[工学]隐身材料第五章1.ppt

关于隐身材料和微波暗室，最早可追溯到1953年； 同年，隐身材料的研究开始走出实验室，走向市场。 在第二次世界大战期间，隐身材料在雷达方面的应用越来越重要； 德国和美国都从隐身材料的设计、制作和测试到性能改进等方面开展了很多工作； 美国主要目光集中在如何利用隐身材料的不同结构提高雷达的功能； 隐身材料按照其组成及分布特征，可以分为四种类型：均匀分布、层状分布、球形分布和开放式多孔泡沫分布。 (1) 均匀分布 均匀分布是指吸波剂呈点状分布于吸波基体内，又称为点状分布。 点状分布是指吸波剂颗粒或纤维在透波材料组成的基体中呈均匀弥散分布。 (2) 层状分布 层状分布是指相邻面或相邻层的组成及分布具有跳跃性变化的结构。 此类结构由多个面或多个薄层构成，因此也称为面状分布。 (3) 球形分布 球形分布是指吸波剂沿着球状透波材料的表面分布，吸波剂在球表面形成联系的导电层或导磁层。 (4) 开放式多孔泡沫分布 该分布由指众多的开放式空心管式孔构成的复杂空腔，吸波剂沿孔腔内壁分布。 其分布可以是连续的，也可以非连续。 隐身材料按照其成型工艺和承载能力，可以分为两大类：涂敷型吸波材料（吸波涂层）和结构型吸波材料（吸波结构）。 (1) 吸波涂层 吸波涂层一般由吸波剂和粘结剂组成； 吸波剂是涂层的关键，决定了吸波涂层对入射电磁波的损耗能力； 粘结剂是涂层的成膜物质，可以使涂层牢固附着于被涂敷物体表面，形成连续膜。粘结剂必须是透波材料。 (2) 吸波结构 吸波结构具有承载和隐身的双重功能； 具备复合材料质轻、高强的优点； 一般使用于仅靠吸波涂层难以得到隐身效果的部位； 从二战开始，吸波结构已成为隐身材料的发展方向。 优点： 可以根据需要设计成所需结构，隐身效果好； 受环境影响小，适应环境能力强； 缺点： 受目标外形的影响比较大，只能用于某些易于施工的部位； 对装备的改动比较大，施工比较复杂。 涂覆型吸波材料按照吸收机理不用，可以分为三大类：吸收型、干涉型和谐振型。 优点： Dallenbach涂层是在金属板表面涂覆一层均匀损耗介质层所构成的结构。 厚度很薄，适合涂覆在飞行目标的表面上，降低目标的雷达散射截面(Radar cross section, RCS)。 缺点： Dallenbach涂层是一种单层结构，只能用于某些特殊频段； 所用损耗介质的阻抗与空间波阻抗相差较大，涂层表面反射严重； 涂覆型吸波材料按照吸收机理不用，可以分为三大类：吸收型、干涉型和谐振型。 (2) 干涉型—Salisbury吸收屏 在Dallenbach涂层金属板与损耗介质之间填充一层无损耗介质； 介质的厚度设计为电磁波在该介质中波长的四分之一； (2) 干涉型—Salisbury吸收屏 为了提高Salisbury吸收屏的吸收效果，可以采取以下措施； (a) 在吸收屏表面附加一层高介电常数的介电材料； (b) 将Salisbury吸收屏设计成对称的Sandwich结构； 通过调整各层的电磁参数，可以改善屏的吸收性能。 (3) 谐振型吸波涂层 谐振型吸波涂层包括多个吸波单元，各单元具有不同的高度； 通过调整各单元的电磁参数和尺寸大小，使其对入射电磁波发生谐振，从而使入射电磁波得到最大的衰减。 如果把各个谐振单元的谐振频率设置在不同的频段上，则可以实现宽频段吸收。 谐振型涂层结构由于其个单元的高度不同，使用很不方便，可以将高低不同的部分用高分子材料进行填充。 常见谐振型吸波涂层的谐振单元为矩形，其长度、宽度和间隔都相等 厚度计算为： 随着对隐身材料性能要求的提高，出现了新型的吸波涂层材料。 (4) 等离子体吸波涂层 等离子体，是指不带电的普通气体在受到外界高能作用后， 部分原子中的电子脱离原子核的束缚而成为自由电子， 同时原子因失去电子而成为带正电的离子， 这样原来的中性气体因为电离而转变为由大量自由电子、正电离子和部分中性原子组成的新气体； 新气体与原来中性气体的性质不同，且在整体上仍表现为近似中性； 这种气体称为物质的等离子态，或称为第四态； 任何物质只要加热到足够高的温度，都可以电离而成为等离子体。 等离子体涂层原理： 等离子区的自由电子在入射电磁波的电场作用下，产生频率与电磁波频率相同的振荡波； 在振荡过程中，运动的电子与中性分子、原子及离子发生碰撞，从而使电磁场能量转变为介质的热能。 等离子体隐身技术开始于20世纪60年代，目前俄罗斯处于世界领先水平，已经发展到第三代等离子体隐身系统。 等离子体技术主要用于飞行器和导弹等的隐身方面。 (5) 导电高分子吸波涂层 这类吸波涂层利用某些具有共轭π电子的高分子聚合物，与掺杂剂作用，经掺杂后高分子链上会产生自由基； 偶极子跃迁使高分子材料产生导电性。 美国SPC公司开发的导电高分子涂层，吸波剂为氰酸酯晶须和导电聚苯胺，可用于5