隱身涂料是固定涂覆在武器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的隱身材料,按其功能可分為雷達(dá)隱身涂料、紅外隱身涂料、可見光隱身涂料、激光隱身涂料、聲納隱身涂料和多功能隱身涂料。隱身涂層要求具有:較寬溫度的化學(xué)穩(wěn)定性;較好的頻帶特性;面密度小,重量輕;粘結(jié)強(qiáng)度高,耐一定的溫度和不同環(huán)境變化。
由于雷達(dá)偵察是目前世界上用得最多、最有效的偵察手段之一,因此雷達(dá)隱身技術(shù)自然也就成為一種最重要的隱身技術(shù),國內(nèi)外有關(guān)部門都進(jìn)行了大量的研究。在雷達(dá)隱身與反隱身對抗中,為了防止漏掉最危險(xiǎn)的“目標(biāo)”,必須對每個(gè)識別的可信度和威脅級進(jìn)行綜合考慮,因?yàn)檫@涉及到干擾對象的確定和干擾資源的分配,所以只能給出每個(gè)識別的可信度和威脅級,才能不貽誤戰(zhàn)機(jī)。而雷達(dá)隱身涂料就要最大限度消除被雷達(dá)勘測到的可能性,雷達(dá)隱身技術(shù)的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和吸波材料兩個(gè)方面。目前,應(yīng)用于飛機(jī)吸波涂料比較多,如鐵氧體吸波涂料價(jià)格低廉,吸收能力強(qiáng),應(yīng)用廣泛;羰基鐵吸波涂料為磁損耗型吸波材料,吸收能力強(qiáng),應(yīng)用方便,但面密度大;陶瓷吸波涂料,密度較低,吸波性能好;放射性同位素吸波涂料,涂層薄且輕,具有吸收頻帶寬、耐用性好、能承受高速空氣動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn),是飛機(jī)用理想的吸波涂料;導(dǎo)電高分子吸波涂料涂層薄且易維護(hù),吸收頻帶寬,是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域。近年來,納米吸波涂料成為隱身涂料新的亮點(diǎn),它是一種極具發(fā)展前景的涂料。其一般由無機(jī)納米材料與有機(jī)高分子材料復(fù)合,通過精細(xì)控制無機(jī)納米粒子均勻分散在高聚物基體中,以制備性能更加優(yōu)異的新型涂料。其機(jī)械性能好,面密度低,是高效的寬頻帶吸波涂料,可以覆蓋電磁波、微波和紅外,并能增強(qiáng)腐蝕防護(hù)能力,耐候性好,涂裝性能優(yōu)異。基于以上優(yōu)點(diǎn),各國競相在此領(lǐng)域投入人力、物力開發(fā)研制。
紅外隱身涂料是指用于減弱武器系統(tǒng)紅外特征的信號已達(dá)到隱身技術(shù)要求的特殊功能涂料,其主要針對紅外熱像儀的偵查,旨在降低飛機(jī)在紅外波段的亮度,掩飾或變形裝備在紅外熱像儀中的形狀,降低其被發(fā)現(xiàn)和識別的概率。實(shí)現(xiàn)紅外隱身最有效的途徑是控制目標(biāo)的表面溫度,盡量減小目標(biāo)與背景的偏差。用于熱紅外隱身的材料應(yīng)具有符合要求的熱紅外發(fā)射率或較強(qiáng)的控溫能力;具有合理的表面結(jié)構(gòu);具有較低的太陽能吸收率;能與其它頻段的隱身涂料兼容。紅外隱身涂料的主體樹脂是單組分橡膠樹脂,其與過氯乙烯涂料、環(huán)氧鐵紅底漆、聚氨酯涂料具有良好的配套性。
紅外隱身涂料工藝簡單,施工方便,堅(jiān)固耐用,成本低廉,是目前隱身涂料中最重要的品種。
可見光隱身涂料又稱視頻隱身技術(shù),彌補(bǔ)了雷達(dá)隱身和紅外隱身的不足,它針對人的目視、照相、攝像等觀測手段而采取的隱身技術(shù),其目的是降低飛機(jī)本身的目標(biāo)特征,較少目標(biāo)與背景之間的亮度、色度和運(yùn)動(dòng)的對比特征,達(dá)到對目標(biāo)視覺信號的控制,以降低可見光探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率。它要求目標(biāo)的反射率盡可能與周圍環(huán)境的反射率一致,因此,可見光隱身涂料通常采用迷彩的方法使飛機(jī)隱身,如保護(hù)迷彩、仿造迷彩、變形迷彩。保護(hù)迷彩適合于單色背景上的固定目標(biāo)和小型目標(biāo);仿造迷彩用于多色背景上的相對固定的目標(biāo);變形迷彩用于多色背景上的活動(dòng)目標(biāo)。另一種可見光隱身是偽裝遮障,遮障可模擬背景的電磁波輻射特性,使目標(biāo)得以遮蔽并與背景相融合,是固定目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)停留時(shí)最主要手段,而迷彩涂料是這種技術(shù)應(yīng)用的重要組成。總而言之,可見光隱身涂料應(yīng)用廣泛,使用方便、經(jīng)濟(jì),是飛機(jī)隱身涂料發(fā)展中比較成熟的技術(shù)。
多波段、多功能兼容隱身涂料的研制具有廣闊的應(yīng)用前景,必須采用新型的吸波材料并改進(jìn)傳統(tǒng)的吸波材料,如鐵氧體、羰基鐵等。國內(nèi)外進(jìn)行了卓有成效的新材料的探索,目前有望成為研究熱點(diǎn)的吸波材料主要是納米吸波材料。多波段、多功能兼容隱身涂料能同時(shí)吸收和衰減電磁波和聲波,減少反射和散射,從而達(dá)到電磁隱身和聲隱身的作用。自20世紀(jì)90年代初以來,納米材料和納米技術(shù)的興起和發(fā)展,給隱身涂料帶來了突破性進(jìn)展,已成為當(dāng)前隱身技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
納米材料具有極好的吸波特性,同時(shí)具有兼容好、質(zhì)量小和厚度薄等特點(diǎn),由它制成的涂料在很寬的頻帶范圍內(nèi)可以降低探測器的探測距離,同時(shí)也有可見光、紅外和聲隱身作用。因此,一些西方國家都在加速發(fā)展納米隱身涂料,把納米隱身涂料作為新型隱身手段進(jìn)行研究和探索。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,隱身涂料已不僅僅用于飛航*等飛行器上,幾個(gè)主要工業(yè)化國家和軍事強(qiáng)國已開始將隱身涂料技術(shù)應(yīng)用于各種技術(shù)裝備上。
美國在隱身技術(shù)基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用研究方面始終居于前列。其F-117A機(jī)身表面包覆了紅外與微波隱身材料,這種隱身材料中含有多種超微粒子特別是納米粒子,其對不同波段的電磁波有強(qiáng)烈的吸收能力,可以逃避雷達(dá)的監(jiān)視。美國花費(fèi)巨資研制的納米雷達(dá)波吸波涂料技術(shù),可以使每輛坦克花5000多美元,就可獲得涂層薄、吸收率高、吸收波帶寬的隱身涂層,它采用金屬、鐵氧體等納米微粒與聚合物形成的復(fù)合涂層和采用多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合涂層,能吸收和衰減電磁波和聲波,達(dá)到電磁隱身和聲隱身,有很高的軍事價(jià)值。法國研制成功的一種寬頻納米隱身涂料,由粘合劑和納米級微填充材料(含Co、Ni合金和SiC納米顆粒)構(gòu)成。這種涂層具有超薄電磁吸收夾層結(jié)構(gòu),有很好的微波磁導(dǎo)率和紅外輻射率,吸波涂層在50M~50GHz頻率范圍內(nèi)有良好的吸波性能。
我國納米科技研究始于20世紀(jì)80年代末,目前的研究主要集中在納米材料的合成和制備、掃描探針顯微學(xué)、分子電子學(xué)以及極少數(shù)納米技術(shù)的應(yīng)用方面。國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu),在隱身方面取得了一定的突破,在某些方面達(dá)到了較高水平。由于科研條件的限制,我國與一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家仍然存在很大差距。縱觀國內(nèi)外納米隱身涂料的應(yīng)用研究,可以認(rèn)為納米科技的發(fā)展程度及納米材料的制備技術(shù)制約和影響著納米隱身涂料在軍事上的應(yīng)用,隨著納米科技的快速發(fā)展,納米材料將為納米隱身涂料提供更堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ),促使納米隱身涂料向更高層次發(fā)展。目前,一些發(fā)達(dá)國家已實(shí)現(xiàn)納米隱身涂料在裝備上的應(yīng)用,國內(nèi)一些企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)利用納米技術(shù)在民用涂料的生產(chǎn)和研制方面取得了可喜的進(jìn)展,其研制和開發(fā)思路對我國納米隱身涂料的發(fā)展有很大的參考價(jià)值。
從國內(nèi)外隱身技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀看,“薄、寬、輕、強(qiáng)”是隱身技術(shù)的發(fā)展方向。因此,研制和發(fā)展寬頻帶兼容性好、成本低廉、多功能的納米隱身涂料是必然趨勢。首先,軍事偵察的斗爭越來越需要性能更好的隱身材料;其次,納米科技的發(fā)展為納米隱身涂料提供了技術(shù)基礎(chǔ)與物質(zhì)儲備,這兩種因素將促使納米隱身涂料向更高的水平發(fā)展。隨著各國對隱身技術(shù)的日益重視,對納米隱身涂料的研究將更加深入,各種軍事裝備大量應(yīng)用納米隱身涂料必然成為可能。隨著科學(xué)研究的不斷深入,新的隱身涂料將不斷問世。由于高度的軍事敏感性和技術(shù)保密性,使得隱身涂料的發(fā)展與應(yīng)用處于迷霧中,同時(shí),各種反隱身技術(shù)和手段正在積極發(fā)展之中。隱身和反隱身技術(shù)的競爭必將成為新世紀(jì)軍事斗爭的亮點(diǎn)。
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