一张薄板画满“铜钱”,歼20披上它就能隐形,看似玄幻实为新技术|每日看点
时间:2023-04-11 14:52:33 来源:顶端新闻
CCTV高调公开了几款国产雷达吸波材料,造型各异。
有的像板子上画了一堆铜钱,有的像海绵,有的像胶皮,有的完全就是“油漆”。
(相关资料图)
但就是这些奇怪的材料,只要往钢板上一铺,雷达照射后,信号就能明显减弱。歼20这类隐身战机,就是靠这些材料和特殊的外形,最终实现了遁形。那这些奇怪的材料里面,都是什么原理?
【隐身战机,不能只靠外形遁形】
现代武器装备主要依靠外形实现雷达隐身。这相当于一个屋子,外形隐身是主框架,但是装备外形受到多种因素制约,不可能面面俱到。
例如F-22考虑到机动性能,就没有实现四波束反射,最终信号散往了八个方向。为了进一步降低信号特征,F-22就需要雷达隐身材料进行补充,就好比屋子框架搭起来之后,还需要用砖块和水泥把屋子完整成型。
(隐身机靠外形并不能完全隐身,只能将信号集中到几个方向反射)
隐身材料根据成型工艺,分为结构型和喷涂型。
前者不但可以吸收雷达电波,还能作为战机的结构材料。B-2轰炸机的表面结构,就属于这一类,它既能吸收雷达电波,也是飞机表面,不过这样设计难度大,对于材料工艺要求高,应用受到限制。
还有一种就是喷涂型,它是最常见的雷达吸波材料,制造简单,成本较低,可以直接喷涂上装备表面,提高装备隐身能力。
(B-2表面的隐身材料,也是机身一部分,既负责隐身,也负责气动)
【如何吸收雷达波,这里面学问很大】
喷涂型雷达吸波材料又分两种,一种是吸收型,一种是干涉型。前一种使用不同的材料将雷达电磁波转换成其他形式的能量,例如热能,从而让照射电波无法返回。吸收型根据原理不同又分为磁能损耗、电阻损耗、介电损耗等三种,其中以磁能损耗最为常见。
干涉型主要利用电磁波之间干涉效应来抵消照射电波的能量,从而让照射电波无法返回,提高装备的隐身性能。
(可以看到电磁波被隐身材料吸收后,转化成了热能)
雷达吸波材料的运用有效了提高了武器装备的隐身性能,已经成为隐身武器不可缺少的组成部分。不过现在雷达吸波波材料也存在一些问题需要克服。
首先就是涂层厚度检测,雷达吸波材料想达到理想的效果,需要一定的厚度,但是涂层喷到武器表面的时候,不可避免会有厚薄不均的现象。隐身性能特殊性又不允许进行破坏性检测,这样就给涂层厚度检测带来很大困难。
(F-22隐身涂层也有老化剥落问题)
此外涂层的维护和保障也很麻烦。雷达吸波涂层在武器装备表面,需要面对严酷的使用环境,受到各种不利条件的影响,严重的情况下会导致涂层剥落,从而影响武器的隐身性能。
F-35就深受涂层剥落的影响,一度影响飞机的生产交付速度。F-22和B-2轰炸机涂层喷涂和维护需要在恒温恒湿的环境之中,需要专用的机库,部署灵活性受到限制。
(F-22喷涂涂料,这些涂料一般还有剧毒金属六价铬)
隐身涂层的重量和体积仍然偏大,想达到理想的效果必须喷涂很厚的涂料,增加装备重量,影响装备的机动性能。
目前雷达吸波材料工作频率也比较窄,主要集中在厘米波和分米波等有限频率,在常规雷达频率两端的性能欠缺,例如它对于米波以下频率和毫米波以上的频率效能就比较有限。
(F-117被老式雷达发现后击落,应该就是吃了隐身波段太窄的亏)
【隐身材料,还有很大的发展空间】
随着新一代武器装备进入发展,它们对于雷达吸波材料提出了更高要求,要求雷达吸波材料重量更轻,体积更小,性能更好,喷涂和维护更加方便。因此未来雷达吸波材料将会按“轻、薄、宽、强”等方向发展。
轻就是重量轻,雷达吸波材料将会采用纳米材料、复合材料等新一代材料,以降低重量,最大限度减少对武器装备性能的影响。薄就是雷达吸波材料只需要喷涂很小的厚度就能达到预期的性能,这样一来可以减少厚度检测的难度,二来可以进一步降低对于武器装备不利的影响。
(F-35借助机器人喷涂,降低危险和控制质量)
宽就是覆盖频率范围宽,未来雷达吸波材料将会向雷达工作频率两端扩展,即扩展到米波以下频率和毫米波以上频率,甚至还会进一步扩展到红外波段,形成雷达/红外复合吸波材料,这样一层吸波材料就能满足武器装备多个频率的隐身要求。
(下一代战机不但依赖新外形和武器,也依赖新隐身材料)
雷达吸波材料和喷涂和维护一直是难题,对于武器装备使用造成了较大影响。未来雷达吸波材料将会实现纳米化、纤维化,不需要专用的工具和设施,在野战条件下就能迅速喷涂,可以迅速更换受损部件。涂料自身也更加坚固,能够在严酷的使用环境之中承受各种不利条件的冲刷,不会影响武器装备的使用,维护次数更少,也更加方便。
(未来的隐身战机,将不再需要复杂的恒温恒湿机库,可以灵活部署)
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