点击右上角
微信好友
朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

大家有没设想过这样的场景:无遮无挡一望无垠的海面上,上万吨的大型驱逐舰甚至是几万吨的两栖攻击舰,如果有一天突然凭空从敌人的监视雷达显示屏上消失了。你认为这可能吗?实际上,现代雷达隐身技术已经将这个场景变为了现实。
现代海战场,高度信息化、智能化的预警探测体系,已经具备了对水面舰艇、战机和导弹等的全方位、全天候、多层次立体化的预警探测和跟踪监视能力,加上与高超声速武器系统的协同运用,“发现即摧毁”已经成为悬在水面舰艇头顶的达摩克利斯之剑。因此,不被发现和瞄准,就成为现代舰艇“保存自己、消灭敌人”的第一要义。由于雷达是现代海战场至关重要的探测跟踪和引导攻击的重要设备,对舰艇构成直接的“发现和摧毁”威胁。那么,雷达是如何发现舰艇的呢?雷达的工作原理,就像蝙蝠一样——发出电磁波,碰到目标后电磁波反射回来,雷达收到回波,就能计算出目标的位置、大小和运动情况。
舰艇、飞机和坦克等武器平台吸波材料应用示意图:(图片来源:材料工程杂志)
图片说明:(d)上层建筑及桅杆用碳纤维、泡沫吸波材料示意图;(e)舰艇局部用涂敷型吸波材料示意图
让雷达“看不见”舰艇的方法:一是改变舰艇的外形,让雷达波反射到别的方向,但这招儿有局限,因为军舰的外形不能随意改动;二是给舰体敷设一层能“吃掉”雷达波的吸波材料,吸收雷达波信号,犹如为舰艇披上了一件量身定制的“隐身斗篷”,大幅缩减雷达散射截面积,降低被雷达探测发现的概率。这招更常用和好用,已经成为水面舰艇的必须修炼的“基本功”和“保命项”。
飞机等航空器武器平台吸波材料应用示意图:(图片来源:材料工程杂志)
图片说明:(a)机身、机翼蜂窝吸波结构示意图;(b)涂敷型吸波材料示意图;(c)翼缘、雷达罩用蜂窝吸波结构示意图
雷达吸波材料是通过电感应、磁感应、电磁感应、电磁散射和电磁波干涉相消等特定的损耗原理和机制,将雷达入射电磁波能量转换为热能或者其他形式能量而消耗掉或抵消掉的一类功能材料。典型的雷达吸波材料主要包括损耗吸收型和干涉相消型两大类。损耗吸收型材料的工作原理是:当电磁波到达吸波材料的表面时,部分电磁波会在材料表面反射,其余部分进入材料内部。进入材料内部的电磁波在传播过程中会与材料发生相互作用,导致部分能量被转化为热能或其他形式能量耗散,剩余已经衰减的部分电磁波透过材料。二是干涉型吸波材料。当吸波材料的厚度为垂直入射电磁波波长的1/4的奇数倍时,入射波和反射波振幅相等、相位差180°,从而产生干涉相消现象,使总反射波能量大量衰减。因此,可以通过设置吸波材料匹配厚度以达到对特定频率电磁波的有效耗散。
磁共振吸收器吸收雷达波原理示意图(图片来源:国际航空)
雷达吸波材料要发挥作用,首先得先“放行”雷达波,让电磁波进入材料内部,而不是被反射回去;然后,再通过特殊材料把电磁波的能量转化成热量消耗掉或抵消掉,就像声音被消声器吸收了一样。因此,实际应用中,一是采取舰艇壳体表面涂敷的方法进行,先将适用于涂敷的吸波材料与黏合剂按照一定比例混合,然后采用特定工艺涂敷于舰体表面形成吸波涂层;二是采用特定工艺技术,将吸波材料与具有良好力学性能的基体材料(芳纶纤维、陶瓷纤维和芳纶蜂窝等)进行合成制备成板状、蜂窝状等形状的复合材料,然后作为舰体的结构本身或外设防护板发挥吸波作用。
坦克等地面武器平台吸波材料应用示意图:(图片来源:材料工程杂志)
图片说明:(f)地面装备多频谱兼容复合吸波材料示意图(外层可见光红外隐身层,内层为雷达隐身层)、冲击防护型吸波材料示意图(纤维编制型吸波材料)。
目前,雷达吸波材料正朝着“吸收频段更宽、涂层更薄、重量更轻、吸收能力更强”的方向发展。然而,在强紫外线辐射、高湿热,高盐雾以及微生物侵蚀等严苛的海洋环境下,传统的吸波材料易发生吸氧腐蚀、开裂等老化失稳,使得舰艇的隐身性能受到严重影响。同时,高性能的舰艇吸波材料需要满足“部位适配”,在实现宽频强吸收的同时,也要考虑各部件的功能特点。因此,近年来主要通过包覆改性、采用新型纳米材料及高分子基复合材料等改善其耐腐蚀性、耐候性以及抗冲击性等,提升材料的环境适应性,实现多维度协同优化。比如有一种叫“超黑粉”的纳米吸波材料,对雷达波的吸收率超过99%,在低温下还能保持很好的韧性。(梁春晖)
