用于飞机隐身的材料表面工程技术.ppt

红外隐身技术 目前许多地空、空空武器和预警机都集成了红外探测功能，因此，各国为了提高飞机的战场生存能力，对发展飞机的红外隐身性能格外重视。以现有各国装备的军用红外探测系统来看，主要为被动式。因此, 针对被动式红外探测系统的反红外探测技术是当前红外隐身技术的重点。从红外物理学可知，物体红外辐射能量是由斯蒂芬-玻耳兹曼定律(Stefan-Boltzmanns law)所决定。温度相同的物体，由于发射率不同，在红外探测器上会显示出不同的红外图像。 一般军事目标的辐射都强于背景，而飞机等空中目标与天空背景辐射强度差别则更大。飞机作为被探测的目标，实现红外隐身就是要降低或改变红外辐射特性，减小与背景的辐射对比度，进而缩短其被探测发现的距离。 Su-27的光电探测器 红外隐身技术 飞机的红外辐射源较多，一般情况下，较强的红外辐射源有：发动机尾喷口及其热部件、发动机尾喷流、飞行器蒙皮由于气动加热而引起的红外辐射。 (1) 发动机尾喷口及其热部件。发动机尾喷口是飞机上最强的辐射源，它是第一代红外制导的空-空导弹所追逐的主要目标。发动机尾喷口温度在900~950K左右，发动机部位蒙皮的局部温度也高达500~700K。(2) 发动机尾喷流。发动机尾喷流是高温的燃气，其主要成分是二氧化碳和水蒸气，辐射波段为2~3Lm 和4~5Lm。其中二氧化碳在波长4.3Lm处有一强烈的窄带辐射，是第二代红外制导的空-空导弹所追逐的目标。(3) 飞机蒙皮由于气动加热而引起的红外辐射。对于高速飞行器来讲，其飞行速度越快，飞机蒙皮所产生的红外辐射强度越高，当马赫数高于2 时，蒙皮温度高达500K 以上，其红外辐射峰值处于3~5Lm。该辐射是现代近距格斗型红外制导空-空导弹追逐的目标。 红外隐身技术 目前采取相应的红外隐身措施主要有：(1) 进行冷却和隔热。一是采用闭合回路冷却系统，将载荷设备产生的热传给燃油，或把热在大气中不能充分传热的频率下散发掉；二是对热部件进行隔挡, 如采用隔热材料对发动机重要热部件进行隔热，采用遮掩式尾喷管，将发动机深埋入机腹内等。(2) 改进发动机喷管设计。如采用 S形等二元喷管，改善尾焰与外界环境空气的掺杂，降低尾焰动能、温度和轴向长度，可以有效地滤除90%的红外辐射。另外，也可在尾管中安装红外过滤器降低红外辐射，探测距离可缩短 45%。(3) 采用新型雾化喷嘴，改进燃烧室设计，使燃油充分燃烧，减少发动机排烟量，从而减弱排气的红外辐射。(4) 在燃料中加入添加剂如含有钠、 钾、 铅等元素的添加剂，改变尾焰的红外辐射频带峰值，避开探测器的敏感波段。 红外隐身技术 (5) 采用气溶胶屏蔽发动机尾烟的红外辐射，即将含有金属化合物微粒 (一般直径为 1～100微米) 的环氧树脂、 聚乙烯树脂、 氨基甲酸乙酯树脂和硅硐树脂等发泡高分子物质的物流随发动机尾喷流一起喷到外部空间，混合物在遇到冷空气后雾化凝合成蒸气，在空中形成悬浮状泡沫塑料微粒。(6) 涂覆红外涂料。采用隔热、吸热材料，抑制飞机表面温度的升高，从而减弱机体的红外辐射。(7) 采用有源自适应冷却系统，使飞行器蒙皮温度随环境温度变化而变化，并保持两者的温度差恒为零，以使红外探测系统无法探测到目标。 红外隐身技术  美国B-2轰炸机就采用50%-60%的降温隔热复合材料来降低红外特征 红外隐身技术  美国SR-71高空侦察机，在马赫数大于3时，其壁面温度高达300多度，通过钛合金表而对内部燃油进行预热并通过机体结构进行冷却，从而降低了飞机蒙皮温度。  光电隐身技术 光电隐身包括视频隐身和激光隐身两部分内容。 实现视频隐身的关键是使武器或武器平台本身具有最低的视频可探测信号特征，与所处环境或背景难以区分。目前视频隐身的措施主要有： 1.特殊照明系统是一种主动伪装手段。沿着机翼前缘和发动机整流罩边缘安装一些将光束密封起来的灯，通过控制灯光强度，使飞机与天空背景浑然一体，以对抗可见光探测设备。 2.适宜颜色在正常光照条件下，飞机同天空背景亮度的差别与飞机的飞行高度密切相关。飞行高度越高，亮度差别越大。对于不同飞行高度的飞机涂以不同的颜色，可实现飞机的视频隐身。 3.奇异蒙皮美空军正在试验一种亮度和颜色可调的蒙皮，其变化由装在飞机各个侧面的可见光传感器控制。 4.电致变色薄膜是一种通电后能变色的聚合物薄膜，在不同的电压下会发出蓝、灰、白等不同颜色的光，还可显现出浓淡不同的色调。把这种薄膜贴在飞机表面，通过控制电压大小，便能使飞机的颜色与天空背景一致。 光电隐身技术 二战时美国格鲁曼公司的TBM-3B复仇者轰炸机就曾采用在机身上安装照明灯的视觉隐身技术来降低德国潜艇发现它