萬城納米吸波材料研究與發展趨勢.2009.3.1-3 [5]焦桓.羅發.周萬城納米吸波材料研究與發展趨勢.2009.3.2-3 [6]佚名.隱身技術概述.19-24 [7]孫業斌,張新民.填充型導電高分子材料的研究進展.2009.7.1-6 [8]郭洪范,朱紅,林海燕,張積橋.導電高分子在雷達吸波材料中的應用研究進展.2007.10.3-4 [9]于海濤,莊焱 ,莊海燕.高分子材料在智能隱身技術中的應用.2008.9

第二篇：復合材料在軍事領域的應用

復合材料在軍事領域的應用

軍用新材料是軍用高技術的基礎，誰能更快地開發和應用具有特定性能的新材料，誰就擁有最強大的技術潛力。因此世界各國軍事部門都把軍用新材料的研究開發放在特殊的地位，各國的軍用高技術計劃無不以新材料作為其重要的內容之。

當前新材料的發展重點是具有優異性能的結構材料和具有特殊功能的功能材料。結構材料包括金屬材料和復合材料。先進復合材料是指用高性能纖維及編織物增強不同基體所制成的一種高級材料。先進復合材料是結構材料的主要發展方向。這種材料的特點是強度大、比重小、具有良好的氣動彈性性能，并且能大批量生產。

材料的復合化是材料發展的必然趨勢之一。復合材料是人們運用先進的材料制備技術將不同性質的材料組分優化組合而成的新材料。復合材料與其它單質材料相比具有高比強度、高比剛度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等優良的性能，倍受各國技術人員的重視。因復合材料具有可設計性的特點，已成為軍事工業的一支主力軍，復合材料技術是發展高技術武器的物質基礎，是現代精良武器裝備的關鍵。目前軍用復合材料正向高功能化、超高能化、復合輕量和智能化的方向發展，加速復合材料在航空工業、航天工業、兵器工業和艦船工業中的應用是打贏現代高技術局部戰爭的有力保障。

復合材料已經在航空航天工業以及各種武器裝備上得到了廣泛地應用。隨著復合材料技術不斷發展，應用的結構部件已由次承力件發展到主承力件，而巳應用面逐步擴大。先進復合材料已成功地應用在F－－

16、F－－

18、“幻影”2000等軍用飛機、“民兵”、“三叉戟”、“株儒”等戰略導彈，以及M—L、T—72、“豹”－－Ⅱ等坦克上，并取得了良好的效果。為進一步推動復合材料在武器裝備上的應用，美國正在實施“先進設計復合材料飛機”計劃，預計復合材料將占飛機結構質量的68.5％，并使整個結構質量減輕35％。隱形材料是特種功能復合材料的重要發展方向。

功能復合材料在軍事領域的應用功能復合材料是指除力學性能以外還提供其他物理性能并包括化學和生物性能的復合材料。功能復合材料設計自由度大，按功能一多功能一機敏一智能的形式逐步升級。功能復合材料將具有電、聲、光、熱、磁特性的材料，按不同的應用進行組合匹配，得到不僅保持原有特性，還產生一些新特性或具有比原來更優越特性的材料。現代化高技術常規戰爭極大地提高了武器的對抗性、精確性，未來的智能武器、隱形武器、電子戰武器、激光武器以及新概念軟殺傷武器等的設防、跟蹤，使功能材料成為關鍵技術。目前，功能復合材料涉及面寬，下面就軍事領域較常用的功能復合材料做一簡單介紹。

隱身材料

隱身材料是實現武器隱身的物質基礎。武器裝備如飛機、艦船、導彈等使用隱身材料后，可大大減少自身的信號特征，提高生存能力。聲隱身材料包括消聲材料、隔聲材料、吸聲材料及消聲、隔聲、吸聲的復合體，主要用于新一代潛艇。雷達隱身材料能吸收雷達波，使反射波減弱甚至不反射雷達波，從而達到隱身的目的。另外，一些由硅、碳、硼、玻璃纖維，以及某些陶瓷與有機聚合物構成的復合材料，有很高的機械強度，可用于制作部分結構件，如飛機蒙皮、雷達天線罩等，同時又具有隱身功能。紅外隱身材料主要用于車輛、艦艇、軍用飛機及其他軍用設施，使這些裝備和設施的紅外輻射與背景基本達到一致，敵人的紅外探測器難以分辨。用鋁粉及含有二價鐵離子的材料作為填充料，加到能透過紅外線的粘結劑中，可構成紅外隱身涂料。可見光隱身材料通常由鋁粉、多金屬氧化物粉和有機物復合而成，或由摻雜的半導體材料構成，可形成與背景顏色相匹配的迷彩圖案，滿足可見光隱身的要求。激光隱身材料用來對抗激光制導武器、激光雷達和激光測距機，要求這些材料對激光的反射率低可吸收率高。對隱身材料來說，對某種探測手段的隱身性能好，往往對另一種探測手段的隱身性能就不好，即隱身材料的相容性問題。為解決這一問題，研制了兼容型隱身材料，如雷達波、紅外兼容隱身材料，紅外、激光兼容隱身材料，雷達波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料，這是當前隱身材料的發展方向。

應用于隱身的現代隱身技術，除了熱紅外線和自身電磁隱身外，主要使用新型吸收波材料，即在飛機表面涂抹能大量吸收雷達波的新型介質材料，將雷達電磁波吸收，使雷達無法發現，納米復合材料是隱身吸波材料研究的重要方向。為應付不同雷達的不同工作方式，現在的隱身飛機已經開始有選擇地使用吸收材料。目前，美、英等國正進行主動抵消技術的研究，即利用吸收材料先吸收大部分雷達波，剩下的少量的反射波再利用主動抵消技術將其全部抵消，雷達就會完全失去作用。美國的F一¨7戰斗機采用6種吸波材料，機身機翼和V型垂尾外表面貼吸波薄板或鐵氧體復合涂層，起到很好的隱身效果，在1991年的海灣戰爭中出動1000多架次而無一受損，在國際上引起了極大的反響，可見隱身材料在高技術戰爭中的地位。

隱形材料可以吸收大量的雷達波信號，從而達到防探測的目的。它可以涂復在飛行器外表上，也可作為飛行器的蒙皮構件。好的吸波材料可以吸收雷達波99％以上的能量。海灣戰爭中使用的F—L17A隱形飛機，除了具有良好的隱形外形和進氣道設計外，主要是涂復了良好吸波材料。美國最新研制的新一代戰斗機F－－22，也大量采用丁吸波材料，因而具有良好的隱形性能。

軍用新材料是軍用高技術的基礎，誰能更快地開發和應用具有特定性能的新材料，誰就擁有最強大的技術潛力。因此世界各國軍事部門都把軍用新材料的研究開發放在特殊的地位，各國的軍用高技術計劃無不以新材料作為其重要的內容之。

智能材料

智能材料是把傳感器、致動器、光電器件和微型處理機等埋在復合材料結構中，具有感知周圍環境變化，針對這種變化具有自診斷功能、自適應功能、自修復自愈合功能，且具有自決策功能的復合材料。智能材料成為當前研究的新熱點。飛機上采用的智能結構是由各種智能材料制成的傳感元件、處理元件和驅動元件組成的，而這3個組成部分相當于人的神經、大腦和肌肉。格魯曼公司將光導纖維埋人樹脂基復合材料制成機翼以提高飛機效率，這些光導纖維能像神經那樣感知機翼上因氣候條件變化而引起的壓力變化，根據光傳輸信號進行處理后發出指令，通過驅動元件驅動機翼前緣和后線自行彎曲。驅動可通過電流由壓電陶瓷變形來實現，也可通過磁場由磁致伸縮材料變形來實現，或通過加熱由形狀記憶合金發生位移來實現，還可應用于無人飛機上。在磁致伸縮材料中，鐵稀土合金具有最大的磁致伸縮效應。智能材料壓電陶瓷制成的傳感器和驅動器可解決機翼和尾翼的顫振問題，例如F／A—JSE／F垂尾的振動試驗表明，振動減少了8O。

智能材料還將在其他領域發揮它的聰明才智，例如美國正在制造一種小型智能炸彈。可使一架重型轟炸機同時精確攻擊數百個獨立目標，還準備給這種炸彈裝上智能引信，巧妙地做到“不見目標不拉弦”。在地面作戰中，若要使坦克不被擊中，除提高機動性能外。更重要的是發展“主動裝甲”，即能預先識別目標。并利用誘餌觸發和物理摧毀方法，破壞來襲兵器的由復合材料制成的合成系統，即在復合裝甲中引入敏感、傳感、微電子等材料和技術而構成的多功能智能材料系統。將新的控爆材料，輕質多孔隔熱、隔音、防火與防沖擊材料用于坦克裝甲車輛，就可以保證這些車輛中彈后能繼續戰斗。總之，智能材料雖然尚處于早期開發階段，但正孕育著新的突破和大的發展。設計和合成智能材料需要解決許多關鍵技術問題，智能材料這一復雜體系的材料復合應能仿照生物模型，確保在設計的結構層次上將多種功能集于一體，建立起傳感、驅動和控制網絡，通過建立數學或力學模型，進一步優化。

軍用復合材料的可設計性

復合材料已廣泛應用于飛機、火箭、人造衛星和國防等各個領域。但復合材料的設計是一個復雜的系統性問題，它涉及環境載荷、設計要求、材料選材、成型方法及工藝過程、力學分析、檢驗測試、維護與修補、安全性、可靠性及成本等諸多因素。對于飛機、火箭等軍用材料減輕結構重量、提高有效載荷是設計者追求的永恒主題。材料的設計應從最大限度的安全性、可靠性出發來考慮經濟貢獻，同時材料的選擇應該滿足復合材料設計中所提出的要求，符合軍事工業領域的規范和要求；在設計軍用復合材料及其結構時，必須進行系統的實驗工作，了解并掌握復合材料及其結構在靜載荷、動載荷、疲勞載荷及沖擊載荷作用下，在室溫、高溫、低溫、濕熱、輻射和腐蝕等不同使用環境下的各種重要性能數據，為軍用復合材料的設計提供科學的依據。在兵器高技術的迅速發展過程中，先進軍用復合材料是國際兵器高新技術發展的基礎，應是多種學科的綜合，復合材料整體化、優選化、智能化是未來高技術兵器發展的必然趨勢。軍用復合材料正向著低成本、高性能、多功能和智能化方向發展，在未來的軍事高技術領域有著舉足輕重的地位，并具有十分良好的產業化前景。

復合材料在軍用舟橋裝備中的應用

戰時為了保障部隊及兵器的高速機動, 維持前 線和后方的交通暢通, 保證軍事物資的順利補給, 舟 橋裝備對戰爭有決定性的作用。浮橋結合、架設迅 速, 便于撤收和隨軍轉移。它受河流深度、河床地形 和土壤性質等地理特征的影響小, 具有固定橋腳橋 梁無法比擬的優點。按照戰術要求, 還可以靈活地 使用橋腳舟拼組成門橋實施渡河。它適用于寬大江 河和復雜的水文環境[ 1]。現代戰爭對軍用舟橋有很 高的技術要求: 具有足夠的承載能力。現代武器 裝備, 尤其是坦克和自行火炮等主戰兵器, 重量都日 益增加。戰場物資消耗量大, 補給物資的運輸任務 極其繁重。快速架橋。部隊的快速前進往往是爭 分奪秒, 因此要求結構簡單, 技術難度低, 以簡化作 業過程。!機動性好。關鍵在于減輕舟橋器材的自 重, 這往往與承載能力的要求相矛盾。?有足夠的 抗毀傷能力。戰場環境惡劣, 所用材料對火燒及震 動應有抵抗力, 橋腳舟具有良好的抗沉性, 結構能經 受局部破壞。舟橋裝備適用復合材料

我軍的舟橋裝備, 包括帶式舟橋、橋腳分置式舟 橋以及輕型渡河器材(沖鋒舟和汽艇等), 幾乎全部 采用鋼材。鋼材的優點在于強度高, 塑性和韌性好, 彈性模量高, 各向受力均勻, 性能可靠, 設計計算理 論成熟。在舟橋裝備的使用中, 鋼材也暴露出許多 突出的缺點。比如重量大, 嚴重影響裝備的機動性 能和戰場架設速度, 耐腐蝕性差, 維修保養費用高 等。復合材料在舟橋裝備中的應用已開始起步。其 主要優點是比強度高, 可在保證承載能力的前提下 降低裝備自重, 運輸架設輕便, 因而有利于提高機動 性能和架設速度等技術指標。它的可設計性好, 能 夠按照結構的受力要求, 通過選擇組分和結構選型 實現優化設計, 滿足軍事裝備的苛刻要求。戰時軍 用浮橋通載頻繁, 工況復雜, 隨時可能遭受爆炸產生 的沖擊破壞作用。纖維增強復合材料可吸收一定的 沖擊能量, 減震性能和疲勞強度好[ 2]。另一突出優 點是耐腐蝕, 可適應惡劣的工作環境, 在化工建筑和 永久性地下(水下)工程中表現優秀[ 3]。舟橋裝備使 用復合材料能大大增強抗腐蝕性能, 簡化維修保養, 延長使用壽命, 在全壽命期內具有較好的經濟性 能[ 4]。

由此可見, 復合材料在舟橋裝備中的應用乃大 勢所趨。縱觀現有研究工作, 在適用于舟橋裝備的 復合材料中討論最多的有兩種, 玻璃鋼和泡沫塑料。玻璃鋼用做結構材料;泡沫塑料用做飄浮材料, 以提 供浮力。21

玻璃鋼

玻璃鋼在軍事工業上應用十分廣泛, 已經成功 用于制造飛機和導彈上的受力結構件。實際上, 在 二戰期間發明玻璃鋼后, 最早的應用就是軍事工業。全玻璃鋼的偵察艇、登陸艇、掃雷艇早已經問世, 并 已造出1000t 級的玻璃鋼艦艇。1982 年, 北京密云 縣建成一座玻璃鋼蜂窩箱梁公路橋, 跨徑20.7m, 寬 9.2m, 載重80t 左右[ 5]。玻璃鋼在造船和橋梁方面 的應用是玻璃鋼適用于舟橋裝備的有利佐證, 并可 為其提供設計參考。玻璃鋼的主要缺點在于抗沖擊 性能不足, 在潮濕環境中易產生老化, 必須采取一定 的表面防護措施, 才能應用于舟橋裝備。目前普遍 采用有機復合涂層。研究表明, 表面防護層能較大 增強復合材料的耐環境老化能力和抵抗外力對表面 的劃傷。軍用裝備特別關注玻璃鋼的防火性能, 建 筑工業有類似的要求[ 6] , 這一難點已基本解決。玻 璃鋼的工藝方法成熟, 成型簡單方便, 易實現機械化 和自動化生產, 制造成本低, 生產周期短。22

泡沫塑料

以聚氨酯為代表的泡沫塑料, 密度小, 能提供大 的漂浮力, 是理想的漂浮材料。它們的比強度高, 生 產工藝成熟, 發泡方法簡單實用, 成型方便, 廣泛使 用于漂浮、救生和打撈裝置。美軍曾用泡沫塑料制 成靶船, 可供射手連續射擊而不沉沒。聚氨酯泡沫 2002年7月玻璃鋼/ 復合材料45 FRP/ CM

2002No.4 塑料的化學穩定性好, 能耐多種有機溶劑, 若帶有致 密的保護表皮層, 則對復雜環境的適應性更強。實 踐證明, 其性能經得住較長時間的考驗。此外, 泡沫 塑料制品的適應性強, 可通過改變原料和調整配方 得到不同特性的產品, 經濟性能優良[ 3]。

泡沫塑料的力學性能與泡孔特性有密切關系。漂浮器材使用的泡沫塑料均為閉孔結構, 泡孔具有 單胞性。每個泡孔都是一個獨立的漂浮元件, 刺破 或打穿時對整體的漂浮性能影響甚微。漂浮用泡沫 塑料的密度較小, 而表面強度往往偏低。這一缺陷 有兩種解決方法:

在材料表面覆蓋一層玻璃纖維 增強樹脂;利用特殊發泡工藝在高強度蒙皮中整 體成型。兩種方法的增強效果都很好。泡沫塑料的 另一重要指標是阻燃性能, 對于軍事裝備尤為重要。它應具有不易著火, 火焰傳播性小, 發煙量少, 燃燒 時生成的有害氣體少等特性。硬質聚氨酯泡沫塑料 在加入阻燃劑后, 可較好的滿足阻燃性要求。應用實例

(1)網架實心舟。目前軍用舟橋器材的橋腳舟 均為鋼結構形式, 因自重受到嚴格限制, 大多數制式 單舟內部未設水密隔艙。當結構受到局部破壞時, 鋼結構空心舟體的抗沉性能很差, 難以滿足戰時裝 備抗毀傷能力要求。鋼結構舟體的使用壽命因腐蝕 問題受到嚴重影響, 除銹防腐的保養工作耗費大量 的人力物力。考慮到復合材料的諸多優點, 若用輕 質復合材料制成實心舟體, 則可在相當程度上改進 其使用性能。網架作為新型受力結構在承載時內力 分布更為合理。其分析理論和設計制造方法日臻成 熟。隨著化學工業的發展, 泡沫塑料的密度、強度、阻燃和耐老化等性能已具備用于制作承重橋腳舟的 條件。因此, 可以采用以復合材料管材網架作為受 力結構, 并在內部填充發泡材料作為軍用舟橋器材 的舟體(簡稱網架實心舟)[ 4]。網架實心舟的承載能 力與相同尺寸的鋼結構橋腳舟大致相當, 對現有舟 橋裝備配套器材基本無需改動, 卻具有鋼質空心舟 無法比擬的抗沉性能和耐腐蝕性能, 而且自重較輕, 使用壽命更長。與鋼舟相比, 網架實心舟的制作無 需復雜的工藝流程, 生產方法簡單高效。遵循#平戰 結合?的思想, 可以在平時儲存制作網架實心舟所需 的桿件和球節點, 戰時再快速組裝生產。如此即可 節約橋腳舟的貯存場地和費用, 免去平時的保養維 護工作, 延長裝備的使用壽命。

(2)門橋增浮材料。門橋是武器裝備渡河的主 要方式之一。由于大量主戰兵器的噸位顯著增加, 部分級別的制式門橋噸位偏低, 因此迫切需要研制 出相應器材, 能在不改變門橋原有結構、不影響原有 操作的前提下快速提高門橋的承載力并適當提高其 抗沉性。用泡沫塑料制成浮塊單元, 作為增浮器材 通過適當方式加掛于門橋橋腳舟舷外, 即可達到提 高門橋承載力的目的。增浮器材的應用方便靈活, 無需對現有的舟體做任何改動, 也不影響拼組和結 合漕渡門橋的其他操作, 而且較好地滿足了浮性、穩 性和拖航性等方面的要求。泡沫塑料浮塊上的連接 結構適用于浮塊之間的相互連接, 因此可根據需要 將浮塊單獨拼組為渡人浮筏、輕型浮橋和渡送輕型 車輛的浮筏, 達到了一物多用的目的[ 7]。泡沫塑料 價格低廉, 生產工藝成熟, 提高舟橋裝備承載力的效 果顯著[ 8] , 免去了研制新型裝備的繁瑣過程和巨額 費用, 體現了復合材料優良的經濟性能。

(3)軍用船艇。玻璃鋼船體自重輕, 可增加有效 裝載, 減少阻力, 增加航速, 節省燃料, 提高經濟效 益。復合材料不同于金屬材料, 它是在制造材料的 過程中即形成構件, 免去了鋼材所需的復雜加工工 藝, 可設計性好, 加工成型方便, 尤其受船舶工業的 歡迎。玻璃鋼具有良好的抗磁、隔音、電絕緣性能和 不反射雷達波等特點, 特別適合軍事裝備, 廣泛用于 掃雷艇和巡邏艇等[ 8]。玻璃鋼船艇的制造已不存在 任何實質性的問題, 開發重點是如何在性能與穩定 性方面、經濟與安全方面取得優化協調[ 9]。秦皇島 玻璃鋼廠曾生產過班用沖鋒舟, 但仍處于試生產階 段, 與定型生產和大量裝備部隊的要求尚有差距。結束語

復合材料用于軍事裝備的優異性能是毋庸置疑 的。從長遠考慮, 其應用大有前途。發展復合材料 并不是要丟棄傳統材料。傳統材料的應用已有數百 年的歷史, 它有自己獨特的優勢, 短期內不可能被完 全代替。近年來, 傳統材料領域在積極發展新工藝、新理論, 以充分發掘材料性能的潛力。應用復合材 料時應考慮與傳統材料的混合使用, 仔細研究它們 的連接方式, 求得性能的最佳結合。參考文獻

洪修和.浮橋結構與計算.南京: 解放軍理工大學工程兵工程學 院, 1982 2

崔金泰.航空工程材料學.北京: 國防工業出版社, 1990 3

錢志屏.泡沫塑料[ M].北京: 中國石化出版社, 1998 新材料在軍事工業中的應用與發展

合作單位－西南證券研發中心

王鋒

一

前言

新材料，又稱先進材料（Advanced Materials），是指新近研究成功的和正在研制中的具有優異特性和功能，能滿足高技術需求的新型材料。人類歷史的發展表明，材料是社會發展的物質基礎和先導，而新材料則是社會進步的里程碑。

材料技術一直是世界各國科技發展規劃之中的一個十分重要的領域，它與信息技術、生物技術、能源技術一起，被公認為是當今社會及今后相當長時間內總攬人類全局的高技術。材料高技術還是支撐當今人類文明的現代工業關鍵技術，也是一個國家國防力量最重要的物質基礎。國防工業往往是新材料技術成果的優先使用者，新材料技術的研究和開發對國防工業和武器裝備的發展起著決定性的作用。二

軍用新材料的戰略意義

軍用新材料是新一代武器裝備的物質基礎，也是當今世界軍事領域的關鍵技術。而軍用新材料技術則是用于軍事領域的新材料技術，是現代精良武器裝備的關鍵，是軍用高技術的重要組成部分。世界各國對軍用新材料技術的發展給予了高度重視，加速發展軍用新材料技術是保持軍事領先的重要前提。

三

軍用新材料的現狀與發展

軍用新材料按其用途可分為結構材料和功能材料兩大類，主要應用于航空工業、航天工業、兵器工業和船艦工業中。

軍用結構材料

1.1

鋁合金

鋁合金一直是軍事工業中應用最廣泛的金屬結構材料。鋁合金具有密度低、強度高、加工性能好等特點，作為結構材料，因其加工性能優良，可制成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發揮材料的潛力，提高構件剛、強度。所以，鋁合金是武器輕量化首選的輕質結構材料。

鋁合金在航空工業中主要用于制造飛機的蒙皮、隔框、長梁和珩條等；在航天工業中，鋁合金是運載火箭和宇宙飛行器結構件的重要材料，在兵器領域，鋁合金已成功地用于步兵戰車和裝甲運輸車上，最近研制的榴彈炮炮架也大量采用了新型鋁合金材料。

近年來，鋁合金在航空航天業中的用量有所減少，但它仍是軍事工業中主要的結構材料之一。鋁合金的發展趨勢是追求高純、高強、高韌和耐高溫，在軍事工業中應用的鋁合金主要有鋁鋰合金、鋁銅合金（2000系列）和鋁鋅鎂合金（7000系列）。

新型鋁鋰合金應用于航空工業中，預測飛機重量將下降8~15%；鋁鋰合金同樣也將成為航天飛行器和薄壁導彈殼體的候選結構材料。隨著航空航天業的迅速發展，鋁鋰合金的研究重點仍然是解決厚度方向的韌性差和降低成本的問題。

1.2

鈦合金

鈦合金具有較高的抗拉強度（441~1470兆帕），較低的密度（4.5g/cm3），優良的抗腐蝕性能和在300~550oC溫度下有一定的高溫持久強度和很好的低溫沖擊韌性，是一種理想的輕質結構材料。鈦合金具有超塑性的功能特點，采用超塑成形－擴散連接技術，可以以很少的能量消耗和材料消耗將合金制成形狀復雜和尺寸精密的制品。

鈦合金在航空工業中的應用主要是制作飛機的機身結構件、起落架、支撐梁、發動機壓氣機盤、葉片和接頭等；在航天工業中，鈦合金主要用來制作承力構件、框架、氣瓶、壓力容器、渦輪泵殼、固體火箭發動機殼體及噴管等零部件。50年代初，在一些軍用飛機上開始使用工業純鈦制造后機身的隔熱板、機尾罩、減速板等結構件；60年代，鈦合金在飛機結構上的應用擴大到襟翼滑軋、承力隔框、起落架梁等主要受力結構中；70年代以來，鈦合金在軍用飛機和發動機中的用量迅速增加，從戰斗機擴大到軍用大型轟炸機和運輸機，它在F14和F15飛機上的用量占結構重量的25%，在F100和TF39發動機上的用量分別達到25%和33%；80年代以后，鈦合金材料和工藝技術達到了進一步發展，一架B1B飛機需要90402公斤鈦材。現有的航空航天用鈦合金中，應用最廣泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合金。近年來，西方和俄羅斯相繼研究出兩種新型鈦合金，它們分別是高強高韌可焊及成形性良好的鈦合金和高溫高強阻燃鈦合金，這兩種先進鈦合金在未來的航空航天業中具有良好的應用前景。

隨著現代戰爭的發展，陸軍部隊需求具有威力大、射程遠、精度高、有快速反應能力的多功能的先進加榴炮系統。先進加榴炮系統的關鍵技術之一是新材料技術。自行火炮炮塔、構件、輕金屬裝甲車用材料的輕量化是武器發展的必然趨勢。在保證動態與防護的前提下，鈦合金在陸軍武器上有著廣泛的應用。155火炮制退器采用鈦合金后不僅可以減輕重量，還可以減少火炮身管因重力引起的變形，有效地提高了射擊精度；在主戰坦克及直升機－反坦克多用途導彈上的一些形狀復雜的構件可用鈦合金制造，這既能滿足產品的性能要求又可減少部件的加工費用。

在過去相當長的時間里，鈦合金由于制造成本昂貴，應用受到了極大的限制。近年來，世界各國正在積極開發低成本的鈦合金，在降低成本的同時，還要提高鈦合金的性能。在我國，鈦合金的制造成本還比較高，隨著鈦合金用量的逐漸增大，尋求較低的制造成本是發展鈦合金的必然趨勢。圖1為鈦合金、鋁合金和鋼的強度對比。

MPa

圖1 鈦合金、鋁合金和鋼的強度對比

1.3

復合材料

先進復合材料是比通用復合材料有更高綜合性能的新型材料，它包括樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料和碳基復合材料等，它在軍事工業的發展中起著舉足輕重的作用。先進復合材料具有高的比強度、高的比模量、耐燒蝕、抗侵蝕、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隱身、抗高速撞擊等一系列優點，是國防工業發展中最重要的一類工程材料。

1.3.1

樹脂基復合材料

樹脂基復合材料具有良好的成形工藝性、高的比強度、高的比模量、低的密度、抗疲勞性、減震性、耐化學腐蝕性、良好的介電性能、較低的熱導率等特點，廣泛應用于軍事工業中。樹脂基復合材料可分為熱固性和熱塑性兩類。熱固性樹脂基復合材料是以各種熱固性樹脂為基體，加入各種增強纖維復合而成的一類復合材料；而熱塑性樹脂則是一類線性高分子化合物，它可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后硬化成為固體。樹脂基復合材料具有優異的綜合性能，制備工藝容易實現，原料豐富。在航空工業中，樹脂基復合材料用于制造飛機機翼、機身、鴨翼、平尾和發動機外涵道；在航天領域，樹脂基復合材料不僅是方向舵、雷達、進氣道的重要材料，而且可以制造固體火箭發動機燃燒室的絕熱殼體，也可用作發動機噴管的燒蝕防熱材料。近年來研制的新型氰酸樹脂復合材料具有耐濕性強，微波介電性能佳，尺寸穩定性好等優點，廣泛用于制作宇航結構件、飛機的主次承力結構件和雷達天線罩。

1.3.2

金屬基復合材料

金屬基復合材料具有高的比強度、高的比模量、良好的高溫性能、低的熱膨脹系數、良好的尺寸穩定性、優異的導電導熱性在軍事工業中得到了廣泛的應用。鋁、鎂、鈦是金屬基復合材料的主要基體，而增強材料一般可分為纖維、顆粒和晶須三類，其中顆粒增強鋁基復合材料已進入型號驗證，如用于F－16戰斗機作為腹鰭代替鋁合金，其剛度和壽命大幅度提高。碳纖維增強鋁、鎂基復合材料在具有高比強度的同時，還有接近于零的熱膨脹系數和良好的尺寸穩定性，成功地用于制作人造衛星支架、L頻帶平面天線、空間望遠鏡、人造衛星拋物面天線等；碳化硅顆粒增強鋁基復合材料具有良好的高溫性能和抗磨損的特點，可用于制作火箭、導彈構件，紅外及激光制導系統構件，精密航空電子器件等；碳化硅纖維增強鈦基復合材料具有良好的耐高溫和抗氧化性能，是高推重比發動機的理想結構材料，目前已進入先進發動機的試車階段。在兵器工業領域，金屬基復合材料可用于大口徑尾翼穩定脫殼穿甲彈彈托，反直升機 / 反坦克多用途導彈固體發動機殼體等零部件，以此來減輕戰斗部重量，提高作戰能力。

1.3.3

陶瓷基復合材料

陶瓷基復合材料是以纖維、晶須或顆粒為增強體，與陶瓷基體通過一定的復合工藝結合在一起組成的材料的總稱，由此可見，陶瓷基復合材料是在陶瓷基體中引入第二相組元構成的多相材料，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成為當前材料科學研究中最為活躍的一個方面。陶瓷基復合材料具有密度低、比強度高、熱機械性能和抗熱震沖擊性能好的特點，是未來軍事工業發展的關鍵支撐材料之一。陶瓷材料的高溫性能雖好，但其脆性大。改善陶瓷材料脆性的方法包括相變增韌、微裂紋增韌、彌散金屬增韌和連續纖維增韌等。陶瓷基復合材料主要用于制作飛機燃氣渦輪發動機噴嘴閥，它在提高發動機的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。

1.3.4

碳－碳復合材料

碳－碳復合材料是由碳纖維增強劑與碳基體組成的復合材料。碳－碳復合材料具有比強度高、抗熱震性好、耐燒蝕性強、性能可設計等一系列優點。碳－碳復合材料的發展是和航空航天技術所提出的苛刻要求緊密相關。80年代以來，碳－碳復合材料的研究進入了提高性能和擴大應用的階段。在軍事工業中，碳－碳復合材料最引人注目的應用是航天飛機的抗氧化碳－碳鼻錐帽和機翼前緣，用量最大的碳－碳產品是超音速飛機的剎車片。碳－碳復合材料在宇航方面主要用作燒蝕材料和熱結構材料，具體而言，它是用作洲際導彈彈頭的鼻錐帽、固體火箭噴管和航天飛機的機翼前緣。目前先進的碳－碳噴管材料密度為1.87~1.97克/厘米3，環向拉伸強度為75~115兆帕。近期研制的遠程洲際導彈端頭帽幾乎都采用了碳－碳復合材料。

隨著現代航空技術的發展，飛機裝載質量不斷增加，飛行著陸速度不斷提高，對飛機的緊急制動提出了更高的要求。碳－碳復合材料質量輕、耐高溫、吸收能量大、摩擦性能好，用它制作剎車片廣泛用于高速軍用飛機中。

1.4

超高強度鋼和先進高溫合金

超高強度鋼是屈服強度和抗拉強度分別超過1200兆帕和1400兆帕的鋼，它是為了滿足飛機結構上要求高比強度的材料而研究和開發的。超高強度鋼大量用于制造火箭發動機外殼，飛機機身骨架、蒙皮和著陸部件以及高壓容器和一些常規武器。由于鈦合金和復合材料在飛機上應用的擴大，鋼在飛機上用量有所減少，但是飛機上的關鍵承力構件仍采用超高強度鋼制造。目前，在國際上有代表性的低合金超高強度鋼300M，是典型的飛機起落架用鋼。此外，低合金超高強度鋼D6AC是典型的固體火箭發動機殼體材料。超高強度鋼的發展趨勢是在保證超高強度的同時，不斷提高韌性和抗應力腐蝕能力。

高溫合金是航空航天動力系統的關鍵材料。高溫合金是在600~1200oC高溫下能承受一定應力并具有抗氧化和抗腐蝕能力的合金，它是航空航天發動機渦輪盤的首選材料。按照基體組元的不同，高溫合金分為鐵基、鎳基和鈷基三大類。發動機渦輪盤在60 年代前一直是用鍛造高溫合金制造，典型的牌號有A286和Inconel 718。70年代，美國GE公司采用快速凝固粉末Rene95合金制作了CFM56發動機渦輪盤，大大增加了它的推重比，使用溫度顯著提高。從此，粉末冶金渦輪盤得以迅速發展。最近美國采用噴射沉積快速凝固工藝制造的高溫合金渦輪盤，與粉末高溫合金相比，工序簡單，成本降低，具有良好的鍛造加工性能，是一種有極大發展潛力的制備技術。圖2為美國戰斗機各種材料結構的重量比。

圖2

美國戰斗機各種材料結構重量比

1.5

鎢合金

鎢的熔點在金屬中最高，其突出的優點是高熔點帶來材料良好的高溫強度與耐蝕性，在軍事工業特別是武器制造方面表現出了優異的特性。在兵器工業中它主要用于制作各種穿甲彈的戰斗部。鎢合金通過粉末預處理技術和大變形強化技術，細化了材料的晶粒，拉長了晶粒的取向，以此提高材料的強韌性和侵徹威力。我國研制的主戰坦克125Ⅱ型穿甲彈鎢芯材料為閱讀全文(24)

第三篇：智能材料在軍事領域的應用

智能材料在軍事領域的應用

智能材料（Intelligent material），是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當處理且本身可執行的新型功能材料。智能材料在目前文獻中的提法大都為機敏材料(Smart Material)、機敏結構(Smarts Structure)、自適應結構(A daptive Strueture)、智能材料(Intelligent Material)、智能結構(Intelligent Strueture),這些概念國內外至今尚無統一的定論。不容質疑智能材料是未來的重要科學領域。此次來介紹智能材料在軍事領域的應用。

作為一種新興技術材料,智能材料的應用日益引起人們的廣泛興趣,在軍事、醫學、建筑和紡織服裝等領域都有著廣闊的發展前景。

智能材料在軍事應用中具有很大的潛力,其研究、開發和利用,對未來武器裝備的發展將產生重大影響。目前,在各種軍事領域中,智能材料的應用主要涉及到以下幾個方面。

一·

智能蒙皮 光纖作為智能傳感元件用于飛機機翼的智能蒙皮中,或者在武器平臺的蒙皮中植入傳感元件、驅動元件和微處理控制系統制成的智能蒙皮,可用于預警、隱身和通信。1985年美國空軍的“預測計劃II”首先提出了光纖智能蒙皮/結構的概念。隨著進一步的研究發展,1994年美國空軍動力飛行實驗室進行了結構飛行演示,麥道公司對F-15戰斗機的外側前緣、F-18戰斗機的蒙皮進行了智能結構飛行試驗。目前,為了未來的彈道導彈監視和預警衛星系統,美國彈道導彈防御局正在研究在復合材料蒙皮中植入核爆光纖傳感器、X射線光纖探測器、激光傳感器、射頻天線等多種傳感器的智能蒙皮。這種智能蒙皮可以被安裝在天基防御系統空間平臺的表面上,實時監視和預警來自敵方的各種威脅,美國空軍萊特實驗室正在把一個承載天線結合到表層結構中,與傳統外部嵌置的天線相比,這種一體化結構的天線能夠有效提高飛行器的空氣動力性能、減輕飛行器結構重量和體積、提高天線性能、降低生產成本和維修費用。該計劃預計在2013年進行模型樣機的試飛。

二·結構檢測和壽命預測

智能結構可以對構件內部的應變、溫度、裂紋進行實時測量,探測其疲勞和受損傷情況,從而實現對結構進行監測和對壽命進行預測。光纖具有尺寸小、質量輕、可撓曲、耐腐蝕,不受電磁干擾,與復合材料有良好相容性等特點,且靈敏度高、耐高溫,易實現遠距離測量而受到人們的青睞。目前一些先進國家采用光纖智能材料與結構進行復合材料的狀態檢測與損傷估計,即在材料或結構的關鍵部位埋置光纖傳感器或其陣列進行全壽命期實時監測、損傷評估和壽命預測。空間站等大型在軌系統采用光纖智能結構,可實時探測由于交會對接碰撞、隕石撞擊或其他原因引起的損傷,對損傷進行評估,實施自診斷。壓電元件由于既可作傳感器又可作驅動器,頻響高,處理電路簡單,近年來基于壓電元件的結構損傷實時在線檢測成為國際上的熱點。美國斯坦福大學采用分布式壓電傳感器、驅動器進行了復合材料結構所受沖擊機沖擊損傷情況的研究,荷蘭國家宇航實驗室、美國波音公司、美國Sandia及LosAlamos國家實驗室等研究機構也都在進行這方面的研究。

形狀記憶合金(SMA)應用于智能復合材料是由于其在低溫下的形狀記憶功能和其在高溫下的超彈性,應用最為廣泛的是NiTi合金。美國應用SMA制成了夾心結構樹脂基復合材料用于“柔性機翼”。該機翼在各種飛行速度下可自動保持最佳翼型,提高飛行效率,并可自行抑制出現的危險振動。

三·減振降噪

智能結構用于航空航天系統可以消除系統的有害振動,減輕對電子系統的干擾,提高系統的可靠性;用于艦艇,可以抑制噪聲傳播,提高潛艇和軍艦的聲隱身性能。國外正在研究的具有減振降噪功能的智能結構主要由壓電陶瓷、形狀記憶合金和電致伸縮等新材料制成。如Lord公司用超磁致伸縮材料研制的一套智能減震系統,安裝在飛機發動機支架上,使機艙內的噪聲減小20dB以上[7]。將壓電材料置入飛機機身內,當飛機遇到強氣流而振動時,壓電材料便產生電流,使艙壁發生和原來振動方向相反的振動,抵消氣流引起的振動噪音[6]。(4)環境自適應結構 由智能結構制成的自適應飛機機翼,能實時感知外界環境的變化,同時驅動機翼發生彎曲、扭轉以改變翼型和攻角,從而獲得最佳的氣動特性,自適應機翼將大大減輕重量,提高響應速度,減少轉彎半徑,改善雷達散射截面,增大升阻比。例如當飛機在飛行過程中遇到渦流或猛烈的逆風時,機翼中的智能材料就能迅速變形,并帶動機翼改變形狀,從而消除渦流或逆風的影響,使飛機仍能平衡地飛行。美國Grumman飛機公司用超磁致伸縮智能型材料作驅動組元制造的自適應機翼模型,其響應速度比傳統的液壓系統提高了20倍,后緣傾轉60%,航程增加了35%。美國波音公司和麻省理工學院聯合研究出在槳葉中嵌入智能纖維,可使電致流變體時槳葉扭轉變形達幾度。四· 雷達波智能隱身材料

雷達是迄今為止最為主要和有效的遠程電 子探測設備，隨著雷達技術的改進和發展，現代 雷達對各種軍用目標構成了致命的威脅，雷達波 隱身仍然是目前隱身技術發展的重點，雷達波智 能隱身是雷達波隱身發展的一個重要方向。對 于目標而言，可能同時面臨著多部雷達的威脅和 探測，面對這種局面，材料的單一化雷達被動隱 身已經越來越不能適應現代戰爭的要求，有些國 家對雷達波智能隱身的研究已經取得了一定的 成果。據報道，用智能纖維增強的一種導電聚合物 作為隱身的結構材料在雷達波智能隱身中得到 了應用，不僅降低了雷達散射的截面，同時還把飛機的質量減輕了５０％，并對聲波也具有良好的 隱身效果。雷達波智能隱身的一大熱點是動態適應雷 達吸波材料，該種材料能夠感應入射的電磁波，實時調節材料的電磁參數，使材料吸收峰處在人射波電磁頻譜，以對特定頻率 電磁波的強吸收。英國謝菲爾德大學研制的一 種成分ＰＡＮｉ．ＨＢＦ４，ＰＥＯ（ｐｏｌｙ—ｅｔｈｙｌｅｎｅ—ｏｘｉｄｅ），銀（１２％，質量分數）和ＡｇＢＦ（１２％，質量分數）的 導電聚合物 Ｊ，對于含４０％ＰＡＮｉ．ＨＢＦ 的導電 聚合物，該導電聚合物能夠作為動態自適應雷達 吸波材料，其本質在于對其施加電壓后其電磁參數可以調節，其原理是一旦對導電聚合物施加電 壓后會發生如下反應：ＰＡＮｉ．ＨＢＦ ＋Ａｇ＿￣ＰＡＮｉ． Ｈ。＋ＡｇＢＦ，其中左邊易導電，右邊不易導電，施 加電場后向易導電的方向發展。通過施加電壓不同，調節了導電聚合物的電 磁參數，從而能夠使電磁波在聚合物內的波長發 生改變，用兩層導電聚合物配置成Ｊａｕｍａｎｎ雷達 吸收體－６』，上層厚度為ｄ，下層厚度為ｄ，每層導 電聚合物的電磁參數都可以調節，這樣可使該吸 收體具備了寬頻下強吸收的能力。圖１為吸收 峰可調的兩層Ｊａｕｍａｎｎ雷達吸收體每層最佳的 電阻與頻率關系圖。圖２為用導電聚合物配置 的Ｊａｕｍａｎｎ雷達吸收體在施加不同電壓后，其反 射率與頻率的關系。

從圖１、圖２可以看出，通過調節電壓，可動 態調節每層導電聚合物的電阻（電磁參數），從而 達到了反射率吸收峰在不同頻率下可調的目的

五· 紅外智能隱身材料

隨著紅外探測技術的不斷進步以及背景環 境的快速變化，傳統意義的紅外偽裝一單一被動 抑制目標紅外輻射、改變輻射特性已經越來越不 能適應現代戰場的要求，對紅外隱身材料的研究 也在不斷發展，尤其是在動態紅外智能隱身材料 研究方面。１９９５年，Ｐ．Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ對導電高分子電致變色材料的紅外發射性能進行研究，發現在中遠紅外寬頻范圍（０．４１ｘｍ一４５Ｉｘｍ）具有可控的紅 外發射率變化（０．３—０．７）以適應背景的紅外發 射率，實現動態紅外偽裝。美國陸軍應用導電高分子電致變色材料（ＰＥＤＴ／ＰＰＳ）制作士兵服裝，使士兵能夠在夜間 不被敵方的探測器發現。對艦船、坦克、車輛等 武器裝備在不同環境下的偽裝要求，采用導電高 分子電致變色涂層（聚苯胺／聚二苯胺涂層）Ｊ，利用其紅外發射率不同而達到夜間或白天紅外 偽裝的目的，此種材料還可使武器裝備表面涂層 呈現不同的可見光迷彩偽裝效果。為了調節目標表面溫度變化范圍，可以采用 考慮大熱慣量材料，其中相變材料是其中一種很 有發展前途的材料，相變材料是在某一溫度發生 相變時，吸收熱量，因而達到蓄熱調溫的作用，使物體表面溫度下降，輻射率減小，達到紅外隱 身的效果，而且此過程是可逆的，Ｍｃｋｉｎｎｅｙ 等 將相變高分子材料（主要是鏈烷烴和某些塑性晶 體如２，２二甲基一１，３丙二醇（ＤＭＰ）、２烴甲基－２－ 甲基一１，３丙二醇（ＨＭＰ））用無機或有機高分子 材料進行包覆制成微膠囊，再將這種微膠囊作為 填料加入到涂料中，或者加人到樹脂中擠壓形成 纖維，將涂料或織物覆蓋于物體表面，當溫度升 高時，相變高分子材料發生相變吸熱，塑性晶體 分子結構發生變化吸熱，降低表面溫度，溫度降 低時，相變高分子材料發生相變放熱，升高表面 溫度，利用高相變熱儲材料的可逆過程¨引，達到 紅外偽裝的目的，當然在具體應用時，還應該考 慮隱身材料所應用目標的溫度和環境因素等來 動態調節物體表面溫度。雖然這種高分子材料 還未見應用于紅外智能隱身材料的報道，不過從 材料特性看，這種高分子材料具有未來應用于紅 外智能隱身的潛力。

六·可見光智能隱身材料

為了提高目標在可見光背景下的偽裝能力，有些國家致力于偽裝材料在可見光背景下的環境自適應技術研究，其中電致、光致變色高分子 材料成為可見光智能隱身的一個重要研究方向。據報道，美國空軍研究了一種導電聚苯胺復 合材料，可用于調節飛機蒙皮的亮度和顏色，它是 通過安裝在飛機各個側面的可見光傳感器控制它 的光電等特性，在不加電時，它是透光的，在加電 時，可同時改變亮度和顏色，使用這種蒙皮的飛 機，在飛行中從上往下看，它的上部顏色與它下面 地表的主體顏色相近，從下往上看，它的底部顏色 與太空背景一致，而且蒙皮加電時，能夠散射雷達 波，使跟蹤雷達的探測距離縮短一半以上。美國佛羅里達大學研制出一種電致變色聚 合物材料，將這種材料制成薄板覆蓋在目標表 面，板在加電時能發光并改變顏色，在不同電壓 的控制下會發出藍、灰、白等不同顏色的光，必要 時還可產生淡淡不同的色調，以便與太空的色調 相一致，能夠消除目標與背景的色差，達到可見 光隱身的效果¨¨。美國研制出一種電致變色高分子材料可用 于可見光偽裝智能材料，據稱，在聚氨酯分子中 嵌入高活性的丁二炔鏈段，在適當的條件下，丁 二炔聚合成聚丁二炔，形成具有自由電子的共軛 結構，從而改變了整個材料的顏色和光強度，在 此基礎上，在材料系統中加入傳感器和控制器，使用帶有ＳｉＣ光探測器的窄帶通濾波器可以識 別環境的波長和光強度，再將輸出信號經模擬數 字轉換器傳輸給微處理器進行識別和數據處理，并發出控制指令以改變材料的顏色和強度，從而 達到智能隱身的效果Ｈ。目前正在研究的可用于可見光智能隱身的 光致變色高分子材料主要還有：含硫卡巴腙配合 物的光致變色高分子材料；含偶氮苯的光致變色 高分子材料；含螺苯并吡喃的光致變色高分子子材料。

智能材料作為材料領域的重要領域正在迅猛發展，而隨著現代戰爭需求的改變，必將在國防領域發揮更大的作用。

第四篇：物聯網技術在軍事領域的應用

物聯網技術在軍事領域的應用

摘要

無線傳感器網絡可以協助實現有效的戰場態勢感知，滿足作戰力量“知己知彼”的要求。典型設想是用飛行器將大量微傳感器結點散布在戰場的廣闊地域。關鍵詞：物聯網 軍事

前言：信息技術正推動著一場新的軍事變革。信息化戰爭要求作戰系統“看得明、反應快、打得準”，誰在信息的獲取、傳輸、處理上占據優勢(取得制信息權)，誰就能掌握戰爭的主動權。無線傳感器網絡以其獨特的優勢，能在多種場合滿足軍事信息獲取的實時性、準確性、全面性等需求。

無線傳感器網絡可以協助實現有效的戰場態勢感知，滿足作戰力量“知己知彼”的要求。典型設想是用飛行器將大量微傳感器結點散布在戰場的廣闊地域，這些結點自組成網，將戰場信息邊收集、邊傳輸、邊融合，為各參戰單位提供“各取所需”的情報服務。

根據白宮的信息技術專家介紹，計算機、通信及小型化技術進步正引導美軍進入一個新時代，在防御技術上產生“革命性”效果。隸屬于總統辦公廳的國家信息技術研究與發展綜合辦公室主任大衛?納爾遜說，無線傳感器網絡技術，預示著為戰場上帶來新的電子眼和電子耳，“能夠在未來幾十年內變革戰場環境”。

由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。友軍兵力、裝備、彈藥調配監視;戰區監控;敵方軍力的偵察;目標追蹤;戰爭損傷評估;核、生物和化學攻擊的探測與偵察等。

鑒于無線傳感器網絡在軍事應用的巨大作用，引起了世界許多國家的軍事部門、工業界和學術界的極大關注.美國自然科學基金委員會2003年制定了傳感器網絡研究計劃,投資34 000 000美元,支持相關基礎理論的研究.美國國防部和各軍事部門都對傳感器網絡給予了高度重視,在C4ISR的基礎上提出了C4KISR計劃,強調戰場情報的感知能力、信息的綜合

能力和信息的利用能力,把傳感器網絡作為一個重要研究領域,設立了一系列的軍事傳感器網絡研究項目.美國英特爾公司、美國微軟公司等信息工業界巨頭也開始了傳感器網絡方面的工作,紛紛設立或啟動相應的行動計劃.日本、英國、意大利、巴西等國家也對傳感器網絡表現出了極大的興趣,紛紛展開了該領域的研究工作。

無線傳感器網絡的典型應用模式可分為兩類，一類是傳感器結點監測環境狀態的變化或事件的發生，將發生的事件或變化的狀態報告給管理中心;一類是由管理中心發布命令給某一區域的傳感器結點，傳感器結點執行命令并返回相應的監測數據。與之對應的，傳感器網絡中的通信模式也主要有兩種，一是傳感器將采集到的數據傳輸到管理中心，稱為多到一通信模式;一是管理中心向區域內的傳感器結點發布命令，稱為一到多通信模式。前一種通信模式的數據量大，后一種則相對較小。

在這里收集了一些目前西方國家(主要是美國)在無線傳感器網絡軍事應用方面的主要研究：

1)智能微塵(smart dust)智能微塵(smart dust)是一個具有電腦功能的超微型傳感器，它由微處理器、無線電收發裝置和使它們能夠組成一個無線網絡的軟件共同組成。將一些微塵散放在一定范圍內，它們就能夠相互定位，收集數據并向基站傳遞信息。近幾年，由于硅片技術和生產工藝的突飛猛進，集成有傳感器、計算電路、雙向無線通信模塊和供電模塊的微塵器件的體積已經縮小到了沙粒般大小，但它卻包含了從信息收集、信息處理到信息發送所必需的全部部件。未來的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個小時，搜集、處理、發射信息，它能夠僅依靠微型電池工作多年。智能微塵的遠程傳感器芯片能夠跟蹤敵人的軍事行動，可以把大量智能微塵裝在宣傳品、子彈或炮彈中，在目標地點撒落下去，形成嚴密的監視網絡，敵國的軍事力量和人員、物資的流動自然一清二楚。

2)目標定位網絡嵌入式系統技術

目標定位網絡嵌入式系 統技術(Network Embed System Technology)是戰場應用實驗是美國國防高級研究計劃局主導的一個項目，它將實現系統和信息處理融合。項目的定量目

標是建立包括10 ~100萬個計算節點的可靠、實時、分布式應用網絡。這些節點包括連接傳感器和作動器的物理和信息系統部件。基礎嵌入式系統技術節點采用現場可編程門陣列(FPGA)模式。該項目應用了大量的微型傳感器、微電子、先進傳感器融合算法、自定位技術和信息技術方面的成果。項目的長期目標是實現傳感器信息的網絡中心分布和融合，顯著提高作戰態勢感知能力。2003年該項目成功驗證了能夠準確定位敵方狙擊手的傳感器網絡技術，它采用多個廉價音頻傳感協同定位敵方射手并標識在所有參戰人員的個人計算機中，三維空間的定位精度可達到1.5米，定位延遲達到2秒，甚至能顯示出敵方射手采用跪姿和站姿射擊的差異。

防核生化襲擊 美國Cyrano Sciences公司已將化學劑檢測和數據解釋組合到一種專有的芯片技術中，稱為Cyrano NoseChip。基于這一技術可創建一個低成本的化學傳感器系統，捕獲和解釋數據，并提供實時告警，以應付恐怖分子使用化學武器進行的攻擊。該系統在前端使用一個C320手持傳感器負責收集有關化學劑的數據，該傳感建有與后方筆記本電腦的無線連接，電腦上運行著遠程監控和服務器程序。該系統使用IBM公司的無線通信設備WebSphere MQ Everyplace傳輸數據，這個手持設備還可以小型化為微小結點，部署到監測環境中去，形成自主工作的無線傳感器網絡。

3)靈巧傳感器網絡

“靈 巧傳感器網絡”(SSW:Smart Sensor Web)是美國陸軍提出的針對網絡中心戰的需求所開發的新型傳感器網絡。其基本思想是在戰場上布設大量的傳感器以收集和中繼信息，并對相關原始數據進行過濾，然后再把那些重要的信息傳送到各數據融合中心，從而將大量的信息集成為一幅戰場全景圖，當參戰人員需要時可分發給他們，使其對戰場態勢的感知能力大大提高。SSW系統作為一個軍事戰術工具可向戰場指揮員提供一個從大型傳感器矩陣中得來的動態更新數據庫，并及時向相關作戰人員提供實時或近實時的戰場信息，包括通過有人和無人駕駛的地面車輛、無人駕駛飛機、空中、海上及衛星中得到的高分辨率數字地圖、三維地形特征、多重頻譜圖形等信息。系統軟件將采用預先制定的標準來解讀傳感器的內容，將它們與諸如公路、建筑、天氣、單元位置等前后相關信息，以及由其他傳感器輸入的信息相互關聯，從而為交戰網絡提供諸如開火、裝甲車的行動以及爆炸等觸發傳感器的真實事件的實時信息。SSW系統是關于傳感器基于網絡平臺的集成，這種集成是通過主體交互作用來實現的。例如，一個被觸發的傳感器主體可能會要求在其范圍內激活其他傳感器，達到對前后相關信息的澄清和確認，該要求信息同來自氣候或武器層的SSW中的信息相結合，就生成一幅有關作戰環境的全景圖。

4)無人值守地面傳感器群

美國陸軍近期確立了“無人值守地面傳感器群”項目,其主要目標是使基層部隊指揮員具有在他們所希望部署傳感器的任何地方靈活地部署傳感器的能力.該項目是支持陸軍“更廣闊視野”的3個項目之一。

5)戰場環境偵察與監視系統

美國陸軍最近確立了“戰場環境偵察與監視系統”項目.該系統是一個智能化傳感器網絡,可以更為詳盡、準確地探測到精確信息,如一些特殊地形地域的特種信息(登陸作戰中敵方岸灘的翔實地理特征信息,叢林地帶的地面堅硬度、干濕度)等,為更準確地制定戰斗行動方案提供情報依據.它通過“數字化路標”作為傳輸工具,為各作戰平臺與單位提供“各取所需”的情報服務,使情報偵察與獲取能力產生質的飛躍.該系統組由撒布型微傳感器網絡系統、機載和車載型偵察與探測設備等構成。

6)傳感器組網系統

美國海軍最近也確立了“傳感器組網系統”研究項目.傳感器組網系統的核心是一套實時數據庫管理系統.該系統可以利用現有的通信機制對從戰術級到戰略級的傳感器信息進行管理,而管理工作只需通過一臺專用的商用便攜機即可,不需要其他專用設備.該系統以現有的帶寬進行通信,并可協調來自地面和空中監視傳感器以及太空監視設備的信息.該系統可以部署到各級指揮單位。

7)防生化網絡

2002年5 月,美國Sandia國家實驗室與美國能源部合作,共同研究能夠盡早發現以地鐵、車站等場所為目標的生化武器襲擊,并及時采取防范對策的系統.該研究屬于美國能源部恐怖對策項目的重要一環.該系統融檢測有毒氣體的化學傳感器和網絡技術于一體.安裝在車站的傳感器一旦檢測到某種有害物質,就會自動向管理中心通報,自動進行引導旅客避難的廣播,并封鎖有關入口等.該系統除了能夠在專用管理中心進行監視之外,還可以通過www.tmdps.cn Hail)、“一次性系索浮標”和“先進聲通信系統”。

對現役裝備來說，“海洋網”是一種可自由部署的水下網絡系統。它可以提供水下指揮、控制、通信和導航，采用“遠程聲吶調制解調器”，能夠利用固定或移動的水下節點通過聲傳播來實現通信。

通信的速度和深度對于潛艇的發展來說至關重要，特別是改善了潛艇只能在海洋表面或潛望鏡深度以內才可以通過衛星的無線電頻率通信的問題。

第五篇：淺談多媒體技術在軍事領域上的應用

淺談多媒體技術在軍事領域上的應用

〔內容摘要〕

科學技術在軍事上的運用是推動軍事變革和發展的主要因素，20世紀70年代以來興起的信息技術革命勢不可擋地推動著世界軍事的發展。“軍事多媒體牽引技術的發展”是世界各主要軍事強國長期堅持的一項政策，多媒體技術的主要作用是縮短用戶與計算機之間的距離，提高最終用戶的使用能力。其在部隊的作戰、訓練和武器裝備管理等方面顯得日益重要。文章主要對其在軍事信息分析、武器裝備研制生產和應用、軍事模擬仿真訓練、作戰指揮、軍事部隊教育訓練、武器庫保安監控等方面的作用進行了簡要的分析。

〔關鍵詞〕多媒體技術,CI,多媒體系統，多媒體技術軍事發展前景

前言：

自從1984年APPLE公司推出世界上第一臺具有多媒體特性的計算機一一MACINTOSH計算機以來，多媒體技術就一直活躍地發展著。在十七次中央政治局集體學習中，總書記提出要“改變機械化戰爭的思維定勢，樹立信息化戰爭的思想觀念”使“信息化”成為軍事創新和變革的核心，也使得計算機多媒體技術發展成為軍事發展的核心，其在軍事上的應用已經成為軍事信息革命的新熱點。正文：

多媒體技術是當今信息技術領域發展最快、最活躍的技術，是新一代電子技術發展和競爭的焦點。融計算機、聲音、文本、圖像、動畫、視頻和通信等多種功能于一體,能夠方便、實時、有效地處理數據、文字、圖

[1]

3形、聲音等多種信息。

目前,多媒體技術在軍事領域中的應用主要有以下幾方面: 1多媒體技術在軍事信息分析中的應用

在現代戰爭中，信息能成為一個非常重要的概念，主要得益于全世界信息產品的廣泛應用和信息技術的不斷進步。而信息在軍事中代表什么呢？與民用的信息概念有所區別，大范圍意義上軍事中的信息包括：雙方的軍事情報、戰場上的各種數據參數、雙方的資源配置。從某一個具體的場合來看，信息包括有各種武器具體的參數、動態獲得的參數、探測設備所獲得的信息等。這些原始的信息在運用多媒體處理之前，指揮員分析起來較為困難，有時會因此而耽誤戰機，而運用多媒體技術對所獲得的數據、文字、圖形、聲音等多種介質信息參數進行方便實時有效地綜合處理，抽象的信息就會變得具體明了，一目了然，指揮員就能更好地分析敵情，并迅速作出正確的判斷，定下戰斗決心。

現在許多國家都在努力實現國防部門對本國現有的許多大型數據庫的現代化和集成化，為此，人機對話的“靈境環境”成為了一個重要的方面。例如：軍事地理系統中，如果在地圖的屏幕上移動軍標，那么便可以在另一個窗口上看到實際的相應的地理情況，還可以聽到實際的聲音。這種全景化的、交互化的地理系統既不同于3D生成的技術環境，也不同于平面抽象的地圖，真正使軍事人員有“身臨其境”的感覺。美軍將多媒體應用在地理信息系統上，該系統能夠從不同的方面和角度觀察實際地形和地貌，一方面是軍事偵查，利用高分辨率遙感影像獲取熱點地區的情報，另一方面是軍事地圖，利用測繪衛星獲取的遙感影像進行立體測圖，獲得軍事地圖。數字化地圖庫與傳感器圖像相結合，能快速而精確地確定目標位置以及各種地形地貌條件。此外，在多媒體裝備信息管理系統、多媒體后勤支援系統、情報信息管理系統、和科研信息管理系統中，都采用了多媒體技術，從而大大提高信息管理工作的質量。[2]2多媒體在武器裝備的研制、生產及應用中的應用

多媒體制導技術在現代戰爭中是一種主要的作戰技術，已成為打擊對方目標的主要方式［3］，多媒體技術能使制導武器與所獲取的信息緊密結合在一起，大大增強打擊的威力。在武器裝備研制生產過程中,由于采用了多媒體數據和模型可視化技術,使武器的研制與生產周期大大縮短,產品質量得到提高,差錯率大大降低。比如在巡航導彈防御第一論證階段，通過演示來探索對付超視距巡航導彈的作戰能力；美國陸軍在推出著名的“愛國者”導彈的時候也大量采用了多媒體技術，大大提高了這種導彈在實戰中的可靠性。在戰斗機駕駛員座艙中，由于采用了多媒體綜合控制技術，有效地減小了駕駛員的緊張心理，提高了作戰反應能力。

再比如多媒體技術和人工智能技術相結合, 給第三代機器人一一軍用智能型機器人的研制技術帶來新的突破。這種機器人的模式識別能力得到很大的提高, 可以自動識別戰場環境、武器類別, 并能聽懂人的聲音。由于機器人在惡劣環境(如核、生、化)監側、深海作業、排雷等急、難、險、重任務中能夠發揮常人所無法替代的作用, 因此世界各國都很重視發展智能型機器人。

3多媒體在軍事模擬和仿真中的應用

所謂軍事模擬和仿真，就是在軍事方面進行建模，然后利用仿真的技術進行模擬戰局、戰略、戰術的方法。這種方法應用系統論的觀點，并且利用數學建模和多媒體技術等多種建模方法。在實踐中的軍事模擬對于軍事作戰的指揮有著很大的指導作用。這方面的典型應用有作戰指揮自動化(CI)系統,其它如多媒體作戰對抗模擬系統、多媒體作戰指揮遠程會議系統、虛擬戰場環境等也都大量采用了多媒體技術。3.1多媒體在CI系統中的重要應用

CI是指揮（Command）、控制（Control）、通信（Communication）、情報（Intelligence）等詞的英文縮寫，這個系統也就是軍隊自動化指揮33

3[4]系統［5］。該系統產生于20世紀70年代，是一個以計算機為核心的，集收情報、傳遞信息、指揮決策與戰術控制為一體的高效作戰指揮系統。因為現代高技術戰爭使戰場成為陸、海、空、電、磁五位為一體的戰場，戰場上各種兵種及武器系統之間就需要密切聯系、協同作戰。而多媒體應用于CI系統中，可以有效、迅速地向各級指揮官提供豐富的信息，以保證指揮人員正確做出決策，有效實施指揮控制。這使得CI系統在現代戰爭中成為軍隊的神經中樞，它與電子戰裝備、精密制導武器一起構成了克敵制勝的三大法寶。它主要由偵察探測系統、通信系統、指揮系統和戰術控制系統等四個部分組成。偵察探測系統借助于衛星等高技術手段，探測和跟蹤監視敵方飛機、導彈和軍隊，為國家軍事指揮機構提供所需要的準確情報；通信系統憑借數字化技術，建立一個上至國家最高軍事指揮機構下至基層作戰組織的通信網絡，使戰場上的聯絡、調動、指揮簡單易行快捷準確；指揮決策系統是一種自動處理信息系統，能夠快速將搜集到的情報分類、比較、判定，并制定出作戰方案，為指揮機構提供高效率的參謀服務。戰術控制系統則以前3個系統為依托，能在極短的時間內使有關的力量進入戰備狀態，并將部隊部署到一個特定的區域，使決策指揮與作戰幾乎同步。

CI除了可以實時地將戰場的態勢形象直觀地表現出來，供指揮官分析以便做出決斷，還可以利用多媒體網絡實現異地協同工作的環境，從而使處于不同地點的不同指揮所的指揮官能夠“面對面”地商討協同作戰的問題，共同制定完善的作戰方案，并實施作戰指揮。最后還可以利用多媒體技術來方便地進行戰場的管理。它可以真實地記錄作戰全過程的指揮控制情況，以備查詢、檢索，用來總結作戰經驗和教訓。對于一個國家來說，應用CI系統，使得各種兵種和武器系統之間的作戰協同更加完善、周密，使部隊的行動節奏和反應能力大幅度提高，使武器裝備的打擊能力更為強大，從而在整體上有效地提高了國家軍事力量的水平。以美國全球戰略的CI系統為例，一旦有國家發射洲際導彈，它的預警衛星系統能在60-90s33

333內探測到，并在3-5min之內判斷是否對自己構成威脅，如果判定威脅存在，其指揮決策系統將迅速制定作戰方案并進行作戰模擬，而且可以在1min內使所有的武器力量進入戰備狀態。3.2美軍作戰仿真網絡SIMNET 該系統是一個分布式廣域網多媒體仿真系統。這個系統將分布在美國和德國11個城市的設備和人員用計算機網絡聯接成一個大的系統。該系統包括了約260個地面裝甲車輛仿真器和飛機飛行模擬器以及通信網絡、指揮所和數據處理設備等。之后又在SIMNET的基礎上研發了分布式交互仿真技術,范圍擴展到包括陸、海、空各軍兵種武器平臺綜合仿真環境,實現了體系對抗仿真。

系統在分布交互仿真、網絡接口與通信、仿真客體的表現形式和數據傳輸、火力與兵力的計算生成等方面大量采用了多媒體技術與虛擬現實技術。使“作戰”參與者可以看到在地面行進的坦克和裝甲車,在空中飛行的直升機、殲擊機和導彈,在水面和水下游弋的艦艇，可以看到坦克行進時后面揚起的塵土和被擊中時燃燒的濃煙，可以聽到飛機或坦克的隆隆聲由遠而近,并能從聲音辨別出目標的方向和速度。總之,在作戰或實戰演習中的各種能被人感知的信息均被系統以多媒體綜合處理與表現形式再現出來,形成了一個逼真的戰場環境。4多媒體是作戰指揮的“倍增器”

伴隨著戰爭指揮形態的進化，軍隊的指揮體制也發生了根本性的變革，多媒體技術在軍隊通信領域所引發的最大變化是使軍事通信實現了從“傳話筒”到“倍增器”的質變。在火力制勝的戰爭中，軍事通信始終只是戰爭中獨立于武器裝備之外的一種保障手段，是作為戰場情報和指揮信息的“傳話筒”，雖然重要，卻不起主導作用；而在信息制勝的戰爭中，[6]軍事通信已經發展成為一體化信息武器裝備的重要組成部分，成為直接融入指揮控制系統的重要元素，以網絡為代表的軍事通信無疑成了軍隊戰斗力的“倍增器”。比如在軍事指揮中，利用電子白板模擬軍事環境，既可以插入地圖并對其編輯、放大、縮小，也可以插入視頻、圖像等軍事資料，超清晰圖像顯示結合非凡互動功能精確無誤傳遞各環節信息；同時以印天電子白板精準的定位和在復雜環境下同樣穩定的特性，對軍事指揮非常有利，即便突遇變化或因客觀條件急需調整方案，也可即時在動態的摸擬陣地上劃出多種行軍路線進行討論分析，從中挑選出最佳策略。如圖1所示：

圖1 再比如紀元液晶交互式一體機集電腦、電子白板、液晶電視、功放音響功能為一體，這種互動平臺將傳統的地圖數字化，使指揮員能夠更直觀地了解地形、水文情況，輔助以各種標號，為指揮員完成戰略部署討論、戰術設定提供了強大的技術支撐。

4.1作戰指揮系統中多媒體調度系統的重要作用

軍隊的整體指揮體系逐漸地趨向扁平化，改變了過去指揮命令層層下達的方式，而是一步到位的將指揮命令傳遞到最前端。這就對現代通訊系統提出了新的要求，使指戰員的戰斗指令能夠安全、清晰、快捷地傳遞到陣地的最前沿。多媒體調度系統，在軍隊的整體作戰指揮系統起著愈加重要的作用，成為軍隊傳達指揮命令的重要手段和工具。從軍隊的具體應用來看，多媒體指揮調度系統主要具備以下特點：

（1）實戰和演習中可將指揮調度控制網反饋出的圖片、視頻、數據供給指揮中心或其他人員了解情況，實現多控制中心的協同可視化調度。

（2）突發情況下，單兵可通過配備車載調度系統的應急通信車配備的車載衛星系統或發射出的無線網絡直接或間接(以應急通信車為中介)地將所獲得的信息傳給指揮中心。或配備車載調度系統的通信車自身組成臨時指揮中心，方便及時了解處理現場情況。

（3）在軍隊駐地分散的情況下通過IP網絡開展通訊與監控完美融合的視頻化軍事會議。

（4）可以進行營房/邊防的視頻監控與在哨崗監控、邊防巡檢遇到突發情況時的視頻聯動功能。5多媒體在教育及訓練中的作用 5.1多媒體技術在教學方面的應用

運用多媒體技術導入課目，一方面能調動官兵的學習訓練興趣。比如根據教育訓練的內容，在上課前若把本節課的重要內容和上次的教育訓練課目，用PowerPoint等工具制作成動畫幻燈片，用多媒體電腦演示出來，不僅節約時間，而且給官兵以極大的吸引力，加深官兵的印象，特別是那些需要簡單提示一下的教育訓練內容，若把簡單的問題以設問等題型展示出來，官兵的興趣就能被調動起來了。另一方面利用多媒體技術可展示動態效果，增強教育訓練的效果。通過精心設計的動畫、插圖和音頻等，能使抽象深奧的內容以簡單明了、直觀的形式表現出來，更好地幫助官兵思考各內容間的聯系，加深官兵對本內容的理解。計算機的動態變化還可以將形與武器裝備有機結合起來，把運動和變化展現在官兵面前，使官兵由形象的認識提高為抽象的概括，這對官兵掌握各種新式武器的使用、操作和維護或各種戰術的運用，將起到事半功倍的效果。例如，在組織官兵學習軍用地形學時，把河流、山脈、平原地、丘陵地等地形用多媒體技術制作成動畫，官兵就能很快地掌握有關的地形地貌的名稱和形狀，在實地也能很快判斷各種地形。

比如，1992年，英國皇家海軍推出了一套“護衛艦教學演示系統”，它供人們參觀學習。該系統可以演示護衛艦的各個部位和艙室，見習者可以“走進”需要參觀的艙室或者“登上”某層甲板的某個位置，當需要講解細節的時候，則可以從菜單上請出一位軍官做詳細的講解。在這個系統中，見習者還可身臨其境地查看各類武器的結構組成與性能指標，以及控制武器系統的運動與發射，還能充當指揮員調出敵方的資料。這個系統在訓練新兵或者是參觀介紹方面都成倍地提高了效率，而且其功能大大超過了傳統的教學。而現在，多媒體的教學訓練系統技術更加完備，功能也更加強大，成為各國軍方重點發展的一項多媒體技術。5.2軍隊院校中的多媒體網絡教學系統

采用多媒體技術和網絡技術,適應現代教育思想、教育理論和教育模式的“軍隊院校多媒體網絡教學系統”,已投入運行。系統采用交換式以太網、多級樹狀星型拓撲結構,由三部分組成:(1)控制臺子系統是整個系統的指揮調度部件,教師用其控制課堂的教學活動,系統的大部分功能都是通過它來完成的。

(2)教師機子系統是系統的主體用戶--教師操作的部件,主要用于完成教學演示課件的運行,以及諸如實物投影儀、電子白板等工具的運行。

(3)學生機子系統是系統的客體用戶--學生操作的部件,主要完成教學信息的接收及電子舉手功能等。

該系統從全面培養人才素質入手,設計并實現了網絡教學平臺、網上常用操作、課件管理等三個方面的系統功能。系統通過網絡將傳統機房或電腦教室的微機、各專業教室的電化教學設備聯成一個整體,從而實現了各種軟件教學資源共享。網絡與全軍和國家教育科研網聯網后還可以利用網絡上各院校、科研單位和友鄰單位的教學成果，進行網上遠程教學和異地同步訓練。

5.3軍事訓練中飛行模擬器的作用

多媒體技術使以往許多只有在戰場和實兵實裝訓練場上才能獲得的訓練經驗與訓練效果，可以在作戰仿真實驗室中取得，促使了作戰理論、訓練實踐和最后戰斗力的形成。比如現代軍用飛機是多種高科技技術集于一身的武器裝備,其高性能的動力裝置、精確的導航系統及復雜的電子系統要求飛行員必須具備精湛的駕駛技術，但是在真實飛機上訓練駕駛員耗資大,又受到空域場地的限制,多年來人們都采用飛行模擬器代替真實飛機來訓練飛行員。

如圖2所示是多媒體飛行模擬器運行的效果圖，它既能夠達到預期的訓練效果，同時還能夠節省開支、保障飛行訓練的安全。

[4]

圖2飛行模擬器

它由下列四部分組成:(1)座艙系統 具有和真實飛機(所仿真的飛機)一樣的布局。(2)視景系統

為飛行員提供座艙外的前視景象,包括機場跑道、田野、建筑物、燈光、河流、道路、地形地貌等。還能模擬天氣的能見度、雨、雪、云等氣象條件以及晝夜景象、空中及地面的活動目標的圖像,使飛行員有身臨其境的感覺。

(3)運動系統

為飛行員提供了動感。通常采用六自由度伺服液壓系統將整個座艙托起,模擬飛機飛行中的各種姿態。

(4)計算機系統

是飛行訓練系的核心,其模擬訓練軟件具有對多媒體信息進行綜合、實時交互、控制、表現等多種處理的功能,是一個典型的高檔多媒體計算機系統。

飛行模擬器是最早,也是最全面地運用多媒體技術的典型系統之一，由于其巨大的經濟和軍事效益而得到了迅速發展，目前我國有關單位也已研制出了多種型號飛機的飛行訓練系統。5.4多媒體導彈仿真訓練系統

它充分體現了多媒體技術的集成性和交互性,使操作手擺脫了第一代訓練仿真器單調乏味、以字符文本為主的交互方式,代之以生動逼真的實彈仿真操作控制臺和操作訓練環境,使訓練人員能以更直觀生動、方便的方式完成教學訓練任務。該系統由三部分組成:(1)操作模擬子系統

采用觸摸屏模擬實際操作面板。模擬面板上顯示了實際操作面板的各種開關、按鈕與扳鍵等操作部件和系統的各種儀表、指示燈等反應體部件的圖像。

(2)環境仿真子系統

逼真地顯示或再現了實際操作現場的場景及各種音響效果。(3)導彈原理與結構子系統

以多媒體形式供教員和指揮員對部隊戰士進行基礎知識訓練,是交互式課件系統。系統研制中采用了面向對象的設計方法,所研制的系統軟硬件稍加修改即可用于其它以操作面板為主的訓練器材中去。6多媒體在部隊武器庫管理中的保安監控作用

多媒體視頻監控報警技術的成功開發，出現了新一代智能化視頻監控系統，成為眾多傳統電視監控系統更新換代的目標，更是新裝保安監控系統的必要選擇［7］，如圖3所示為連接多媒體智能視頻監控報警系統示例圖。利用多媒體視頻監控報警系統來管理部隊武器庫，較好地防止武器被盜，有效地增強了武器管理的安全系數。

圖3 多媒體視頻監控技術一方面實了現最適合人們需求的人.機界面，即在處理圖像、數據、聲音等信息時使人們的感覺極其自然，從根本上改變了人與系統設備的交互操作方式。運用多媒體技術將電視監控系統的傳統設備和計算機完整地結合在一起，不僅大大增強和完善了系統的監控功能，而且徹底改變了武器管理、官兵傳統的工作條件與工作方式。另一方面，多媒體數字視頻報警是智能化信息處理技術在電視監控領域的應用，如上圖所示，它是多媒體視頻監控報警技術的典范，它將多媒體監控和數字視頻報警完整地集成在一起，還可以復合多種傳統的傳感器報警技術，真正成為安全防范的高度智能化系統。它除了可采用傳感器報警以外，特別利用數字圖像處理技術，進行數字視頻報警。它采用攝像機作為報警探頭，首先將攝像機獲得的視頻信號進行數字化，然后采用實時數字圖象處理技術對數字化圖像進行分析、處理。當檢測到監視區域內有動目標時給出報警信號，采用計算機多媒體技術和語音合成技術，對報警現場圖像進行存儲并給出報警地點的語音提示，大大提高了報警的可靠性，方便了報警后的處理工作，增強了部隊武器庫的管理。7軍事娛樂與游戲

隨著多媒體技術的發展,許多高檔的軍事型電子游戲光盤軟件紛紛出現。操縱各種戰斗機的空戰、駕馭艦艇的海上大戰、反空襲的地空大戰、兩軍對峙的坦克大戰等,栩栩如生的畫面、繪聲繪色的場景使人們在消閑中學到了現代軍事技術和知識。發展前景：

在軍事領域中,多媒體技術的應用已從武器模擬仿真領域發展到作戰指揮、軍事信息工程、教育訓練、武器裝備革新至辦公自動化等各個方面,在圖像制導、智能武器方面也有很多關鍵性的應用。并且我們應看到,多媒體技術還是一門新興技術,無論在其基礎理論技術還是開發方法或工具平臺等方面都還處于逐步發展完善之中,也還有許多難題需要攻關解決。隨著越來越多的軍事技術人員投身于多媒體技術的理論研究和實際應用中來,在不遠的將來,多媒體技術在軍事領域中的應用水平必將邁上一個新的臺階,多媒體技術必將全面滲透到軍事技術中去。〔參考文獻〕

[1]多媒體技術發展現狀及未來發展趨勢淺淡.情報理論與實踐.國防工業出版社.王軍，韓強 [2]冷戰結束后世界軍事斗爭爭什么.瞭望.上海文藝出版社.苗德忠 [3]美軍戰場敵我識別系統的發展趨勢.國防科技大學出版社.張英杰，宋彤

[4]多媒體計算機技術基礎及應用.高等教育出版社.鐘玉琢

[5]C3I情偵預警系統的能力評估方法.軍事科學出版社.吳巨紅，張最良 [6]劉曉健，王召福.分布式交互仿真的軍事應用[N]解放軍報,2001-04-18 [7]視頻會議系統與遠程監控.測控技術.電子工業出版社.魯宏偉