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激光与红外隐身技术的发展

激光与红外隐身技术的发展
激光与红外隐身技术的发展

热红外隐身技术

人体热红外隐身技术 摘要:通过人体红外辐射特征的理论分析,结合热像仪探测原理及热红外隐身机理,探讨 了实现人体热红外隐身的技术途径。研究表明,人体红外隐身应主要控制8~14 μm 波段 的红外辐射能量,降低服用柔性材料红外发射率及应用温控纤维/织物柔性材料,是实现人 体热红外隐身的重要技术途径。本文通过阅读大量文献,从理论分析与实践的角度分析了热 红外隐身的原理及实现的途径,以及现价段的研究状况。最后描述了今后热红外隐身的发展 方向。 关键词:人体;热红外;隐身技术;相变材料; 伪装网; 涂层; 1 引言 热红外隐身技术是指对目标 3~5 μm 及8~14 μm 红外波段特征信号进行伪装、减缩和控制,以降低中远红外侦察装备对目标的探测和识别能力[1~3]。提高单兵行动的隐蔽性 和突防性,是现代高技术战争呈现的一大特点,随着先进的侦察探测技术如热像仪的出现, 单兵的生存力和战斗力受到严重威胁,热成像技术在军事领域的快速渗透,使各种军事目标 的生存也受到严重威胁,为此,以降低和消弱敌方热红外探测设备效能为目的的热红外伪装 技术受到各国军方的广泛关注。热红外隐身服的研究方向目前主要有(1)冷却目标;(2) 改变目标的辐射性能;(3)采取条状覆盖层“混杂”辐射法;(4)应用防红外涂层。国外开 展对人体热红外隐身的研究起始于上世纪 90 年代初,美国1994 年开始实施“单兵热成像 防护”的专门计划,发展能迷惑热探测器的隐身作战服,目前其研究水平处于领先地位。目 前国外可见光/近红外迷彩服用材料研究及应用技术较为成熟,因此热红外隐身服已发展成 为单兵隐身的研究重点。美、英、法、德、俄等国,在其各自的21 世纪单兵综合作战系统 计划中,均将单兵热红外隐身技术列为研究重点,并已陆续试装具有防热红外侦察仪器探测 性能的隐身服用材料,国内在该方面的研究则刚刚起步。 本文在查阅大量文献的基础上, 通过人体热红外隐身原理及热像仪探测机理的分析,结合部 分探索性试验,探讨适宜的人体热红外隐身技术途径。并针对目前热红外伪装技术的不足以 及今后的发展方向,介绍三种新机理型热红外伪装体系。 2 人体红外辐射特征分析 人体自身是一个红外辐射源。皮肤的红外发射率很高,接近黑体,并且与种族、肤色和个性无关,如表1所示。人体裸露皮肤温度通常为32℃~33℃。若将人体看作黑体,并假设 其红外辐射面积0.6m2,可通过斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩定律等红外辐射理论计算出有关 人体红外辐射特征数据,如表2 所示。 表1 人体的红外辐射特征 波段范围/μm <5 5~9 9~16 >16 在总辐射能量中的分量/% 1 20 38 41 表2 人体红外外辐射特征值 人体总辐出度 490.66W?m-2 光谱辐出度峰值 33.96W?m-2?μm-1 平均辐射强度 93.76W?sr-1 峰值波长 9.5 μm 3~5 μm 波段的辐出度 6.87W?m-2,占总能量的1.4% 8~14 μm 波段的辐出度 184.49W?m-2,占总能量的37.6% 表观温差是热像仪探测和识别目标的主要依据[9]。夏季环境下,某些目标与背景的温差值 如表3 所示。 表3 典型目标夏季野外平均温差值

隐身技术的发展及应用

隐身技术的发展及应用 摘要:介绍隐身技术带来了军事装备的变革,并探讨有源和无源隐身原理,并重点介绍了无源隐身中利用理想对消特性、频率差将破坏相干性、相位差的影响、幅度差的影响,以规避雷达对目标的检测。 接着分析了隐身技术的现状及其原理,分别从可见光隐身技术、声波隐身技术、雷达隐身技术、激光隐身技术及红外辐射隐身技术方面介绍了当前所采用隐身技术的原理、方法及其应用。通过采用可见光、红外及激光隐身兼容技术,更好的达到隐身的效果,即可得隐身兼容技术才是隐身技术的发展方向。 隐身技术迅猛发展,新的隐身方法和技术应运而生。仿生技术、等离子体隐身技术、“微波传播指示”技术及智能隐身技术丰富和扩展了隐身技术的领域。在新的隐身方法中,重点介绍了等离子体隐身技术这一典型事例,通过介绍其原理、方法,以及在军事装备上的应用,以便我们把握这一隐身技术的发展方向。 隐身材料的开发和利用一直是隐身技术发展的重要内容,是飞机等隐身兵器实现隐身的基石,接下来介绍了正在研制开发的新型隐身材料:宽频带吸波剂、高分子隐身材料、纳米隐身材料、手征材料、结构吸波材料及智能隐身材料。新的隐形材料的研制,必将推动隐身技术迈向新的台阶。 隐身技术与反隐身技术的发展,是相互制约、相互促进的,无论哪一方有新的突破,都将引起另一方的重大变革。最后,我们探讨了当今反隐身技术的发展,以及探讨反隐身技术的方法:采用长波低频雷达探测技术、采用激光雷达探测技术、采用光电探测技术、采用数据融合技术、采用自动化和智能化技术。希望隐身技术和反隐身技术,这对矛和盾,能够加快我国的武器装备现代化的进程。 关键词:有效散射截面积(RCS)无源及无源隐身技术等离子体技术

4G通信技术及其应用前景

热点技术 4G通信技术及其应用前景 □杨超1梅康1陈金鹰1朱军2 (1、成都理工大学信息工程学院,成都 610059; 2、成都军区通信网络技术管理中心,成都 610011) 摘要:本文在介绍第四代移动通信基本概念的基础上,对其可能采用的OFDM、软件无线电、智能天线、MIMO、基于IP的核心网技术进行了讨论。通过对4G通信技术主要优势的分析,探讨了4G的基本特征,以及由于新技术的引用和效能的提高,将为4G带来的更为广阔的应用领域和市场。 关键词:移动通信4G OFDM 全IP核心网 引言 移动通信以其用户可在通信覆盖区域内任意位置、并在运动情况下通信,而极大地拓展了实用性,并为社会发展带来深刻的影响。以模拟信号传输为基础的第一代移动通信,解决了人们基本通话需求,所采用的蜂窝网络结构实现了频率的重用,使成千上万的公众能利用有限的频率资源进行大众化的通信。第二代移动通信以数字信号传输为基础,在改善通信质量、提高频率资源利用率和信道容量的同时,还提供低速率的数据传输能力。第三代移动通信进一步提高频率利用率,使高质量的视频宽带多媒体综合业务成为可能,也使手机上网、移动计算得以实现。进一步的移动通信发展将是怎样的面貌,是值得关注的话题,本文就已经露出了一些端倪进行讨论。 一、4G的概念 “4G”是业界对第四代移动通信通俗的叫法,国际电联的官方称法是“IMT-Advanced”。4G技术不同于3G技术的一个明显特征是,4G技术由于连接传输速率大幅提高,从而能引入高质量的视频通信,将被广泛地应用于人们生活和经济建设的方方面面[1]。就数据传输速率而言,有了较大提高。如韩国三星电子所演示的4G技术,实现了静止时以1Gbps级的速度和移动时以100Mbps级的传输速率连续无停顿传输数据[2]。我国的首个4G外场试验系统在上海的测试也显示,该系统在高速移动环境下的信息传输速率达100Mbps,将现有移动通信传输效率提高了近10倍[3]。其次,就4G的应用和功能而言,同样进行了新的扩展。如韩国三星的4G演示中,同时使用宽带、视频通话、直播论坛等示范服务,4G传输的影像画面清晰,无停顿和抖动。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同频带的网络中提供无线服务,可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。 4G标准正在加紧制定中,4G标准申报工作已经结束,国际电联在相关的截止日期前已经收到6份提案,其中包括中国的TD-LTE-Advanced提案。世界无线电全会将于2012年春天召开,届时将正式公布4G标准最终结果。未来5年移动通信技术的最大热点将是4G和 3D,100Mbit/s的速度可让手机成为真正的移动多媒体终端[4]。 二、4G通信中的关键技术

新型功能材料发展趋势

新型功能材料发展趋势 功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料,是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料,同时也对改造某些传统产业,如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多,用途广泛,正在形成一个规模宏大的高技术产业群,有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。功能材料按使用性能分,可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏(智能)材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域,所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。 功能材料是新材料领域的核心,对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用,在全球新材料研究领域中,功能材料约占 85 % 。随着信息社会的到来,特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用,是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料,成为世界各国新材料领域研究发展的重点,也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。 鉴于功能材料的重要地位,世界各国均十分重视功能材料技术的研究。 1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告,建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中,特种功能材料和制品技术占了很大的比例。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为功能材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等

红外技术的发展现状与发展趋势

红外技术的发展现状与发展趋势 第一部分红外技术的发展及主要应用领域 红外技术的发展 1800年,英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太阳光的能量分布发现了红外辐射,从那时起,人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中,以下事件具有重要意义: 上世纪70年代,热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。 上世纪末以焦面阵列(FPA)为代表的红外器件被成功地应用。 红外技术的核心是红外探测器。 红外探测器 单元红外探测器:如InSb(锑化铟)、HgCdTe(碲镉汞)、非本征硅,以及热电等探测器。 线列:以60元、120元、180元和256元等,可以拼接到1024元甚至更多元。 4N系列扫描型焦平面阵列:如211所的研制生产的4x288。 凝视型焦平面阵列(IRFPA): 致冷型256x256、320x240、384x288,更大规模的如640x512,1024×1024和1280×720 元阵列也已有了; 非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中,384x288、640x480也已开始应用。 红外探测器按其特点可分为四代: 第一代(1970s-80s):主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像; 第二代(1990s-2000s):是以4x288为代表的扫描型焦平面; 第三代:凝视型焦平面; 第四代:目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片,具有高性能数字信号处理功能,甚至具备单片多波段探测与识别能力。 目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计,根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。 非制冷焦平面阵列探测器的发展,其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域,真正实现了小型化、低价格和高可靠性,成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。 氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功,目前其专利授权BAE、L-3/IR、 FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的 CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功,目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。 目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力,其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握,日本和以色列则由美国取得技术许可,在其国内生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制,如大家遇到的帧频限制。

无线通信技术应用及发展

无线通信技术应用及发展 无线通信技术热点领域 近几年来,全球通信技术的发展日新月异,尤其是近两三年来,无线通信技术的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术,呈现出如火如荼的发展态势。其中最具代表性的有蜂窝移动通信、宽带无线接入,也包括集群通信、卫星通信,以及手机视频业务与技术。 蜂窝移动通信从上世纪80年代出现到现在,已经发展到了第三代移动通信技术,目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术;宽带无线接入也在全球不断升温,近几年来我国的宽带无线用户数增长势头强劲。宽带无线接入研究重点主要包括无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)技术;模拟集群通信的应用开始得比较早,但随着技术的发展,数字集群通信技术越来越赢得大家的关注;卫星通信以其特殊的技术特性,已经成为无线通信技术中不可忽视的一个领域;手机视频广播作为一种新的无线业务与技术,正在成为目前最热门的无线应用之一。 无线通信技术演进路线 2.1 无线技术与业务发展趋势

无线技术与业务有以下几个发展趋势: (1)网络覆盖的无缝化,即用户在任何时间、任何地点都能实现网络的接入。 (2)宽带化是未来通信发展的一个必然趋势,窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代。 (3)融合趋势明显加快,包括:技术融合、网络融合、业务融合。 (4)数据速率越来越高,频谱带宽越来越宽,频段越来越高,覆盖距离越来越短。 (5)终端智能化越来越高,为各种新业务的提供创造了条件和实现手段。 (6)从两个方向相向发展—— ①移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加,在原来的移动网上叠加,覆盖可以连续;另外,WiMAX的出现加速了新的3G增强型技术的发展;

红外隐身原理及其应用技术

课程(论文)题目:红外隐身原理及其应用技术 内容: 1 背景 光电隐身技术可分为可见光隐身、红外隐身和激光隐身三大类。光电隐身起源于可见光隐身,成熟于红外隐身,发展于激光隐身。而现代红外隐身技术经历了探索时期(2 0世纪60年代以前)、技术全面发展时期(20世纪60~70 年代)和应用时期(20世纪80年代至今)。红外隐身技术于20世纪70年代末基本完成了基础研究和先期开发工作,并取得了突破性进展,已由基础理论研究阶段进入实用阶段。从20世纪80年代开始,国外陆海空三军研制的新式武器已经广泛采用了红外隐身技术。 红外隐身技术通过降低或改变目标的红外辐射特征,实现对目标的低可探测性。这可通过改进结构设计和应用红外物理原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量,使红外探测设备难以探测到目标。 2 红外隐身原理 概述 从红外物理学可知, 物体红外辐射能量由斯蒂芬-玻耳兹曼定律决定: 式中W——物体的总辐射出射度; σ——玻耳兹曼常数; ε——物体的发射率; T——物体的绝对温度。 温度相同的物体,由于发射率的不同,在红外探测器上会显示出不同的红外图像。鉴于一般军事目标的辐射都强于背景,所以采用低发射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。另一方面,为降低目标表面的温度,红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力,以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度,从而降低目标和背景的辐射对比度,减小目标的被探测概率。 红外侦察系统能探测目标的最大距离R为: 式中J——目标的辐射强度; ——大气透过率; N A——光学系统的数值孔径; ——探测器的探测率; ω——瞬时视场; ——系统带宽; ——信号电平; ——噪声电平。 红外隐身的主要目的是减少公式中第一项的各项取值,也就是说,目标的红外隐身应包括三方面内容,一是改变目标的红外辐射特性,即改变目标表面的发射率;二是降低目标的红外辐射强度,即通常所说的热抑制技术;三是调节红外辐射的传播途径(包括光谱转换技术)。 改变目标红外辐射特性采用的技术 (1) 改变红外辐射波段改变红外辐射波段,一是使目标的红外辐射波段处于红外探测器的响

隐身技术现状及发展趋势

隐身技术现状及发展趋势 摘要:介绍了隐身技术的重要性以及各种各样的隐身技术的原理及方法,对未来隐身技术的发展做了一些较为深入的探讨和详细大胆的预测,并就隐身技术做出一些总结。 一、隐身技术的概述 自1989年美国入侵巴拿马时首次使用F2117隐身战斗机后,隐身技术日益引起世界各国军界的高度重视。在海湾战争中,各种隐身兵器的精彩表演,尤其是F2117又一次的不凡战绩,令世界各强国对隐身技术刮目相看。海湾战争后,美、俄等军事强国都加强了对隐身技术的研究,隐身技术因此也获得了长足的发展,被广泛应用于各种武器装备,如隐身战斗机、隐身轰炸机、隐身舰船、隐身导弹等。 随着现代科学技术的不断发展,针对飞行器、舰船等作战装备的探测技术日益完善。现在,各个军事强国在本土都有强大的雷达网,空中有预警机,在太空还有战略预警系统。这些系统通过链路构成一张强大的预警网络,对飞机,舰船甚至是导弹的生存都构成了严重的威胁。所以,武器装备的隐身性能已经成为考量整体战斗力的重要指标。具有隐身性的装备,既拥有了在战场上赖以生存的法宝,又使得自己在进攻中处于主动的一方,加大了攻击的突然性。在讲究快速反应的现代战场,隐身技术已经成

为决定战争胜负的关键因素。 隐身技术按照战斗平台分,可以分为飞行器隐身,舰船隐身,导弹隐身。 按照隐身的方式手段主要为雷达隐身,并辅之以红外、光学和声波隐身,其中雷达隐身是现代隐身技术的重中之重。红外隐身在导弹突防中应用较为广泛。而随着反潜技术的发展,潜艇的声波隐身则是至关重要的一环。 二、雷达隐身技术的关键 若用一句话概括雷达隐身技术,就是采取各种手段减小装备的雷达散射截面(Radar Cross Section,一下简称RCS)。所谓目标的雷达散射截面RCS,就是定量表征目标散射强弱的物理量。目标的雷达散射截面RCS,越小,雷达接收能量越小,因而使敌方侦察雷达难于对己方目标作出正确的判断,从而达到隐形目的。 RCS不是目标的几何截面积,而是一个与目标产生同等回波的金属圆球的等效截面积,几何截面积、材质和形状对雷达的反射率和反射的方向性都对雷达截面积有影响,所以雷达反射面积可以比几何截面积大,也可以比几何截面积小,就好像在黑夜里手电照射下,一块小镜子可以远比一个蒙面黑衣大汉显眼。作为参照,美国的F-15 的RCS为405 平方米,B-1B 为1.02 平方米,SR-71 为0.014 平方米,F-22 为0.0065 平方米,F-117 为

现代通信技术及发展前景

现代通信技术及发展前景 信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术。凡涉及到这些过程和技术的工作部门都可称作信息部门。 信息技术能够延长或扩展人的信息功能。信息技术可能是机械的,也可能是激光的;可能是电子的,也可能是生物的。 信息技术主要包括传感技术,通信技术,计算机技术和缩微技术等。 传感技术的任务是延长人的感觉器官收集信息的功能;通信技术的任务是延长人的神经系统传递信息的功能;计算机技术则是延长人的思维器官处理信息和决策的功能;缩微技术是延长人的记忆器官存贮信息的功能。当然,这种划分只是相对的、大致的,没有截然的界限。如传感系统里也有信息的处理和收集,而计算机系统里既有信息传递,也有信息收集的问题。 目前,传感技术已经发展了一大批敏感元件,除了普通的照像机能够收集可见光波的信息、微音器能够收集声波信息之外,现在已经有了红外、紫外等光波波段的敏感元件,帮助人们提取那些人眼所见不到重要信息。还有超声和次声传感器,可以帮助人们获得那些人耳听不到的信息。不仅如此,人们还制造了各种嗅敏、味敏、光敏、热敏、磁敏、湿敏以及一些综合敏感元件。这样,还可以把那些人类感觉器官收集不到的各种有用信息提取出来,从而延长和扩展人类收集信息的功能。 通信技术的发展速度之快是惊人的。从传统的电话,电报,收音机,电视到如今的移动电话,传真,卫星通信,这些新的、人人可用的现代通信方式使数据和信息的传递效率得到很大的提高,从而使过去必须由专业的电信部门来完成的工作,可由行政、业务部门办公室的工作人员直接方便地来完成。通信技术成为办公自动化的支撑技术。 计算机技术与现代通信技术一起构成了信息技术的核心内容。计算机技术同样取得了飞

隐身材料的应用与研究前景

隐身材料的应用与研究前景 摘要:探讨了隐身材料的种类与现状和存在问题,未来研究及发展方向等,介绍了雷达隐身、红外隐身等几种常见的隐身技术,分析未来隐身技术的发展趋势 关键词:隐身材料隐身技术 正文: 隐身材料是隐身技术的重要组成部分,在装备外形不能改变的前提下,隐身材料(stealth material)是实现隐身技术的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率,提高自身的生存率,增加攻击性,获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用,将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器装备,主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击;对于作战飞机,主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测,主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。为此,常需要雷达、红外和激光隐身技术。 隐身材料的分类 隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料。按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。 1.雷达吸波材料 雷达吸波材料是最重要的隐身材料之一,它能吸收雷达波,使反射波减弱甚至不反射雷达波,从而达到隐身的目的。如日本研制的一种由电阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的宽频带高效吸波涂料,其中变换层由铁氧体和树脂混合组成,谐振层由铁氧体导电短纤维和树脂组成,在1~20吉赫的雷达波段上吸收率达20分贝以上。雷达吸波材料中尤以结构型雷达吸波材料和吸波涂料最为重要,国外目前已实用的主要也是这两类隐身材料。雷达吸波涂料主要包括磁损性涂料、电损性涂料。 (1)磁损性涂料磁损性涂料主要由铁氧体等磁性填料分散在介电聚合物中组成。目前国外航空器的雷达吸波涂层大都属于这一类。这种涂层在低频段内有较好的吸收性。美国Condictron公司的铁氧体系列涂料,厚1mm,在2~10GHz内衰减达10~12dB,耐热达500℃;Emerson公司的Eccosorb Coating 268E厚度1.27mm,重4.9kg/m2,在常用雷达频段内(1~16GHz)有良好的衰减性能(10dB)。磁损型涂料的实际重量通常为8~16kg/m2,因而降低重量是亟待解决的重要问题。 (2) 电损性涂料电损性涂料通常以各种形式的碳、SiC粉、金属或镀金属纤维为吸收剂,以介电聚合物为粘接剂所组成。这种涂料重量较轻(一般可低于4kg/m2),高频吸收好,但厚度大,难以做到薄层宽频吸收,尚未见纯电损型涂层用于飞行器的报道。90年代美国Carnegie-Mellon大学发现了一系列非铁氧体型高效吸收剂,主要是一些视黄基席夫碱盐聚合物,其线型多烯主链上含有连接二价基的双链碳-氮结构,据称涂层可使雷达反射降低80%,比重只有铁氧体的1/10,有报道说这种涂层已用于B-2飞机。 2.复合型红外隐身材料 复合型红外隐身材料主要有涂料型隐身材料、多层隐身材料和夹芯材料。

红外隐身技术在军事中的应用

红外隐身技术在军事中的应用 摘要:在现代军事中,随着现代军用红外探测和图像处理技术日益发展,其技术的精准性也随着现代军事的发展而更加精确,已成为军事探测和制导武器非常重要的使用手段,从而对军事设施和武器装备的威胁也越来越大。因此红外隐身技术也成为军事战争中提高目标隐身能力和战斗力的重要技术因素。 关键词:隐身技术军事 上个世纪,红外隐身技术经历了三个发展时期,分别为探索时期、技术全面发展时期和应用时期。80年代开始,红外隐身技术已经在先进国家研制的新型飞机、舰船和坦克装甲车辆等得到了广泛采用。 一、红外隐身技术原理 通过降低或改变目标的红外辐射特征来实现降低目标的可探测性称之为红外隐身技术。它是通过更改结构的设计和应用红外物理原理来衰减吸收目标红外辐射的能量,从而实现目标的低可探测性。 根据斯特藩-玻尔兹曼定律可知,物体辐射红外能量不仅取决于物体温度,还取决于物体的比辐射率。温度相同的物体,引起比辐射率的不同导致探测器上将显示出不同的红外图像。鉴于一般军事目标的辐射都强于背景,所以采用低比辐射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。另一方面,为降低目标表面温度,热红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力,以使目标表面温度尽可能接近背景温度,从而降低目标和背景的辐射对比度,减小目标的被探测概率。 二、红外隐身技术在飞机上的应用 1.发动机喷管采用碳纤维增强的碳复合材料或陶瓷复合材料,喷口安放在机体上方或喷管向上弯曲,利于弹体遮挡红外挡板,在喷口附近安装排气挡板或红外吸收装置,或使飞机采用大角度倾斜的尾翼等遮挡红外辐射;在尾喷管内部表面喷涂低发射率涂料;采用矢量推力二元喷管、S形二元喷管等降低排气温度冷却速度,从而减少排气红外辐射;在燃料中加入添加剂,以抑制和改变喷焰的红外辐射频带,使之处于导弹响应波段之外。 2.采用散热量小的发动机。隐身飞机大多采用涡轮风扇发动机,它与涡轮喷气发动机相比,飞机的平均排气温度降低2000C~2500C,从而使飞机的红外隐身性能得到大大改善。用金属石棉夹层材料对飞机发动机进行隔热,防止发动机热量传给机身。 3.在飞机表面涂覆红外涂料,在涂料中加隔热和抗红外辐射成份,以抑制飞机表面温度和抗红外辐射。采用闭合回路冷却系统,这是在隐身飞机上普遍采用的措施,它能把座舱和机载电子设备等产生的热传给燃油,以减少飞机的红外辐射,或把热在大气中不能充分传热的频率下散发掉。 4.用气溶胶屏蔽发动机尾焰的红外辐射。如将含金属化合物微粒的环氧树脂、聚乙烯树脂等可发泡高分子物质,随气流一起喷出,它们在空气中遇冷便雾化成悬浮泡沫塑料微粒;或将含有易电离的钨、钠、钾、铯等金属粉末喷入发动机尾焰,高温加热形成等离子区;或在飞机尾段受威胁时喷出液态氮,形成环绕尾焰的冷却幕。上述三种方法可有效屏蔽红外辐射,同时还能干扰雷达、激光和可见光侦察设备。 5.降低飞机蒙皮温度。可采用局部冷却或隔热的方法来降低蒙皮温度;也可

隐身材料发展历史综述和应用前景展望

1.绪论 1.1前言 随着无线电技术和雷达探测技术的迅速发展,电子和通信设备向着灵敏、密集、高频以及多样化的方向发展,这不仅引发电磁波干扰、电磁环境污染,更重要的是导致电磁信息泄漏,军用电子设备的电磁辐射有可能成为敌方侦察的线索。为消除或降低导弹阵地的电磁干扰、减少阵地的电磁泄漏,需要大大提高阵地在术来战争中的抗电磁干扰及生存能力。高放能、宽频带的电磁波吸波/屏蔽材料的研究开发意义重大。 吸波材料是一种重要的军事隐身功能材料,它的基本物理原理是,材料对入射电磁波进行有效吸收,将电磁波能量转化为热能或其他形式的能量而消耗掉。该材料应该具备两个特性,即波阻抗匹配性和衰减特性。波阻抗匹配特性即入射电磁波在材料介质表面的反射系数最小,从而尽可能的从表面进人介质内部;衰减特性指进入材料内部的电磁波被迅速吸收。损耗大小,可用电损耗因子和磁损耗因子来表征。对于单一组元的吸收体,阻抗匹配和强吸收之间存在矛盾,有必要进行材料多元复合,以便调节电磁参数,使它尽可能在匹配条件下,提高吸收损耗能力。吸波材料按材料的吸波损耗机理可分为电阻型、电介质和磁介质型。吸波材料的性能主要取决于吸波剂的损耗吸收能力,因此,吸波剂的研究一直是吸波材料的研究重点。 1.2隐身材料定义 随着人们生活水平的提高,各种电器的频繁使用,使我们周围的电磁辐射日益增强,电磁污染成为世界环境的第五害,严重的危害了人类的身体健康。电磁辐射对人的作用有5种:热效应、非热效应、致癌、致突变和致畸作用。因此,在建筑空间中,各类电子,电器以及各种无线通信设备的频繁使用,无时无刻不产生电磁辐射,电磁污染已经引起人们的广泛关注。 电磁吸波材料即隐身材料最早在军事上隐身技术中应用。隐身材料是实现武器隐身的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率,提高自身的生存率,增加攻击性,获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用,将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器

隐身那些事儿(下)——讲述隐身技术发展及应用的故事

续言 【蝶恋花?答李淑一】:“我失骄杨君失柳,杨柳轻飏直上重霄九。”——当美国人在隐身领域一路领先高歌猛进的时候,俄罗斯在新一代战机研制进展方面却连遇挫折,在国家动荡和经济衰退的影响下,其近20多年来的发展历程可谓是一波三折、曲折坎坷。同一时期,我国正深陷于薄弱基础之上,引进、消化、吸收和自主开发三代战机举步维艰的泥潭之中,先进的隐身战机与我们现实中二代当家的窘境看起来是那么的遥远。然而就是在这样的困境中,经历了痛苦和磨难,俄、中两个难兄难弟最终都挺了过来,各自研发出了独具特色的五代战机,同时也跨入了隐身大时代的门槛。“谁无暴风劲雨时,守得云开见月明”,从“望尘莫及”到“望其项背”,如今甚至已经盘算着什么时候可以“并驾齐驱”——虽然未来仍然充满变数,但是——我们已经上路了。 在本文上篇中,讲述了隐身技术在军事航空领域的发展和截止到上世纪80’s ~90’s 年代前的主要应用。由于这一时期也是隐身技术步入大成阶段的一个分水岭,本文将延续上篇的内容,对美国在隐身战机设计上的另外两款巅峰之作F-22 和F-35 进行分析,然后讲述俄罗斯、中国等在此项技术方面的追赶进展。本文后半部分将尝试从隐身无人机、电子对抗、战机生存力和隐身战术等方面作综合性论述和探讨,以引领读者略窥隐身技术涉及领域的全貌。 在开始讲述之前,有必要同时关注的一个现象是,上世纪80’s ~90’s 年代是计算机和雷达技术突飞猛进的一段时期,计算能力的提高使得隐身和气动设计仿真更为高效精细,但同时也促成了雷达特别是相控阵雷达等技术的大幅提升。尤其是80 年代伴随着微机和高速处理芯片技术的飞速进步而形成的数字化波束技术(DBF),为现代雷达发展带来了一次革命性的变革。这项技术从多波束控制和自适应波形变换等方面极大地拓展了雷达的性能和功能,也使得雷达系统的升级能够更方便地与微处理器技术的进步同步,结合后续新体制的双基地雷达、现代中低频雷达、无源相干探测等技术发展,对隐身战机构成了新的全方位威胁,由此也将促进电子对抗手段和隐身战术的进一步发展演变。本文虽不会重点讲述这方面内容,但军事爱好者们有必要对其中的重要性和关联关系有所认识。 一、隐身时代的“绝代双骄” F-22和F-35是隐身技术与气动设计、机动性等完美结合的典范之作,也是美国隐身战机设计到目前为止的巅峰之作,其特点在于对超机动性、低可探测性(LO)、超巡、先进综合航电和态势感知、高可维护性等方面取得了较好地平衡和全面突破,一改F-117这类低性能亚音速超低可探测性(VLO)战机的诸多设计缺陷,为高生存力和高性能“鱼和熊掌得兼”树立了模版。其中F-22 具备的4S 特征——Stealth(隐形)、SuperSonic Cruise(超音速巡航)、Super Maneuverability(超机动)、Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness(超级战场感知和效能综合航电),已成为其他各国隐身战机设计上跟踪仿效的标准,同时F-22 也是后来者PAK-FA T-50和J-20的主要设计对抗目标,以其为代表的这一代战机被统称为第四代战机,

光纤通信技术的发展与应用

光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源,早在三千多年前,我国就利用烽火台火光传递信息,这是一种视觉光通信。随后,在1880年贝尔发明了光电话,但是它们所传输的信息容量小,距离短,可靠性低,设备笨重,究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现,1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文,他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维,能作为通信媒质。从此,开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维,光纤通信是指利用光波作为载波,以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中,光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质,以微米为单位,一般几或几十微米,比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层,根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射,实现信号的传输。涂层就是保护层,可以增加光纤的韧性以保护光纤。

光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号,然后通过光纤线路实现信号的远距离传输,光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上,通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号,并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平,最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减,并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示: 通过信号的这一传输过程可以看出,信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换,第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号,第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外,在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英,石英属绝缘材料的范畴,绝缘性好,有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小,因此抗电磁干扰的能力很强,可以不受外部环境的影响,也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线

当代潜艇隐身技术的发展

当代潜艇隐身技术的发展 林瑛 所有军用舰艇中,潜艇可以说是最具隐蔽性和突然性的。占地球面积70%以上的海洋为潜艇作战、生存提供了极为有利的自然环境。 在二战中,潜艇击沉的舰船数量居各种作战舰艇之首。在战后几次较大局部战争中(如英阿马岛之战,海湾战争),潜艇无论作为威慑力量还是作为攻击力量也都发挥了巨大的作用。因此世界各主要海军国家都把潜艇力量放在十分重要的位置,对其发展做了相当大的投入。冷战期间,美、前苏联两个超级大国间的军备竞赛刺激了潜艇技术的迅速发展,先后出现了几级闻名于世的潜艇经典之作,如美国的“俄亥俄”级(SSBN),“洛杉矶”级(SSN) ,前苏联的“台风”级(SSBN),O级(SSGN),Ak级(SSN)等等。即使在冷战结束后,在战列舰退出历史舞台,对航母和巡洋舰的发展存在不同争议的情况下,对潜艇的发展,各海军大国却都持积极态度,不断地将当代最新科技成果应用于潜艇之上。美国正在建造的“海狼”级(SSN—21)、俄罗斯正在研制的“北德文斯克”级(855型)等就是典型代表。 有矛必有盾。潜艇技术的发展必然促使反潜技术的发展,各种反潜作战平台、反潜作战武器和反潜侦查系统相继出现,形成了水面、水下、空中、陆基、太空多位一体的综合反潜作战体系,给潜艇的作战和生存带来了极大的危胁,也为潜艇发展带来了一个重要的课题——研究潜艇的各种隐身技术,提高潜艇的隐蔽性和生存概率以及作战的突然打击能力。 一、影响潜艇隐身性的主要因素 1.结构线型不合理 潜艇结构的大小、形状和反射特性决定了潜艇在被声纳探测时的反射截面大小。一般而言,排水量大,长宽比不合理,非水滴线形的潜艇隐蔽效果差。下潜深度小的潜艇被探测到的概率较大。 2.辐射噪声 潜艇辐射噪声的主要来源是沿着潜艇壳体和附体(如垂直舵和水平舵)的水动力噪声、螺旋桨产生的噪声及艇内各种机械装置产生的噪声,这是被动声纳探测的主要目标。 3.磁性特征 潜艇在航行中会引起大地磁场扰动,艇内的机械振动也会使出航前已消过磁的艇体逐渐磁化,形成磁力特有迹象。此外,螺旋桨扰动会在海水中产生局部电流,引起可被磁探仪探测到的地磁场动态变化。

红外隐身技术与发展

红外隐身技术总结 红外隐身技术于20 世纪70 年代末基本完成了基础研究和先期开发工作,并取得了突破性进展,已有基础理论研究阶段进入实用阶段。从20 世纪80 年代开始,国外研制的新式武器已广泛采用了红外隐身技术。 本文对常用军用装备的红外隐身技术的途径和方法进行分析,并展望了红外隐身技术的发展趋势。 1 红外隐身采用的技术现状 红外隐身技术通过降低或改变目标的红外辐射特征,实现对目标的低可探测性的。这可通过改变结构设计和应用红外物理原理来衰减,吸收目标的红外辐射能量,使红外探测设备难以探测到目标。 目前红外隐身技术主要采用三种途径: 1. 1 降低目标的红外辐射强度 众所周知红外辐射强度与平均发射率和温度的四次方的乘积成正比。因此降低目标表面的辐射系数和表面温度是降低目标红外辐射强度的主要手段。它主要是通过在目标表面涂敷一种低发射系数的材料和覆盖一层绝热材料的方法来实现的,即包括隔热、吸热、散热和降热等技术。从而减少目标被发现和跟踪的概率。 几何形状的设计对被动探测没有什么影响,但是红外吸波涂层对降低热发射率具有很大作用。热发射率包括两部分:热反射率和热发射率。前者指材料在红外光源照射下反射红外线的强度,后者指一定温度下材料的红外本征辐射强度。低发射率的材料一般反射率较高;低反射率的材料则发射率较高。理论上,红外吸波涂层也可用雷达吸波涂层移相对消的原理来降低反射率,但这要求微米级甚至亚微米级涂层,工艺上制造比较困难。在实际中降低温度比降低热发射率容易,同时降低温度的效果也很明显。一般采用的方法是: ①尽量减少目标的散热。如减少目标中部件的摩擦;目标的部件采用低散热量材料。②采用热屏蔽的方法来遮挡目标内部发出的热量。尽可能地降低目标的红外辐射强度。③采用隔热层和空气对流的方法,降低目标发动机中的排气管的温度。同时将热量从目标表面传给周围的空气。 1. 2 改变目标红外辐射的大气窗口 主要是改变目标的红外辐射波段。我们知道大气的红外窗口有以下三个波段:1~2. 5μm、3~5μm 和8~14μm。红外辐射在这三个波段外基本上是不透明的。根据这个特点,可采用改变己方的红外辐射波段至对方红外探测器的工作波段之外,使对方的红外探测器探测不到己方的红外辐射。具体做法是改变红外辐射波长的异型喷管或在燃料中加入特殊的添加剂;用红外变频材料制作有关的结构部件等。调节红外辐射的传输过程是改变目标红外辐射特性的手段之一,具体做法是在某些特定的结构上改变红外辐射的方向。例如在具有尾喷口的飞行器的发动机上安装特定的挡板来阻挡和吸收飞行器发出的红外辐射;或改变辐射方向。 1. 3 采用光谱转换技术 采用特定的高辐射率的涂料将其涂敷在飞行器的部件上,以改变飞行器的红外辐射的相对值和相对位置;或使飞行器的红外图像成为整个背景红外图像的一部分;或使飞行器的红外辐射位于大气窗口之外而被大气吸收,从而使对方无法识别,达到隐身的效果。 2 红外隐身材料 2. 1 红外低辐射材料 用于热隐身材料应具有以下基本特征:具有符合要求的热红外发射率或较强的控温能力;具有合理的表面结构;具有较低的太阳能吸收率;能与其它频段的隐身要求兼容,为此进行的多种

浅析5G移动通信技术的发展前景及应用

浅析5G移动通信技术的发展前景及应用 摘要在移动通信技术飞速发展,并且已经广泛地运用到大众的日常生活中的今天,移动通信技术为人们的生活带来了诸多便利。随着人们对互联网和移动终端的需求愈发强烈,特别是物联网的发展,对网络通信速度有着更高的要求,这些产业需求无疑是推动5G网络发展的重要动力。但是目前,5G移动通信技术依然是探索性阶段,本文将针对性阐述5G移动通信技术研究过程中的一些关键性技术,展望移动通信技术的未来发展,以期促进5G移动通信技术的发展。 关键词5G移动通信技术;发展方向;关键技术 前言 随着移动通信技术被广泛运用到大众的生活,大众对于移动通信技术也提出了更高的要求。移動通信技术在保证自身功能日趋完善的同时,也要满足用户日益复杂、多样的需求。5G技术正是在这样的前提下诞生的,并且具备高功能性和高效能,为客户提供更加丰富多样的应用体验。有科学家指出,5G技术目前还处于研究阶段,在未来的几年里,4G还将保持移动通信行业的主导地位,并依旧在持续高速发展。但5G 移动通信技术很有可能在2020 年正式进入市场,并逐渐被广大用户接受和认可。本文将以5G移动通信技术为依托,探究与5G 相关的关键性技术和其未来的发展趋势。 1 5G移动通信技术的未来发展前景 5G,是第五代移动通信技术的简称。相比于4G技术,5G将是移动通信技术革命性的转变。5G技术专为互联网而生,且相比于4G技术,它将拥有更大的容量,更快的响应速度,更多的设备支持,更短的时间消耗,更低的功耗要求[1]。从用户体验来看,在5G技术支持下,下载一部高清电影只需要几秒钟的时间。换言之,5G的出现就是要为用户提供更高效、更快捷、更方便、更全面的优质服务。该技术可以通过智能手机、可穿戴通信设备和智能物联网设备等移动设备终端实现更广泛的连续覆盖。相比于4G技术只能满足智能手机的技术需求的局限,5G移动通信技术将为未来物联网的发展提供超大的带宽,它的容量将会是目前广泛应用的4G技术的1000倍,真正实现“万物皆可联”的梦想,这为智能家居生活,智能办公需求等提供前所未有的发展空间。是21世纪最具革命性的技术变革。 2 5G移动通信技术中的关键性技术应用 5G移动通信正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。它将从前“人与人”的沟通,转变为”人与物”、“物与物”的沟通。将为人们在获取信息、感知信息、参与信息制造和控制信息的能力上带来革命性的飞跃。5G技术的研发不会孤立进行,开发过程中也将吸收4G的优秀技术特性,如wifi局域网和蜂窝网,将会形成一个更智能、更广泛的网络新体系。随着各种智能新产品

新材料在军工方面的研究现状和发展趋势

新材料在军工方面的研究现状和发展趋势 摘要:随着现代军事科技的不断发展,促使各国对武器装备的性能提出了更高的要求。由于军用新材料能够满足武器材料强韧化、轻量化、多功能化和高效化的发展要求,促使军工新材料的研究十分繁荣。本文主要综述了国内外军用结构新材料和功能新材料的研究进展,并对未来军用新材料的研究趋势进行了总结。 关键词:军用新材料,钛合金,高强度钢,纳米隐身材料,磁性材料 1 前沿 新材料是指那些新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备的优异性能的材料。新材料的研制、开发与应用不仅构成对高技术发展的推动力,而且也成为衡量一个国家科技水品的高低的重要标志。因此,新材料是技术革命与创新的基石,是社会现代化的先导。现代高新技术对新材料的依赖越来越多,这使得发达国家和发展中国家都争相将新材料列为高新技术优先发展的领域和关键技术,各国都采取各种措施,力争抢占新材料技术的“制高点”[1]。 新材料的出现一方面对经济有着巨大的促进作用,自从20世纪80年代以来,新材料在整个世界贸易中所占的比例逐年递增,而且还促进了与新材料相关产业的飞速发展。因为有了新材料做基础,信息、生物工程、新能源、激光、海洋开发和空间技术作为促进生产、振兴经济、增强综合国力的高技术群和高知识密集型产业能够繁荣发展[1]。由此可见,新材料是未来经济发展的支柱性力量。另一方面,新材料的出现和应用又为国防安全提供了保证。国防科一直都是高、精、尖技术的集合,新材料是高技术的先导和基础。纳米材料出现使微型武器出现在战场,先进高分子材料出现使洲际导弹的出现成为可能,新型锂离子电池材料的出现让“无人机”出现在人们的视野,而非晶软磁合金材料大大提高了一些精密武器的工作环境。由此可见,新材料也是军事工业发展的重要促进力量,是新型武器装备的物质基础, 也是当今世界军事领域的关键技术。所以,对新材料在军工方面的研究现状总结和发展趋势的展望,对促进我国军事工业的发展有重大意义。 2 军用结构材料 军用新材料按材料性能和用途可分为结构材料和功能材料两大类, 主要应用于航空工业、航天工业、兵器工业和船舰工业中。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能,以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀和抗辐射等性能要求, 目前在军事领域应用的结构材料主要有以下几类。

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