隐身材料设计研究
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0引言随着军事高技术的迅猛发展,世界各国防御体系的探测、跟踪、攻击能力越来越强,在立体化、多维化的现代战场上,如果不能有效地隐蔽自己,就可能出现先遭难的结局。
在目前军事探测系统中,雷达是最主要的探测手段[1-2],其发展迅速,分辩率越来越高,已成为间谍卫星的重要探测仪器。
因此,在国防体系中雷达目标特征信号控制是各国隐身技术研究的重点实现且标隐身技术,方法主要是外形隐身技术和材料隐身技术。
外形隐身技术容易使目标的结构性能劣化,而采用隐身材料技术相对简单易行。
隐身材料按其应用形式可分为结构型隐身材料和涂覆型隐身材料。
由于涂料具有使用方便,对武器装备的外形不需任何改动,对设计不提要求,可制成隐身网或隐身罩等优点。
因而雷达隐身涂料在现代隐身技术中具有广阔的发展前景。
1雷达隐身涂料研究现状雷达隐身涂料实质上是一种功能性高分子复合涂料,能够吸收、衰减入射的电磁波,具有将电磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的功能,在装备表面涂覆雷达吸波涂料能够有效降低目标的雷达散射截面(RCS)。
目前雷达吸波涂料技术正向薄涂层、宽频带和高效能方向发展,呈现出多类吸波涂料共同发展的良好局面。
1.1铁氧体吸波涂料铁氧体系列吸波涂料主要应用的吸收剂是六角晶系铁氧体和尖晶石型铁氧体[3]。
其吸波机理是自然共振,即在不外加恒磁场的情况下,由入射交变磁场的角频率和晶体磁性的各向异性等效场决定的本征频率相等产生进动共振,从而大量吸收电磁波能量。
目前已研制并广泛应用的有Ni-Zn、Li-Zn、Ni-Cd、Mg-Cu-Zn铁氧体等[4]。
日本在研制铁氧体吸波涂料方面处于世界领先地位,所研制的一种双层结构吸波涂料,在1-2GHz,雷达波反射率衰减可达20dB。
同时,国内铁氧体吸波涂料在8-18GHz频率范围内,全频段雷达波反射率衰减为10dB,面密度约5kg/m2,厚度约2mm[5]。
1.2纳米吸波涂料纳米材料粒子由于粒径极小,比表面积大,处于表面的原子比例增大,增强了活性,在电磁场作用下,原子、电子运动加剧,促使磁化,使得电磁能转化为其它形式的能,增加对电磁波的吸收。
雷达用隐身吸波材料研究进展邓惠勇官建国高国华(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070)摘要本文综述了近年来国内外雷达波吸收材料的研究进展,对吸波原理、吸波材料的分类及特点进行了归纳分析和讨论,并对磁性金属纳米粒子用于雷达波吸收材料吸波机理和应用前景进行了展望。
关键词雷达隐身,吸波材料,纳米粒子Research p ro g ress i n radar absorbi n g m aterialD en g~ui y on g G uan jian g uo G ao G uohua(S tate K e y Laborator y o f A dvanced t echno lo gy f or M aterials S y nt hesisand processi n g,W uhan U ni versit y o f t echno lo gy,W uhan430070)Abstract the recent research p ro g ress o f radar absorb i n g m aterial(RAM)at hom e and abroad w ere review ed i n t h is p a p er.the m echan is m o f absorb i n g radar w ave,class ifications and characteristics o f RAM w as i ntroduced and anal y ticall y d is-cussed.A s a p rom is i n g RAM,m a g netic m etal nano p article w as i ntroduced and its a pp lication f ore g round are also p ut f or w ard.K e y words radar stealt h,radar absorb i n g m aterial,m etal nano p article雷达隐身技术是现代战争中必不可少的电子对抗技术。
摘要本文讨论了现代隐身飞机所利用的几种常用的种隐身技术,重点介绍了雷达隐身技术、红外隐身技术、视频隐身技术,简要说明它们的隐身原理和隐身技术。
并且介绍了新型的隐身材料和新型飞机隐身技术的发展,最后论述了国外飞机隐身技术的最新进展和发展趋势。
关键词:隐身飞机、雷达隐身技术、红外隐身技术、视频隐身技术AbstractThis article discusses the use of modern stealth aircraft several common types of stealth technology, radar stealth technology, infrared stealth technology, video stealth technology, a brief description of the principles of their stealth and stealth technology. And describes the development of new materials and new stealth aircraft stealth technology, and finally discuss the latest developments and trends of foreign aircraft stealth technology.Keywords:Stealth aircraft, stealth technology, infrared stealth technology, stealth technology video目录引言31.隐身飞机的出现32.飞机隐身技术与原理32.1雷达隐身技术32.1.1雷达隐身技术原理32.1.2 雷达外形隐身技术42.1.3 雷达材料隐身技术62.2 红外隐身技术62.2.1 红外隐身原理62.2.1 红外隐身技术途径72.3 视频(可见光)隐身技术82.4激光隐身技术92.5 声波隐身技术103.正在探索的新型隐身材料与技术103.1新的隐身材料103.2几种正在探索的新型隐身技术11总结12参考文献12引言所谓隐身飞机(stealthaircraft ),就是利用各种技术减弱雷达反射波、红外辐射等特征信息,使敌方探测系统不易发现的飞机。
电磁隐身技术的研究摘要电磁隐身技术是一项关于如何使物体对电磁波不可察觉的研究领域。
本文探讨了电磁隐身技术的起源、发展和应用。
首先介绍了电磁隐身技术的基本原理和分类,然后重点讨论了现有的电磁隐身技术,并对未来的研究方向进行了展望。
最后,本文分析了电磁隐身技术在军事和民用领域的应用前景。
1. 引言电磁波是一种重要的信息载体,广泛应用于通信、雷达和电子战等领域。
然而,电磁波也可以被用于侦测和追踪目标。
因此,为了保护重要设施、军事装备和人员的安全,电磁隐身技术应运而生。
电磁隐身技术通过改变目标的电磁特性,使目标对电磁波不可察觉,从而减少或消除被侦测、被追踪的可能性。
2. 电磁隐身技术的基本原理电磁隐身技术的基本原理是通过改变目标的电磁特性,使其在电磁波的散射和吸收过程中尽量减少目标的回波信号。
一般来说,电磁隐身技术可以分为几个方面的研究:吸波材料的研究、表面形态学的设计、多波段隐身技术、散射抑制技术等。
2.1 吸波材料的研究吸波材料是电磁隐身技术中的关键因素之一。
吸波材料能够吸收电磁波并将其能量转化为热能或其他形式的能量。
通过合理设计和制备吸波材料,可以使目标对电磁波的反射和散射减小,从而达到隐身的效果。
2.2 表面形态学的设计表面形态学是指通过改变目标表面的形状、结构和纹理等特征,来影响电磁波在目标表面的反射、透射和吸收。
目标表面的形态学设计可以通过微结构和纳米结构实现,使目标的散射截面积减小,从而达到减小目标被电磁波侦测的可能性。
2.3 多波段隐身技术多波段隐身技术是指在不同的频率范围内,采用不同的隐身技术来实现电磁隐身。
目前,多波段隐身技术主要包括红外隐身、雷达隐身和可见光隐身等。
通过在不同波段上采取不同的隐身措施,可以提高目标对不同波段电磁波的隐身效果。
2.4 散射抑制技术散射抑制技术是指通过减小目标的散射截面积,降低目标对电磁波的反射,从而达到隐身效果的技术。
散射抑制技术涉及到目标的材料特性、结构设计等方面的研究。
关于隐身技术的研究报告目录资料收集阶段: (3)隐身的定义: (3)隐身技术包括: (3)各国隐身技术发展的现状简述: (3)主要隐身技术的现状: (3)关于我国隐身技术的研究: (6)隐身技术和武器系统本身存在问题,为反隐身提供了契机 (7)1. 隐身平台本身存在的问题 (7)2. 隐身技术和武器系统作战方面的局限性 (7)个人观点: (8)1.以系统的观点发展隐身与反隐身技术和武器系统 (8)2.以隐身理论指导隐身技术的发展 (9)3.发展隐身技术必须发展关键支撑技术 (9)4.建立雷达截面试验靶场 (10)5.利用隐身模型进行实验 (10)6.建立数据库 (10)参考网站: (11)资料收集阶段:隐身的定义:隐形技术(stealthtechnology)俗称隐身技术,准确的术语应该是“低可探测技术”(lowlbservabletechnology)。
即通过研究利用各种不同的技术手段来改变己方目标的可探测性信息特征,最大程度地降低对方探测系统发现的概率,使己方目标,己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。
(来自百度)隐身技术包括:隐形技术包括:雷达隐形、红外隐形、磁隐形、声隐形和可见光隐形等。
主要的技术手段:采用独特的外形设计和吸波、透波材料,以降低飞机对雷达波的反射;降低飞机发动机喷气的温度或采取隔热、散热措施,减弱红外辐射。
各国隐身技术发展的现状简述:当前,美、俄、英、法等国都大力研究隐身技术,隐身技术的研究范围不断扩展,一些新隐身机理的研究取得突破,一批新型隐身材料研制成功并投入使用。
隐身兵器和作战平台将会有较大发展,并逐步实现全天候、全天时、多功能的隐身,“隐身战场”正在形成中。
在传统的隐身外形、隐身材料、隐身结构等技术研究基础之上,各国都在探索新的隐身机理,如仿生学隐身技术、等离子体隐身技术、微波传播指示技术和有源隐身技术等。
隐身材料的开发和运用是隐身技术发展的关键,是隐身兵器实现隐身的基石。
隐形材料定义:旨在降低武器装备的雷达、红外、可见光或声波等可探测信号特征、使之难以被探测、识别、跟踪或攻击的一种特殊用途材料。
所属学科:航空科技(一级学科);航空材料(二级学科)简介: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。
浅谈隐形材料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。
这里便着重介绍几类重要的隐身材料。
雷达隐身涂料技术:为了减少雷达截面,常用的隐身技术途径有三类:即外形设计技术、吸收材料技术和加载对消技术。
下面主要介绍相关的雷达隐身涂料技术:涂敷型吸波涂料:实质上是一种高分子复合涂料。
它是以高分子溶液或乳液为基料,及波刘和其它附加成分分散加入其中而制成。
如美国研制的系列铁氧体吸波涂料,主要成分是俚镉、镍镉和锂锌铁氧体,它在厘米波段到分米波段,可使雷达波反射衰减达20DB。
因此,研制开发“轻、薄、宽”的吸波涂料是今后主要发展方向。
(例如B-2战略隐形轰炸机上就是用了一种基于环氧树脂的“先进高频材料”隐身涂料)目前国外正在研制超薄层、宽频带、高效能的吸波涂料,例如放射性同位素吸波涂料。
它利用钋 210 和锔 242 等同位素射线产生的等离子体来吸收雷达波,在(1-20)GH2 宽频带内雷达反射波可衰减20DB。
美国伯奇博士研制一种名为ATRSBS 的化合物,它吸收雷达电磁波后转化为热能,起到雷达隐身之作用。
第38卷第#期1青岛科技大学学报(自然科学版)1__V〇1.38N a6 2017年12月J o u r n a l o f Q in g d a o U n i v e r s i t y o f S c ie n c e a n d T e c h n o lo g y(N a t u r a1S c ie n c e E d i t i o n)D e c. 2017文章编号:1672-6987(2017)06-0067-08#!O I: 10.16351%.1672-6987.2017.06.011水下航行体声隐身材料的研究孙卫红,高孔军,刘波(中国人民解放军91872部队,山东青岛266012)摘要:水下声隐身材料是水下航行体避免被敌声呐发现、实现隐身性能的关键所在。
介绍了吸声材料的理论和声学模型的研究现状、吸声材料制备进展以及吸声性能测试方法,并对水声吸声材料的发展趋势进行了展望。
重点围绕吸声材料的结构设计、结构优化、吸声模型建立、声学计算、吸声性能仿真、性能预测、实验应用等方面展开了讨论;对一些主要声学结构材料和声学结构进行了概述。
关键词:声隐身;水声吸声材料;水声;声学模型;吸声性能测试中图分类号:TQ 330.38文献标志码:A引用格式:孙卫红,高孔军,刘波.水下航行体声隐身材料的研究[J].青岛科技大学学报(自然科学版&2017,38(6): 67-7G.SUN Weihong,GAO Kongjun,LIU Bo.Research of underwater vehicles acoustic stealthymaterials[J],Journal of Qingdao University of Science and Technology(Natura1Science Edition),2017,38(6):67-74.Research of Underwater Vehicles Acoustic Stealthy MaterialsS U N W e ih o n g,G A O K o n g ju n,L I U Bo(T r o o p s91872o f P L A&Q in g d a o266012,C h in a)A b s tra c t:U n d e rw a te r a c o u s tic s te a lth m a te ria ls are v e ry im p o r ta n t f o r u n d e rw a te r v e h ic le s.B ecause th e v e h ic le s c o u ld a v o id to be fo u n d b y e n e m y s o n a r,a n d th e s te a lth p e rfo rm a n c ec o u ld be a c h ie v e d.T h e re c e n t p ro p re s s of u n d e rw a te r a c o u s tic a b s o rp tio n th e o rie s a n d aco ustic m o d e ls,p ro g re s s f o r p r e p a r a tio n,a n d te s t m e th o d s o f u n d e rw a te r a c o u s tic m a te ria ls w e rein tro d u c e d.M e a n w h ile,th e d e v e lo p m e n t tre n d s o f u n d e rw a te r a c o u s tic a b s o rp tio n m a te ria lin th e fu tu r e w e re p e rs p e c te d.A c o u s tic c o n fig u r a tio n d e s ig n a n d o p tim iz a tio n,a c o u s tic m o de lin g,a c o u s tic s c a lc u la tio n s,a c o u s tic p e rfo rm a n c e s im u la tio n,p e rfo rm a n c e p r e d ic tio n,e xp e rim e n ta l a p p lic a tio n s w e re la u n c h e d d iscu sse d im p o r t a n tly.A n d som e o f th e m a jo r s tr u ctu r a l a c o u s tic m a te ria ls a n d u n d e rw a te r a c o u s tic s tru c tu r e w e re in tro d u c e d.K e y w o rd s:a c o u s tic s t e a lt h y;u n d e rw a te r a c o u s tic a b s o rp tio n m a te r ia ls;u n d e rw a te r aco ust i c;a c o u s tic m o d e ls;a c o u s tic p e rfo rm a n c e te s t水下航行体的声隐身一直是世界各国研究的热 身材料的基材主要是使用黏弹性高分子材料,如丁点领域,吸声材料是水下航行体避免被敌声呐发现、基橡胶、丁苯橡胶、聚丁烯橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶实现隐身性能的关键所在。
飞机隐身材料设计摘要:自提出隐身材料的概念以来,隐身材料收到了国内外的普遍关注,本文从三个方面论述隐身材料的设计:概念设计、吸波材料的改性设计以及详细设计。
而吸波材料的理论设计是隐身材料研究的重要环节,因此本文主要研究吸波材料的设计。
关键词隐身材料吸波材料多层纳米化掺杂1.概念设计1.1研究背景及研究目的隐身技术是一种把自己隐藏在暗处,在敌方不易察觉的情况下,对敌方实施突然打击的自我防护技术。
实现战场军事装备隐身化的技术措施多种多样,主要有外形隐身措施、电子隐身措施、红外隐身措施、视频隐身和声频隐身措施等。
电子隐身就是我们通常所说得雷达隐身,以雷达反射信号最小为目的;红外隐身顾名思义就是使红外反射信号最小,现在已应用的如F-22的二元喷口就可以大大减小红外反射信号;视频隐身通常是用各种迷彩色来完成的;声频隐身的关键是减小发动机的噪音,这对低空飞行器非常重要。
隐身技术问世以来,各军事大国一直在竞相发展。
美国的隐身兵器发展较快,目前居世界领先地位。
它的F-117A,B-2,F-22等隐身飞机代表当今世界隐身兵器的先进水平。
F-117A隐身攻击机已投入实战,在局部战争中发挥了重要作用。
第一架B-1隐身轰炸机已于1993年12月开始服役,空军轰炸机联队装备的B- 2隐身轰炸机有6架已具备初始作战能力。
第一架F-22已于1997年9月7日首次试飞成功,其设计兼顾了超声速机动和隐身特性。
在现有隐身飞机的基础上,美国不断开拓新项目的研究,研制新型隐身飞行器以及其他新式隐身装备。
例如,正在实施“联合攻击战斗机(JSF)计划”,旨在研制多用途隐身战斗机;世界著名的“暗星’夕(即蒂尔111)隐身无人机已于199年3月29日首次飞行成功;正在研制AGM-137三军防区外隐身攻击导弹和隐身电动战车;正在实施旨在提高海军潜艇隐身性能的秘密计划((" M计划’);诺思罗普·格鲁曼公司正在研制一种攻击型隐身无人战斗机和一种能模仿隐身飞机的新型诱饵;空军正在考虑发展一种远程隐身运输机。
当今的俄罗斯也不甘落后,它已开始研制隐身的轻型多用途第5代战斗机性能与美国的JSF相当;米高扬设计局正在研制一种中型隐身战斗机;苏霍伊设计局的隐身战斗机的验证机已于1997年9月25日首飞成功。
1.2飞机隐身的概念设计1)反雷达探测雷达隐身技术是以电磁波散射理论为基础,为了不被雷达发现,最有效的办法是减少飞行器的雷达截面积RCS。
即采取各种措施使目标在雷达探测波束照射范围内具有极小的雷达截面积,大幅度减少可被敌方雷达接收机截获的电磁波能量,使雷达对目标的探测距离缩短,从而达到隐身的目的。
被实践证明行之有效并投入实用的隐身技术有:外形隐身技术和材料隐身技术。
雷达外形隐身技术的主要理论依据来自目标各个部件的电磁散射机理,利用计算机辅助设计等现代设计手段,对飞机以及其他装备进行设计,在保持一定性能的前提下,使其被探测的雷达截面积最小。
雷达材料隐身技术主要是指采用能够吸收或透过雷达波的涂料或复合材料,使雷达波有来无回、多来少回,从而减少目标雷达截面积,达到相对雷达隐身的目的。
雷达隐身材料主要分为雷达吸波材料和雷达透波材料。
雷达吸波材料,又名微波吸波材料,其基本原理是通过某种物理作用机制将雷达波能量转化为其它形式运动的能量,并通过该运动的耗散作用而转化为热能,使目标雷达截面积减少。
雷达透波材料是对电磁波不发生作用而对其保持透明状态的非金属类型复合材料。
2)反红外(热)探测红外隐身技术是降低或改变目标的红外辐射特征,以降低被红外探测器探测概率的技术。
通过改进结构设计和应用红外物理学领域研究成果来衰减、吸收目标的热辐射能量,使红外探测设备难以探测到目标。
目前为实现飞机的红外隐身而使用的红外特征控制技术措施有:(1)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,它是在普通涡轮喷气发动机的基础上加装由涡轮带动的风扇和一个外涵道。
(2)采用隔热材料对发动机进行隔热,用金属石棉夹层材料制成的发动机舱的衬里,以对发动机进行隔热,防止发动机热量传给机身使飞机红外特征增加。
(3)改进发动机喷管设计,目前一些武装直升机在排气管上加装隔热罩,从而有效降低了红外辐射特征,如RAH一66“科曼奇”武装侦察直升机。
(4)在飞行器表面涂敷红外涂料。
(5)采用闭合回路冷却系统等,目前大多数飞机都简单地把座舱和电子设备聚集的热散发出去,但是隐身飞机则采用闭合回路冷却系统,它能把载荷设备(如座舱和机载电子设备等)产生的热传给燃油,以减少目标的热辐射。
雷达隐身技术和红外隐身技术是目前飞机隐身技术中比较成熟的,同时也是最重要的,至于目前飞机的其他隐身技术在此就不一一详细说明了。
2.改性设计2.1吸波材料的设计原理吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量,一般由基体材料(或粘接剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。
由于吸波材料种类繁多,吸波机理也不尽相同,目前有多种分类方法,主要有以下几种:1)涂敷型和结构型按材料成型工艺和承载能力可分为涂敷型和结构型。
涂敷型吸波材料是将吸收剂与粘结剂混合后涂敷于目标表面形成吸波涂层;而结构型吸波材料,则通常是将吸收剂分散在由特种纤维(如石英纤维、玻璃纤维等)增强的结构材料中所形成的结构复合材料,它具有承载和吸收雷达波双重功能。
2)吸波型和干涉型按吸波原理分有吸波型和干涉型两大类。
前者主要是材料本身对雷达波损耗吸收;后者则利用吸波层表面反射波和底层反射波的振幅相等、相位相反进行干涉相消。
其中对于吸收型吸波材料按材料损耗机理可分为电阻型、电介质型和磁介质型。
碳化硅纤维、导电高聚物、石墨等属于电阻型吸波材料,电磁能主要衰减在材料电阻上;钦酸钡之类属于电介质型吸波材料,其机理为介电极化驰豫损耗;磁介质吸波材料的机理主要归结为磁滞损耗和铁磁共振损耗。
这类材料有铁氧体、拨基铁、多晶铁纤维等。
3)传统型和新型按不同研究时期,吸波材料又可分为传统吸波材料和新型吸波材料。
铁氧化、金属微粉、钦酸钡、碳化硅、石墨、导电纤维等均为传统吸波材料,而新型吸波材料则包括纳米材料、多晶铁纤维、“手征”材料、导电高聚物及电路模拟吸波材料等,它们具有不同于传统吸波材料的新吸波机理。
在传统吸波材料中,铁氧体吸波材料和金属微粉吸波材料是两种研究得最多、性能最好、并已得到较广泛应用的吸波材料。
而纳米材料和多晶铁纤维则是目前众多新型吸波材料中性能最好的两种。
2.2吸波材料的改性设计方案具体地说,就是在那些信号散射比较弱小的部位,应采用性能比较差、成本比较低的吸波材料;相反,对于那些信号散射非常强的部位,应采用性能较优、成本较昂贵的吸波材料。
只有这样有机地优化组合,才能实现信号散射的有效抑制,同时成本又是最合理的;而不是在所有散射部位千篇一律地、“青一色”地应用同一种吸波材料。
由此看来,在研究、开发和应用隐身材料时,应注重多种材料的并发地、但又不失针对性、有侧重点地进行。
从目前国外吸波材料发展的现状和趋势可以看出,他们在进一步深化和拓展传统吸波材料的研究、设计、开发和应用的基础上,继续寻求和发展新型吸波材料的研究和应用的潜力和前景,并逐步用结构吸波复合材料取代常规的涂覆吸波材料。
通过分析和比较,我们最终确定了三种吸波材料来进行方案改进,分别为:多层吸波材料,纳米吸波材料,掺杂吸波材料。
3.详细设计3.1多层吸波材料的详细设计通过对上述各种多层吸波材料的分析,可以看出多层结构提高了吸波材料的吸波效果,但同时由于吸波材料吸收雷达波的能力和材料本身厚度有一定关系,厚度薄的情况下吸波效果不明显,因此,现有多层吸波材料一般厚度较大,会导致实际应用中使用性能的降低。
从介绍过的几种宽频结构可以看出,离散式结构,如丛林式、非连续体等对吸波材料吸波能力的提高有较明显的作用。
设想将多层涂层吸波材料和宽频结构相结合,在降低吸波材料厚度的同时引入某种离散式结构强化吸波能力,设计制备一种薄型多层吸波材料与结构。
按照遗传算法的基本原理和应用步骤,采用等效传输线方法计算多层吸波材料的反射率和牛顿一柯特斯数值积分求解目标函数的方法,并采用VC6. 0编制了多层吸波材料优化设计软件。
利用基于遗传算法的多层吸波材料优化设计软件分别对吸波涂层为1层一8层时进行了优化设计,得出了反射率最优值时的材料组合和各层厚度。
从模拟结果可以看出:(1)多层吸波材料的反射率明显好于1层吸波材料的反射率。
与1层吸波材料相比,多层吸波涂层的带宽增大,反射率值变小。
(2) 6层涂层在整个频带内的平均反射率最低。
由于出现了多峰吸收,在某些频率点上反射率可以达到很小值(最小可达一50 dB),在7 GHz一18 GHz频带内反射率均小于一20 dB,在这个频带内运用其作为吸波涂层会起到良好的效果。
同时可以发现:当材料数据库固定时,并不是涂层层数越多,反射率就越好。
3.2纳米化吸波材料详细设计纳米材料是指材料组分特征尺寸在0.1nm一100nm的材料。
它具有极好的吸波特性,具有频带宽、兼容性好、质量小和厚度薄等特点,它对电磁波的透射率及吸收率比微米粉要大得多。
特别是纳米粒子对红外和电磁波有吸波作用,主要原因有两点:一方面由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长,因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多,这就大大减少波的反射率,使得红外探测器和雷达接收到反射信号变得很微弱,从而达到隐身的作用;另一方面,纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3 ~4个数量级,对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多,这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低,很难发现被探测目标,因此起到了隐身作用。
由轻元素组成的纳米材料在航空航天隐身材料越轻越好)应用方面更是具有独特的魅力,有几种纳米微粒很可能在隐身材料上发挥作用,例如纳米氧化铝、氧化铁、氧化硅和氧化钦的复合粉体与高分子纤维结合对中红外波段有很强的吸收性能,这种复合体对这个波段的红外探测器有很好的屏蔽作用。
纳米磁性材料,特别是类似铁氧体的纳米磁性材料放入涂料中,既有优良的吸波特性,又有良好的吸收和耗散红外线的性能,加之比重轻,在隐身方面的应用上有明显的优越性另外,这种材料还可以与雷达舱内信号控制装置相配合,通过开关发出干扰,改变雷达波的反射信号,使波形畸变,或者使波形变化不定,能有效地干扰、迷惑敌方雷达,达到隐身目的。
纳米级的硼化物、碳化物,包括纳米纤维及纳米碳管在隐身材料方面的应用也将大有作为。
美国F117A隐身战斗机蒙皮上的隐身材料就含有多种超微粒子,它们对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力,在海湾战争中发挥了重要作用。
3.3掺杂吸波材料的详细设计1.铁氧体吸波材料:铁氧体型的材料对微波能量的吸收作用,是基于铁磁共振现象,在共振点磁性材料的损耗达到最大值,该吸收现象也称共振吸收。