第一篇：電磁波隱身技術的研究

電磁散射與隱身技術導論

課程大作業報告

學 院： 電子工程學院 專 業： 電磁場與無線技術 班 級： 021061 學 號： 02106020 姓 名： 賴賢軍

電子郵件： 92065436@qq.com 日 期： 2013 年 06 月 成 績： 指導教師： 姜文 電磁波隱身技術的研究

隱形技術（stealth technology）俗稱隱身技術，精確的術語應該是“低可探測技術”（low-observable technology）。即通過研究利用各種不同的技術手法來改變己方目標的可探測性信息特征，最大程度地降低被對方探測系統發現的概率，使己方目標以及己方的武器裝備不被敵方的探測系統發現和探測到。

1.隱身技術及其歷史背景

現代無線電技術和雷達探測系統的迅速發展極大地提高了戰爭中的搜索、跟蹤目標的能力，傳統的作戰武器所受到的威脅愈來愈嚴重。隱身技術作為提高武器系統生存、突防以及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為重要、最為有效的突防戰術技術手段并受到世界各國的高度重視。隱身技術(又稱目標特征信號控制技術)是通過控制武器系統的信號特征使其難以被發現、識別和跟蹤打擊的技術。它是針對探測技術而言的，在兵器研制過程中設法降低其可探測性，使之不易被敵方發現、跟蹤和攻擊的專門技術。簡言之隱身就是使敵方的各種探測系統(如雷達等)發現不了我方的飛機，無法實施攔截和攻擊。早在第二次世界大戰期間，美國便開始使用隱身技術以減少飛機被敵方雷達發現的概率。當前電磁波隱身的研究重點是雷達隱身技術和紅外隱身技術。由于在未來戰爭中雷達仍將是探測目標的最可靠手段，因此隱身技術研究以目標的雷達特征信號控制為重點，同時展開紅外、聲、視頻等其它特征信號控制的研究工作，最后向多功能、高性能的隱身方向發展。

2.隱身技術的工作原理

隱身技術的主要就是反雷達探測。雷達是一種利用無線電波發現目標并測定其他位置的裝置。雷達的問世使人類的探測技術和能力跨上了新的臺階，同時也向反探測技術提出了新的挑戰。人們為了提高目標反雷達探測能力不懈地奮斗了幾十年，終于探索到一條新的隱身途徑。與早期的隱身術——偽裝術相比，今天的隱身技術已起了根本變化，有了質的飛躍。下面從反雷達探測和反紅外、熱探測兩個方面簡單介紹隱身技術的一些工作原理與隱身性能。

1)反雷達探測 開始隱身技術的一項主要工作是提高反雷達探測的能力：也 就是提高目標在雷達探測下的隱身性能。通常用目標的雷達散射界面RCS表示。所謂目標的雷達散射截面是指目標被雷達發射的電磁波散射中時其反射電磁波能量的程度。雷達散射截面的大小反映了目標反射電磁波能量的強弱，其越小雷達就越不易探測到目標。

2)反紅外(熱)探測 開始隱身技術的另一項重要工作是提高反紅外(熱}探測的能力：也就是減小目標的紅外（熱）信號特征。發動機的尾噴管是紅外探測器的主要紅外（熱）源。因此減小紅外（熱）信號特征主要是要減小發動機尾噴管或排氣口的紅外（熱）輻射。

3．隱身材料概述

用于隱身目的的材料稱為隱身材料。由于隱身技術能極大地提高武器的生存能力和作戰效果，受到許多國家的高度重視，成為現代軍事技術研究的關鍵技術。目前雷達在各種探測器中仍占主導地位。因此雷達波隱身材料是隱身技術中最主要和發展最快的隱身材料。雷達波隱身材料的基本性能要求是吸收雷達波，所以這種材科又稱雷達吸波材料。我們所指的吸波材料也就是雷達波吸收材料，簡稱為RAM。吸波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、俄羅斯及日本等發達國家。經過半個世紀的發展成績斐然。第二次世界大戰時，德國人曾用活性碳粉末充填天然橡膠片來包覆潛艇以降低被對方雷達發現的可能性。這可以說是最早的RAM，美國早期研制了一種稱為防輻射涂料（HARP)布，是用像膠或塑料填充導電的鱗片狀鋁粉、銅粉或鐵磁材料制成。這些早期的材料主要通過增加厚度來提高吸波性能，一般較重，用于艦船和陸地武裝設備。從50年代起。美國等開展了較為系統的飛機隱身技術研究，經過20多年的發展，70年化開始研制隱身飛機，80年代隱身飛機裝備部隊并投入使用。現已裝備的F-117A隱形攻擊機、B-2戰略轟炸機以及F-22先進戰術隱身戰斗機均采用了不同類型的隱身材料。其它大國也都投人大量人力物力研制吸波材料，己發展出不少新型的雷達吸波材料和吸波結構。

高度的軍事敏感性和技術保密性使當前高性能的RAM研究和應用情況籠罩在迷霧之中，但各科技機構的努力主要集中在以下兩個方面：全新的吸收機理和吸收劑、計算科學的迅速發展和應用。總之，應運而生的RAM必將在這場世界性攻關研究中不斷取得發展，并對今后的隱身反隱身技術的竟爭產生深刻的影響。4.吸波材料的綜合要求和分類

4.1隱身技術對吸波材料的基本要求

一、材料的化學穩定性應有較寬的溫度范圍。

二、足夠寬的工作頻帶中要求材料與空氣有良好的匹配，使空氣與材料界面間的總反射很小。這就要求材料有較好的頻率特性。再通過合理的設計，充分利用材料的性能。

三、要求吸波涂層材料的面密度小、質量輕，其中對隱身飛行器尤為關鍵。

四、有高的力學性能及良好的環境適應性和理化性能就是要求材料具有結強度高耐一定溫度和不同壞境變化的要求。

4.2隱身材料的分類

由于吸波材料種類繁多，吸波機理也不盡相同，目前有多種分類方法。主要有以下幾種: 1涂敷型和結構型 按材料成型工藝和承載能力可分為涂敷型和結構型。涂敷型吸波材料是將吸收劑與粘結劑混合后涂敷于目標表面形成吸波涂層而結構型吸波材料則通常是將吸收劑分散在由特種纖維〔如石英纖維、玻璃纖維等)增強的結構材料中所形成的結構復合材料，它具有承載和吸收雷達波雙重功能。2)吸波型和干涉型 按吸波原理分有吸波型和干涉型兩大類。前者主要是材料本身對雷達波損耗吸收，后者則利用吸波層表面反射波和底層反射波的振幅相等、相位相反進行干涉相消。其中對于吸收型吸波材料按材料損耗機理可分為電阻型、電介質型和磁介質型。碳化硅纖維、導電高聚物、石墨等屬于電阻型吸波材料。電磁能主要衰減在材料電阻上，鈦酸鋇之類屬于電介質型吸波材料，其機理為介電極化弛豫損耗，磁介質吸波材料的機理主要歸結為磁滯損耗和鐵磁共振損耗。這類材料有鐵氧體、多晶鐵纖維等。3)傳統型和新型 按不同研究時期，吸波材料又可分為傳統吸波材料和新型吸波材料。鐵氧化、金屬微粉、鈦酸鋇、碳化硅、石墨、導電纖維等均為傳統吸波材料，而新型吸波材料則包括納米材料、多晶鐵纖維、“手征”材料、導電高聚物及電路模擬吸波材料等，它們具有不同于傳統吸波材料的新吸波機理。在傳統吸波材料中，鐵氧體吸波材料和金屬微粉吸波材料是兩種研究得最多、性能最好、并已得到較廣泛應用的吸波材料。而納米材料和多晶鐵纖維則是目前眾多新型吸波材料中性能最好的兩種。傳統吸波材料以強吸收為主要目標。新型吸波材料則要求滿足“薄、輕、寬、強”，而未來吸波材科則應滿足多頻譜隱身、環境自適應、耐高溫、耐海洋氣候、抗核輻射等更高要求。以適應日趨惡劣的未來戰場。其中多頻譜隱身材料和智能型隱身材料將成為雷達吸波材料的發展方向。

1)多頻譜隱身材料 迄今為止的吸波材料都是針對厘米波雷達，如俄羅斯高王雷達)、毫米波雷達(如荷蘭翁鳥雷達、瑞典鷹雷達)等先進探側設備而相繼問世，要求吸波材料在不久的將來發展成為能夠兼容米波、厘米波、毫米波、紅外、激光等多波段電磁波隱身的多頻譜隱身材料。單波段吸波材料在未來將不再具有實戰意義。在同一目標上使用的材料不應再是單功能多層結構，而希望成為多功能材料，實現四個或五個波段以上的多功能隱身材料一體化設計。

2）智能型隱身材料 就象上述所講的那樣，智能型隱身材料作為一種新興材料其應用會越來越廣泛。美國制定的隱身材料研究目標中提出，2005年研制出可單獨控制的輻射率/反射率涂層，2010年研制能自動對背景和威脅作出反應的自適應涂層體系。對此，世界其它軍事強國也在積極運作中。

隱身無人機所使用的隱身技術是很全面的。因此，隱身無人機的發展代表了隱身技術的最前沿。20世紀60年代，無人機開始用于軍事領城。在1973年的中東戰爭和1982年的敘、以貝卡谷地之戰中，無人機嶄露頭角，令人刮目相看。無人機大量、成規模地用于戰爭是在1991年的海灣戰爭中。以美國為首的多國部隊使用了幾百架無人機，飛行了幾千小時，執行了大量的軍事任務。目前，研究無人機對空中戰爭的影響和新一代多用途、隱身無人機的研制己經成為世界各國空軍新的研究和發展之重點。美國是世界上最早把隱身技術用于無人機的國家。早在1960年初，美國就在Q-2無人機上部分地采用了隱身技術，其隱身特征是用金屬絲網罩住發動機進氣道，在機身兩側貼數雷達吸波材料覆蓋層，機頭涂不導電的油漆。自此以后便有越來越多的無人機采用隱身技術。除美國之外，其它一些國家也開始研制生產這類無人機。根據隱身要求、方法和程度的不同，無人機隱身可以分為部分隱身和全面隱身兩種。

新的隱身機理（1）仿生技術 試驗證明，海鷗雖與燕八哥的形體大小相近，但海鷗的雷達反射截面比燕八哥的大200倍。蜜蜂的體積小于麻雀，但它的雷達反射截面反而比麻雀大16倍。有關科學家們正在研究這些現象，試圖采用仿生技 術，尋求新的隱身技術。（2）等離子體隱身技術 實驗證明，用等離子氣體層包圍諸如飛機、艦船、衛星等的表面，當雷達波碰到這層特殊氣體時，由于等離子體層對雷達波有特殊的吸收和折射特性，使反射回雷達接收機的能量很少。1999年初，俄羅斯克爾德什研究中心宣稱，他們已研制成功完全不同于美國“常規”隱身技術的新機理飛行器隱身系統。其隱身方法是利用專門的機載等離子體發生器生成等離子體，然后通過等離子體吸收電磁波使飛機的雷達散射截面(RCS)減小。此外，受一系列物理作用的影響，電磁波急于繞過等離子體，也會使反射信號大大減弱。第一代系統可能已裝到現有飛行器上，裝上這種裝置后，飛機的RCS減小近兩個數量級第二代系統不僅可衰減反射信號，而且可生成許多假信號，這將大大增大跟蹤飛行器的難度。第二代機載裝置質量不超過100kg，能耗不超過幾十千瓦。目前該中心正在根據新的物理原理，研制更有效的第三代隱身系統。美國對等離子體隱身技術也進行了大量的研究，取得了一些進展。20世紀90年代初，美國休斯研究實驗室投資65萬美元進行了一項為期兩年的研究計劃。在執行計劃的第一階段，休斯研究等離子體隱身的方法是測量電磁波在充滿等離子體的矩形波導管中傳播的透射和反射，以及它們隨等離子體密度剖面和動量交換碰撞頻率的變化，并將實驗結果與理論進行了比較，在理論和實驗上都取得了重要進展。在執行計劃的第二階段，休斯研制和驗證了等離子體隱身模型組件，在實驗室雙錐輻射體微波散射實驗中，所測的充滿等離子體外殼對反射微波信號的衰減為37dB，采用小雷達波段測量了充滿等離子體外殼的RCS減小量，其中頻率在(4~14)GHz范圍內的RCS減小量為(20~25)dB。美國的分子研究實驗室也進行了大量的有關等離子體微波干擾方面的理論和實驗研究，美國還在《國防部1997年基礎研究計劃》中提山了“中性等離子體效應可以為國防部的飛機和衛星提供隱身條件”。

等離子體隱身機理：等離子體隱身主要是采取相關的技術途徑在飛行器表面(周圍)形成等離子體，并通過等離子體與電磁波的相互作用，對雷達波實施碰撞吸收、反射和耗散衰減。當存在磁場時，在等離子休中沿磁場方向傳播的電磁波的極化方向會產生所謂法拉第旋轉，從而使雷達接收的回波極化方向與發射時的不一致，造成極化失真。等離子體隱身技術與目前已經廣泛應用的隱身技術相比具有很多優勢。（1）改變了常規隱身技術的被動實現手段，采取了主動控制 方法實現隱身，使隱身系統便于維護。（2）不需改變飛行器的氣動外形設計不會影響飛行器的飛行性能和故術技術性能(3)使用簡便,等離子體可做成能快速開、關的隱身系統。在通信或雷達系統尚未發送或接收時,通過快速打開等離子體,將能覆蓋電磁波傳輸系統(4)吸波頻帶寬,吸收率高,隱身因素多且效果好(5)使用周期長,造價相對低廉,維護費用低。等離子體隱身技術作為新概念的飛行武器防御系統,目前在理論和試驗上已經獲得成功,如果在工程上一旦研制成功,將對未來空戰產生革命性的影響。現有的一些大雷達截面飛行器,欲減小RCS可以采用等離子體作為隱蔽部件來實現,而無需做重大的結構改變。這樣可暫時免去昂貴的重新設計，在電子戰中使一些老裝備的服役壽命得以延長。同時還可以研制不同的等離子體隱身系統用于船舶、機載平臺和衛星，以抵御不同雷達的威脅。因此，等離子體隱身技術在軍事上具有極高的潛在應用價值，將成為隱身技術發展的新的突破方向及世界各軍事強國競相研究的焦點。

反隱身技術的機理:隱身技術的迅速發展對戰略和戰術防御系統提出了嚴峻挑戰，迫使人們考慮如何摧毀隱身兵器并研究反隱身技術。隱身技術與反隱身技術的發展，是相互制約、相互促進的，無論哪一方有新的突破，都將引起另一方的重大變革。反隱身技術的發展方向是，綜合運用，系統綜合(集成)，開發新的反隱身技術理論。目前，國外對飛機隱身技術的研究主要把力量放在雷達波隱身和紅外線隱身上。在雷達波隱身上，飛機主要是靠調整外形來縮減雷達散射截面(占RCS縮減總量的70%~80%)。其次，則是應用RAM探索或研究反隱身技術，要從當前隱身技術的局限性或明顯弱點入手（1）現役或在研隱身飛機以單站雷達為對抗目標，雷達是通過接收被照射目標的散射電磁波來判斷有無目標存在并測出目標所在的空間角度及空間距離。當前正在使用的雷達絕大多數是單站雷達它的接收天線和發射天線靠得很近或接收功能及發射功能共用一個天線完成。對于單站雷達，接收機接收到的目標散射電磁波是沿入射電磁波路線返回的回波。調整飛機外形只能優選雷達照射角度范圍，使回波集中到極少致方向上并偏離發射源。若設法從別的方向上接收回波，或同時從多個角度進行探測，可以作為探測隱身飛機的措施及手段。2)難以在整個電磁和紅外頻譜達到相同的低可探測性，飛機調整外形以及采用RAM，只能有效對抗工作頻率在(0.2~29GHz)的厘米波雷達，當雷達波長與被照射目標特征尺寸相近時，在目標反射波與爬行波之間產 生諧振現象。盡管沒有直接的鏡面反射也會造成強烈的信號特征。例如，某些陸基雷達的長波(米級波)輻射能在飛機較大的部件(平尾或機翼前緣)上引起諧振。在波長很短(毫米波)的雷達照射下，則飛機的不平滑部位相對波長來說顯然增多。而任何不平滑部位都會產生角反射并導致RCS增大。大多數RAM都含有“活性成分”經雷達波照射后其分子結構內部產生電子重新排列，分子振蕩的慣性會吸收一部分入射能量。但是，照射波的波長越長，分子振蕩越慢而吸波效果越不明顯。雷達跳出目前隱身技術所能對抗的波段。將使飛機的隱身性能大大降低或失效。另外，目前的隱身技術主要是針對微波雷達的飛機的紅外輻射可以減弱并限制在一定的方位角內但卻不能完全消除發展可見光或接近可見光波段的探側器以及提高紅外傳感器的探測性能，也可作為探測隱身飛機的措施及手段。反隱身技術與隱身技術一樣，也是綜合性技術，單獨采用某一種反隱身技術都不可能獲得好的反隱身效果，必須綜合運用各種反隱身技術才能提高探測隱身飛機的效能。

本文首先分析隱身技術的研究現狀，然后介紹國外隱身技術的應用情況以及隱身材料的發展，最后預測隱身技術和隱身武器裝備將朝著寬頻帶、全方位、全天候和智能化的方向發展。目前，世界上許多國家和地區都在研究和發展隱身技術，研制隱身或部分隱身武器裝備，對現役的非隱身裝備進行隱身改裝等。隱身技術的出現打破了世界各國現有的攻防平衡，顯著地提高了作戰平臺，進攻平臺和防護平臺的效能，增強了電子作戰能力提高了目標的生存和突防能力，是當今世界各國重點發展的國防高科技。隱身技術正在向著綜合運用、權衡隱身性能和其他性能、擴展頻率范圍和應用范圍、降低成本等方向發展。我國在隱身技術的預研工作上已進行了多年探索，取得了一定成果，有的方面已達到實用水平。從現在周邊環境的發展趨勢來看，我國的軍用飛行器在未來的作戰環境中將面臨嚴峻的挑戰。因此，必須加大力度研究發展高性能的隱身技術裝備。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。例如，對激光探測的隱身性能好，一般對紅外探測就不能隱身，這就是隱身材料的相容性問題。傳統的隱身材料以強吸收為主要目標，新型的隱身材料要求滿足“薄、輕、寬、強”，而未來的隱身材料則應滿足多頻譜隱身、環境自適應、耐高溫、耐海洋氣候、抗核輻射等更高要求，以適應未來戰場的需要。為解決這 一問題，未來隱身材料的研制方向將是兼容型隱身材料，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等

四、總結

本學期選修了《電磁散射與隱身技術導論》這門課程，在課程中學習了許多關于電磁散射與隱身技術的知識，對于所學專業有了一個感觀上的認識，極大地激發了自己對本專業學習的興趣。最后，對這門課程各位老師在學習上的悉心指導表示深深的感謝！

參考文獻：

[1] 肖占中編著.信息化作戰指揮[M].北京:海潮出版 社，2006.[2] 喬清晨.信息化戰爭條件下我國防空的戰略問 題[M].北京:解放軍報，2006.[3] 鐘明范，劉兵初編著.防空作戰[M].北京:藍天出 版社，2008.

第二篇：隱身材料

隱身材料

（stealth material）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，可大大減小自身的信號特征，提高生存能力。隱身材料按頻譜可分 為聲、雷達、紅外、可見光、激光隱身材料、按材料用途可分為隱身涂層材料和隱身結構材料。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。如日本研制的一種由電阻抗變換層和低阻抗諧振 層組成的寬頻帶高效吸波涂料，其中變換層由鐵氧體和樹脂混合組成，諧振層由鐵氧體導電短纖維和樹脂組成，在1～20吉赫的雷達波段上吸收率達20分貝以上。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，這類材料稱為隱身結構材料。紅外隱射材料主要用于車輛、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。例如，對激光探測的 隱身性能好，對紅外探測就不能隱身。這就是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等。這是當前隱身材料的發展方向。1.雷達吸波材料

雷達吸波材料是最重要的隱身材料，其中尤以結構型雷達吸波材料和吸波涂料最為重要，國外目前已實用的主要也是這兩類隱身材料。(1)結構型雷達吸波材料

結構型雷達吸波材料是一種多功能復合材料，它既能承載作結構件，具備復合材料質輕、高強的優點，又能較好地吸收或透過電磁波，已成為當前隱身材料重要的發展方向。

國外的一些軍機和導彈均采用了結構型RAM，如SRAM導彈的水平安定面，A-12機身邊緣、機翼前緣和升降副翼，F-111飛機整流罩，B-1B和美英聯合研制的鷂-Ⅱ飛機的進氣道，以及日本三菱重工研制的空艦彈ASM-1和地艦彈SSM-1的彈翼等均采用了結構型RAM。近年來，復合材料的高速發展為結構吸波材料的研制提供了保障。新型熱塑性PEEK(聚醚醚酮)、PES(聚醚砜)、PPS(聚苯硫醚)以及熱固性的環氧樹脂、雙馬來酰亞胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺和異氰酸酯等都具有比較好的介電性能，由它們制成的復合材料具有較好的雷達傳輸和透射性。采用的纖維包括有良好介電透射性的石英纖維、電磁波透射率高的聚乙烯纖維、聚四氟乙烯纖維、陶瓷纖維，以及玻纖、聚酰胺纖維。碳纖維對吸波結構具有特殊意義，近年來，國外對碳纖維作了大量改良工作，如改變碳纖維的橫截面形狀和大小，對碳纖維表面進行表面處理，從而改善碳纖維的電磁特性，以用于吸波結構。

美國空軍研究發現將PEEK、PEK和PPS抽拉的單絲制成復絲分別與碳纖維、陶瓷纖維等按一定比例交替混雜成紗束，編織成各種織物后再與PEEK或PPS制成復合材料，具有優良的吸收雷達波性能，又兼具有重量輕、強度大、韌性好等特點。據稱美國先進戰術戰斗機(ATF)結構的50%將采用這一類結構吸波材料，材料牌號為APC(HTX)。

國外典型的產品有用于B-2飛機機身和機翼蒙皮的雷達吸波結構，其使用了非圓截面(三葉形、C形)碳纖維和蜂窩夾芯復合材料結構。在該結構中，吸波物質的密度從外向內遞增，并把多層透波蒙皮作面層，多層蒙皮與蜂窩芯之間嵌入電阻片，使雷達波照射在B-2的機身和機翼時，首先由多層透波蒙皮導入，進入的雷達在蜂窩芯內被吸收。該吸波材料的密度為0.032g/cm，蜂窩芯材在6-18GHz時，衰減達20dB；其它的產品如英國Plessey公司的“泡沫LA-1型”吸波結構以及在這一基礎上發展的LA-

3、LA-

4、LA-1沿長度方向厚度在3.8～7.6cm變化，厚12mm時重2.8kg/m2，用輕質聚氨酯泡沫構成，在4.6～30GHz內入射波衰減大于10dB；Plessey公司的另一產品K-RAM由含磁損填料的芳酰胺纖維組成，厚5～10mm，重7～15kg/m2，在2～18GHz衰減大于7dB。美國Emerson公司的Eccosorb CR和Eccosorb MC系列有較好的吸波性，其中CR-114及CR-124已用于SRAM導彈的水平安定面，密度為1.6～4.6kg/m2，耐熱180℃，彎曲強度1050kg/cm2，在工作頻帶內的衰減為20dB左右。日本防衛廳技術研究所與東麗株式會社研制的吸波結構，由吸波層(由碳纖維或硅化硅纖維與樹脂復合而成)、匹配層(由氧化鋯、氧化鋁、氮化硅或其它陶瓷制成)、反射層(由金屬、薄膜或碳纖維織物制成)構成，厚2mm，10GHz時復介電數為14-j24、樣品在7～17GHz內反射衰減>10dB。

在結構吸波材料領域，西方國家中以美國和日本的技術最為先進，尤其在復合材料、碳纖維、陶瓷纖維等研究領域，日本顯示出強大的技術實力。英國的Plesey公司也是該領域的主要研究機構。(2)雷達吸波涂料

雷達吸波涂料主要包括磁損性涂料和電損性涂料

磁損性涂料主要由鐵氧體等磁性填料分散在介電聚合物中組成。目前國外航空器的雷達吸波涂層大都屬于這一類。這種涂層在低頻段內有較好的吸收性。美國Condictron公司的鐵氧體系列涂料，厚1mm，在2～10GHz內衰減達10～12dB，耐熱達500℃；Emerson公司的Eccosorb Coating 268E厚度1.27mm，重4.9kg/m2，在常用雷達頻段內(1～16GHz)有良好的衰減性能(10dB)。磁損型涂料的實際重量通常為8～16kg/m2，因而降低重量是亟待解決的重要問題。

電損性涂料通常以各種形式的碳、SiC粉、金屬或鍍金屬纖維為吸收劑，以介電聚合物為粘接劑所組成。這種涂料重量較輕(一般可低于4kg/m2)，高頻吸收好，但厚度大，難以做到薄層寬頻吸收，尚未見純電損型涂層用于飛行器的報道。90年代美國Carnegie-Mellon大學發現了一系列非鐵氧體型高效吸收劑，主要是一些視黃基席夫堿鹽聚合物，其線型多烯主鏈上含有連接二價基的雙鏈碳-氮結構，據稱涂層可使雷達反射降低80%，比重只有鐵氧體的1/10，有報道說這種涂層已用于B-2飛機。(3)電路模擬吸收體和R卡

電路模擬吸收體是西方80年代研究的一種吸波機理和方法，它運用等鏟電路技術對電阻片的電感、電容等參數進行分析和設計，以衰減大部分入射能量。與電路模擬吸收體相關的設計問題是頻率選擇表面(FSS)設計。電路模擬吸收體可以由吸波材料中周期性金屬條、柵、片構成的電阻片制成，也可以采用帶有刻蝕成專門設計的格網圖案的金屬或金屬陶瓷涂層的介質薄膜或薄纖維織物，涂層材料和厚度決定電路模擬薄膜網格單元的有效電阻值；網格單元的循環間隔以及薄膜厚度的電性能可決定吸波體的電感和電容值。這種涂層可采用氣相沉積或濺射方法敷于介質薄膜表面。典型的FSS有振子型、條帶型、正交線型、矩型、圓形等形狀。電路模擬吸收體圖案比較復雜，一般由多個薄膜層組成。每層的設計不同且沿整個吸波體厚度變化，層間距離由設計頻率確定。這種吸波體一般用于吸收寬頻帶電磁波，目前已用于隱身飛機座艙蓋、隱身雷達天線罩的設計。

另一類吸波材料是稱為R卡的電阻性薄膜和纖維織物。這些材料由介質基體材料與非常薄的真空沉積層、濺涂金屬或金屬陶瓷組成。R卡可利用沉積厚度逐漸變化和/或電阻率逐漸變化的材料構成分級涂層。R卡用于機翼時，能較好地滿足氣動外形的要求。在吸收前緣表面的次行波方面也很有效。2.紅外隱身材料〔1〕

紅外隱身材料作為熱紅外隱身材料中最重要的品種，因其堅固耐用、成本低廉、制造施工方便，且不受目標幾何形狀限制等優點一直受到各國的重視，是近年來發展最快的熱隱身材料，如美國陸軍裝備研究司令部、英國BTRRLC公司材料系統部、澳大利亞國防科技組織的材料研究室、德國PUSH GUNTER和瑞典巴拉居達公司均已開發了第二代產品，有些可兼容紅外、毫米波和可見光。近年來美國等西方國家在探索新型顏料和粘接劑等領域作了大量工作。新一代的熱隱身涂料大多采用熱紅外透明度

[影響] 隱身材料是隱身技術的重要組成部分。武器系統采用隱身材料可以降低被探測率，提高自身的生存率，增加攻擊性，獲得最直接的軍事效益。因此隱身材料的發展及其在飛機、主戰坦克、艦船、箭彈上應用，將成為國防高技術的重要組成部分。

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，可大大減小自身的信號特征，提高生存能力。隱身材料按頻譜可分 為聲、雷達、紅外、可見光、激光隱身材料、按材料用途可分為隱身涂層材料和隱身結構材料。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。如日本研制的一種由電阻抗變換層和低阻抗諧振 層組成的寬頻帶高效吸波涂料，其中變換層由鐵氧體和樹脂混合組成，諧振層由鐵氧體導電短纖維和樹脂組成，在1～20吉赫的雷達波段上吸收率達20分貝以上。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，這類材料稱為隱身結構材料。紅外隱射材料主要用于車輛、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。例如，對激光探測的 隱身性能好，對紅外探測就不能隱身。這就是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等。這是當前隱身材料的發展方向。

第三篇：基于有源吸聲單元的聲隱身技術研究論文

摘 要：對聲隱身技術現狀進行了概括，提出開展主動吸聲層研究的必要性；構建了基于有源吸聲單元的主動吸聲層模型，并對吸聲單元的吸聲性能進行了理論分析及計算機仿真研究，驗證了該方案的可行性。

關鍵詞：聲隱身；有源聲學結構；吸聲

引言

隨著現代戰爭向電子戰、信息戰方向的發展，軍事目標的隱身性能成為決定其生存能力及戰斗力的重要指標。對于海軍，其主要偵察手段多是利用聲波進行的，假如設備的輻射噪聲比較高，會降低自身的隱蔽性而受到攻擊；另一方面，為了獲得更好的隱身性能，還需要考慮如何應對主動聲吶的探測。如果能將聲吶的探測波有效的進行吸收，使回波減弱，則可大大加強目標的隱身性能。基于此，本文提出了一種應用有源吸聲單元構建吸聲層，以提高目標聲隱身性能的方法。

1.聲隱身技術現狀

在現代檢測技術條件下，軍事目標特征包括電磁特征、光學特征、聲學特征以及尾流特征等。由于水中環境的特殊性，只有聲探測可以達到遠程[1]，因此對于海軍而言，聲隱身性能尤為重要。潛艇以其隱蔽性和機動性等特點成為各國發展的重點[2]。然而隨著聲吶及信號處理技術的迅猛發展，潛艇的隱蔽性受到了極大的威脅，提高潛艇聲隱身性能成為近年來研究的熱點。

由于主動聲吶技術的廣泛應用，不僅是潛艇本身的輻射噪聲，甚至是艇體表面對聲吶探測波的反射都成為了暴露目標的致命因素。為了降低艇體對聲波的反射，目前各國的潛艇大部分都敷設了消聲瓦。消聲瓦是一種利用材料的聲學性能實現吸聲的無源控制方式。研究表明，這種控制方式對高頻聲波的控制效果較好，而對低頻聲波控制不佳[3]。隨著聲吶技術不斷向大功率、低頻段方向發展，普通的被動消聲瓦已無法滿足潛艇聲隱身的需要，因此各國相繼開展了主動消聲瓦的研究，然而由于種種原因的限制，目前該技術還未發展到大規模應用階段。

2.應用有源吸聲單元構建主動吸聲層

對于主動消聲瓦的研究，屬于有源吸聲的研究范疇。其根本思路在于利用次級力源或次級聲源向外輻射的聲波，與聲吶的探測波產生相消性干涉，實現“以聲消聲”，并利用誤差傳感器及自適應控制器實現對次級源的實時控制。系統如圖1所示。但是次級源及誤差傳感器的個數及布放位置強烈依賴于外界環境，且為增大控制面積而采用的多通道系統也使系統的復雜程度增加，穩定性和實時性下降。鑒于以上原因，本文借鑒有源聲學結構的相關理論，提出了一種基于有源吸聲單元的主動吸聲層構建方案。

圖1 有源吸聲系統示意圖

在每個吸聲單元中，包括了次級聲源和誤差傳感器，通過控制次級聲源的輸出，實現總反射聲功率最小，達到吸聲的目的。由于每個吸聲單元擁有獨立的誤差傳感器及控制器，故可通過多個吸聲單元的組合，實現大面積有源吸聲層的構建，而整個控制系統算法的復雜度卻不會因此而增加。

3.有源吸聲效果分析

由于每個吸聲單元相對獨立，因此對其吸聲效果進行分析時，可將重點放在單個吸聲單元模型的分析上。模型中初、次級板平行，且間距遠小于頻段內聲波波長。采用聲功率近場計算方法，可得到吸聲單元的總反射聲功率為：

其中為傳輸阻抗矩陣，為總法向振速，可表示為次級控制力向量的函數：

結合式（1）、（2）可以看出，總反射聲功率是的二次型函數，可求得唯一的一組控制力向量使得反射聲功率最小，此時的即為吸聲結構的最優控制力向量。最優控制力向量及最小反射聲功率分別為：

式中，C、D、E的表達式見文獻[4]。

對吸聲單元進行算例仿真。仿真中，著重關注300Hz以下頻率范圍內的聲反射及吸收問題。在次級源作用前后，吸聲結構的總反射聲功率對比如圖2所示。圖中實線及虛線分別表示次級源作用前、后結構總反射聲功率。從圖中可以看出，次級源作用后，總反射聲功率有所下降，也就是說吸聲單元具有一定的吸聲性能。在低頻段，控制前后的總反射聲功率相差較大，隨著頻率的升高，吸聲效果逐漸減弱，說明有源控制適用于對低頻聲的吸收。

圖2 有源控制前后吸聲單元的反射聲功率

結論

本文對國內外聲隱身技術的現狀進行了研究，可以看到，目前廣泛采用的被動消聲瓦對低頻聲波的吸收性能很差，在應用上存在一定的局限。結合有源聲學結構的特點，提出了一種基于有源吸聲單元的聲隱身技術，并對吸聲單元進行了建模及仿真分析，驗證了對低頻聲波的吸收性能。吸聲單元可結合誤差傳感器及控制器，通過一定的自適應算法，實現對吸聲效果的實時控制。利用有源吸聲單元的組合，可構建大面積主動吸聲層，提高裝備的聲隱身性能。

參考文獻：

[1] 林立，俞孟薩等.國外水面艦艇聲隱身設計及控制技術概述[J].艦船科學技術, 2005，27（2）：92-96.[2] 俞曉麗.聲學覆蓋層聲阻抗測量方法及復合結構聲反射預報研究[D].碩士學位論文, 哈爾濱工程大學, 2006.[3] 陳克安，尹雪飛.低頻聲有源吸收理論研究[J].振動與沖擊, 2000，19（1）：71-74.[4] 陸晶，陳克安，李雙.平面結構有源聲吸收理論研究[J].噪聲與振動控制，2009，29(4):111-115.

第四篇：隱身材料專題

隱身材料專題

一、各種隱身飛機發展歷程介紹

1、美國第一次正式提出發展隱身技術是在1973年.這一年.美國國防部下屬的先進研究計劃局(DARPA)提出了一項代號“海弗藍”(Have Blue)的研究計劃.這就是隱身技術研究的開始，在“海弗藍”計劃中，DARPA對之前世界各國關于隱身技術的研究情況，以及隱身概念的提出情況進行了總結，甚至一直追溯到1936年最早的隱身飛機概念，當時所提出的隱身飛機概念就是能夠不被肉眼發現.不被雷達發現，不被紅外探測系統發現，無法聽到聲音的飛機。

“海弗藍”計劃經過一年多的進展，向美國空軍提供了許多非常有價值的研究成果，有了這些成果的支持，美國空軍決定制造一架專用的驗證機，即試驗性隱身技術試驗機(XST)。2、3、第一種真正的 “隱身”轟炸機是美國的F—117戰術轟炸機。美國洛克希德公司從70年代中期開始執行秘密研制 “隱身”戰斗機的 “臭鼬工程”計劃。1977年原型機試飛成功，1981年定型投產。F—117外型奇特，翼身融為一體，整個機身表面幾乎全部由多個小平面拼命而成，可將雷達波以各種角度散射，不能形成有效的回波。

在美國入侵巴拿馬和海灣戰爭轟炸伊拉克的空襲中，美國多閃成功地使用F—117執行轟炸任務，而一次也沒有被對方探測到。

4、世界先進的隱形飛機

二、隱身材料分類及原理

隱身材料按頻譜可分為聲、雷達、紅外、可見光、激光隱身材料。按材料用途可分為隱身涂層材料和隱身結構材料。這里便著重介紹幾類重要的隱身材料。

1、雷達吸波材料

它能吸收雷達波，使反射波減弱甚至不反射雷達波，從而達到隱身的目的。如日本研制的一種由電阻抗變換層和低阻抗諧振層組成的寬頻帶高效吸波涂料，其中變換層由鐵氧體和樹脂混合組成，諧振層由鐵氧體導電短纖維和樹脂組成，在1～20吉赫的雷達波段上吸收率達20分貝以上。雷達吸波材料中尤以結構型雷達吸波材料和吸波涂料最為重要，國外目前已實用的主要也是這兩類隱身材料。A、結構型雷達吸波材料

一種多功能復合材料，它既能承載作結構件，具備復合材料質輕、高強的優點，又能較好地吸收或透過電磁波，已成為當前隱身材料重要的發展方向。

碳纖維對吸波結構具有特殊意義，近年來，國外對碳纖維作了大量改良工作，如改變碳纖維的橫截面形狀和大小，對碳纖維表面進行表面處理，從而改善碳纖維的電磁特性，以用于吸波結構。美國先進戰術戰斗機(ATF)結構的50%將采用這一類結構吸波材料。

B、雷達吸波涂料

雷達吸波涂料主要包括磁損性涂料、電損性涂料。

1）磁損性涂料主要由鐵氧體等磁性填料分散在介電聚合物中組成。目前國外航空器的雷達吸波涂層大都屬于這一類。這種涂層在低頻段內有較好的吸收性。磁損型涂料的實際重量通常為8～16kg/m2，因而降低重量是亟待解決的重要問題。

2）電損性涂料通常以各種形式的碳、SiC粉、金屬或鍍金屬纖維為吸收劑，以介電聚合物為粘接劑所組成。這種涂料重量較輕(一般可低于4kg/m2)，高頻吸收好，但厚度大，難以做到薄層寬頻吸收

2、納米復合隱身材料

納米材料的特性：表面效應，量子尺寸效應，小尺寸效應

納米復合隱身材料的隱身機理

由于納米材料的結構尺寸在納米數量級，物質的量子尺寸效應和表面效應等方面對材料性能有重要影響。隱身材料按其吸波機制可分為電損耗型與磁損耗型。電損耗型隱身材料包括SiC粉末、SiC纖維、金屬短纖維、鈦酸鋇陶瓷體、導電高聚物以及導電石墨粉等；磁損耗型隱身材料包括鐵氧體粉、羥基鐵粉、超細金屬粉或納米相材料等。

金屬粉體（如Fe、Ni等）隨著顆粒尺寸的減小，特別是達到納米級后，電導率很低，材料的比飽和磁化強度下降，但磁化率和矯頑力急劇上升。其在細化過程中，處于表面的原子數越來越多，增大了納米材料的活性，因此在一定波段電磁波的輻射下，原子、電子運動加劇，促進磁化，使電磁能轉化為熱能，從而增加了材料的吸波性能。一般認為，其對電磁波能量的吸收由晶格電場熱振動引起的電子散射、雜質和晶格缺陷引起的電子散射以及電子與電子之間的相互作用三種效應來決定。

納米Si/C/N粉體的吸波機理與其結構密切相關。其理論認為，在納米Si/C/N粉體中固溶了N，存在Si（N）C固溶體，而這些判斷也得到了實驗的證實。固溶的N原子在SiC晶格中取代C原子的位置而形成帶電缺陷。在正常的SiC晶格中，每個碳原子與四個相鄰的硅原子以共價鍵連接，同樣每個硅原子也與周圍的四個碳原子形成共價鍵。當N原子取代C原子進入SiC后，由于N只有三價，只能與三個Si原子成鍵，而另外的一個Si原子將剩余一個不能成鍵的價電子。由于原子的熱運動，這個電子可以在N原子周圍的四個Si原子上運動，從一個Si原子上跳躍到另一個Si原子上。在跳躍過程中要克服一定勢壘，但不能脫離這四個Si原子組成的小區域，因此，這個電子可以稱為“準自由電子”。在電磁場中，此“準自由電子”在小區域內的位置隨電磁場的方向而變化，導致電子位移。電子位移的馳豫是損耗電磁波能量的主要原因。帶電缺陷從一個平衡位置躍遷到另一個平衡位置，相當于電矩的轉向過程，在此過程中電矩因與周圍粒子發生碰撞而受阻，從而運動滯后于電場，出現強烈的極化馳豫。

納米復合隱身材料因為具有很高的對電磁波的吸收特性，已經引起了各國研究人員的極度重視。而其一旦應用于實際產品，也必將會對各國的政治、經濟、軍事等多方面產生巨大影響。

3、紅外隱身材料

紅外隱身材料作為熱紅外隱身材料中最重要的品種，因其堅固耐用、成本低廉、制造施工方便，且不受目標幾何形狀限制等優點。紅外隱身材料主要有單一型和復合型兩種。

A、單一型紅外隱身材料

導電高聚物材料重量輕、材料組成可控性好且導電率變化范圍大，因此作為單一紅外隱身材料使用的前景十分樂觀，但其加工較困難且價格相當昂貴，除聚苯胺外尚無商品生產。B、復合型紅外隱身材料

復合型紅外隱身材料主要有涂料型隱身材料、多層隱身材料和夾芯材料。

1)涂料型隱身材料

涂料型紅外隱身材料一般由粘合劑和填料兩部分組成。填料和粘合劑是影響紅外隱身性能的主要因素,目前的研究大多針對熱隱身。

2)多層隱身材料

多層隱身材料中最常見的是涂敷型雙層材料。一般有微波吸收底層和紅外吸收面層組成。3)夾芯材料

夾芯材料一般由面板和芯組成。面板一般為透波材料, 芯為電磁損耗材料和紅外隱身材料。

4、其它隱身材料

A、電路模擬隱身材料

該技術是在合適的基底材料上涂敷導電的薄窄條網絡、十字形或更復雜的幾何圖形, 或在復合材料內部埋入導電高分子材料形成電阻網絡, 實現阻抗匹配及損耗, 從而實現高效電磁波吸收。

B、手征隱身材料

所謂的手征是指一個物體不論是通過平移或旋轉都不能與其鏡像重合的性質。研究表明, 手征材料能夠減少入射電磁波的反射并能夠吸收電磁波。目前, 用于微波波段的手征材料都是人造的。現在研究的手征吸波材料是在基體中摻雜手征結構物質形成的手征復合材料。

C、紅外隱身柔性材料

這種材料是指以織物為中心開發的各種紅外隱身材料, 常常以高性能纖維織物為基礎。

D、紅外隱身服

美國特立屈公司(TeledyncIndustr ies Inc)設計出一種紅外隱身效果較好的隱身服。這種隱身服可以與背景保持一致，從而保證人體的紅外特性難于被紅外探測器探測到。

三、研究前景展望

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。例如，對激光探測的隱身性能好，一般對紅外探測就不能隱身，這就是隱身材料的相容性問題。為解決這一問題，需要研制兼容型隱身材料，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等。

第五篇：隱身人讀后感

最近，我讀了一本科幻小說——《隱身人》，我沉溺于故事引人入勝的情節中，癡迷于作者各種精彩的文字里，更是感慨作家獨具匠心的寫作方法和和語言表達。一連幾天我都手不釋書，一口氣翻看了五六遍呢！

這本書刻畫出一位為了科學不顧一切的科學家形象，讓人記憶猶新。

當讀到他整天整夜忙于科學研究時，我十分感動。聯想到我自己，總是不能一絲不茍地堅持做一件事，因為連續堅持不懈地認真做一件事，是很難很需要恒心的！現在的人們都是“三天打魚，兩天曬網”，誰還能像他一樣，堅持絲毫不怠慢呢？

我懷著敬佩之心，繼續讀著這篇佳作，讀著讀著，我突然感覺到很氣憤，因為書中的這位令人敬佩的科學家居然因為錢不夠把自已的父母燒死了！盡管他的出發點是為做科學實驗籌集資金，但是再怎樣也不能殺死自已的父母啊！父母辛辛苦苦地養育和培養了他，怎么能恩將仇報呢？

我滿懷憤憤不平之心，繼續往下讀，“科學家給貓咪喝下一種藥水??”天啦！他竟然用貓當道具來測試藥水！小動物是我們人類的朋友，怎能把它們當做試驗道具？“貓咪立即隱身了，從頭再慢慢到尾巴??”咦？真神奇！貓咪居然隱身了，真是太不可思議了！

我就這樣看完了全書，讀完后，我心中萌發出了一些想法。

一、“百善孝為先”，不管是為了什么目的，都要善待自已的父母，書中的科學家為了籌集更多的錢去做實驗而殺死了自已的父母，這一點值得我們痛心和憤怒。

二、做事情要持之以恒，如果人們都能像科學家那樣，堅持不懈，那肯定什么事情都能做成。正如書中所寫“經過不懈努力，科學家終于成功隱身了。”做為學生的我們更應該學習科學家的這個優點，把這個優點用在學習上，再難的題目也將戰無不勝了。

三、應該遵紀守法，無論為了什么目的都不能犯法，隱身人自從隱了身以后，多次犯法，不僅打傷警察，還妄想統治世界??最終被憤怒的人們打死，獲得了應有的報應。

總之，《隱身人》是一本充滿哲理的書，一部洋洋灑灑的佳作，建議大家也去讀一讀，也許你會從中悟出比我更多的道理！

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