军事科技隐身材料物理与高新技术课件.ppt

1、内容内容隐身技术的提出隐身技术的提出雷达工作原理简介雷达工作原理简介吸波材料吸波材料智能隐身技术智能隐身技术一一 隐身技术的提出隐身技术的提出 现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发展展 ，对传统武器装备的战场生存构成的严重威，对传统武器装备的战场生存构成的严重威胁。胁。 在二次世界大战末在二次世界大战末期生产出期生产出SCR-584SCR-584炮瞄炮瞄雷达，使高射炮命中率雷达，使高射炮命中率提高了十倍提高了十倍 飞机压倒性的进攻力量受到雷达和防空系统的严飞机压倒性的进攻力量受到雷达和防空系统的严重削弱。重削弱。 越战期间，北越利用越战期间，北越利用5050

2、年代的俄式地空导弹击落年代的俄式地空导弹击落了了190190架美军的战机。架美军的战机。 美空军在海湾战争中没有损失美空军在海湾战争中没有损失1 1架架F-117F-117战机。相战机。相比之下，美军有比之下，美军有3232架非隐形战机被伊拉克防空火炮或架非隐形战机被伊拉克防空火炮或地空导弹击落。地空导弹击落。 19911991年年1 1月月2929日，日，JSTARSJSTARS探测到一个伊军车队，随探测到一个伊军车队，随即把目标信息传送给战场空中指挥与控制中心，指挥即把目标信息传送给战场空中指挥与控制中心，指挥战机实施攻击，摧毁了该车队战机实施攻击，摧毁了该车队6161辆中的辆中的5858

3、辆。辆。 JSTARSJSTARS，美军军事新概念的产物，即，美军军事新概念的产物，即“联合监视联合监视目标攻击雷达系统目标攻击雷达系统” ，由波音公司，由波音公司707/300707/300客机改装客机改装而成而成 。雷达舱雷达舱设备操作人员设备操作人员 美国空军参谋长甚至认为：美国空军参谋长甚至认为：“美国将来如果没美国将来如果没有像有像JSTARSJSTARS这样的系统是不会参战的这样的系统是不会参战的”。 为了提高武器装备在战场上为了提高武器装备在战场上生存生存、突防突防和和纵深打纵深打击击能力，隐身技术应运而生。能力，隐身技术应运而生。 隐身技术：降低目标的隐身技术：降低目标的雷达雷

4、达、红外红外、激光激光的的可探可探测信号特征测信号特征，使之难以被探测、识别、跟踪和攻击。，使之难以被探测、识别、跟踪和攻击。 隐身技术是隐身技术是随着雷达技术的发展随着雷达技术的发展而发展起来的。而发展起来的。 隐身技术及材料研究始于第二次世界大战期间，隐身技术及材料研究始于第二次世界大战期间，起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯及起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯及日本等发达国家。日本等发达国家。 隐身技术和雷达技术隐身技术和雷达技术，就是一种，就是一种矛和盾矛和盾的关系的关系F-117AF-117AB-2B-2几个认识上的误区：几个认识上的误区：二二 雷达工作原理简介雷

5、达工作原理简介“活雷达活雷达”蝙蝠蝙蝠 雷达雷达：利用电磁波的：利用电磁波的二次辐射二次辐射、转发转发或或目标固有目标固有辐射辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信息的一种无线电技术。息的一种无线电技术。反射的电磁波发射的电磁波雷达频率和电磁波频谱雷达频率和电磁波频谱甚低频(超长波)低频(长波)中频(中波)高频(短波)甚高频(超短波)特高频(分米波)超高频(厘米波)极高频(毫米波)亚毫米波100 km10 km1 km100 m10 m1 m10 cm1 cm1 mm0.1 mm雷达频率广播段红外线音频视频微波段频率3 kHz30 kHz300

6、 kHz3 MHz30 MHz300 MHz3 GHz30 GHz300 GHz 3000 GHz波长常用常用 220MHz-35GHz220MHz-35GHz；实际；实际 3MHz-300GHz3MHz-300GHz雷达的分类雷达的分类频频 带带特特 点点应应 用用3 MHz30 MHz3 MHz30 MHz电离层反射电离层反射超视距雷达超视距雷达30 MHz1000 MHz30 MHz1000 MHz天线尺寸大天线尺寸大搜索雷达搜索雷达电离层折射传播电离层折射传播300 MHz2000 MHz300 MHz2000 MHz大天线大天线搜索雷达搜索雷达2000 MHz8000MHz2000

7、MHz8000MHz中等尺寸天线中等尺寸天线多功能雷达多功能雷达中等测量精度中等测量精度8000 MHz27 GHz8000 MHz27 GHz小天线小天线跟踪雷达跟踪雷达精密测量精密测量机载雷达机载雷达非常小的天线非常小的天线短程雷达短程雷达12 GHz40GHz12 GHz40GHz高的测量精度高的测量精度精密制导雷达精密制导雷达有大气和降雨损耗有大气和降雨损耗110 GHz300 GHz110 GHz300 GHz严重的大气和降雨损耗严重的大气和降雨损耗空空空雷达空雷达电磁波与物体的作用：反射、透射、吸收电磁波与物体的作用：反射、透射、吸收雷达利用波的反雷达利用波的反射来探测物体射来探测

8、物体把入射的把入射的波吸收掉波吸收掉三三 吸波材料吸波材料 吸波材料：将电磁波吸波材料：将电磁波转换为其他形式的转换为其他形式的能量能量（如（如机械能机械能、电能电能和和热能热能）而消耗掉的）而消耗掉的材料。材料。3.1 3.1 吸波原理吸波原理入射波入射波反射波反射波折射波折射波要想对电磁波进行有效的吸收：要想对电磁波进行有效的吸收： (1) (1) 使电磁波最大限度使电磁波最大限度进入到材料内部进入到材料内部，以，以减少电减少电磁波的直接反射磁波的直接反射。 (2) (2) 电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电磁波磁波进行有效的吸收和衰减进行有效的吸

9、收和衰减。3.2 3.2 吸波材料的分类吸波材料的分类按材料的成型工按材料的成型工艺和承载能力艺和承载能力涂覆型吸波材料涂覆型吸波材料结构型吸波材料结构型吸波材料按吸波原理按吸波原理吸收型吸收型干涉型干涉型按材料的损耗按材料的损耗机理机理电损耗型电损耗型: :介质的极化弛豫损耗介质的极化弛豫损耗磁损耗型磁损耗型: :磁滞损耗和磁畴共振磁滞损耗和磁畴共振按研究的时期按研究的时期传统的吸波材料传统的吸波材料:铁氧体、金属微粉、石墨、铁氧体、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等碳化硅、导电纤维等新型的吸波材料新型的吸波材料:纳米材料、手性材料、导纳米材料、手性材料、导电高聚物、多晶纤维等。电高聚物、多

10、晶纤维等。3.3 3.3 几种吸波材料几种吸波材料四四 智能隐身技术智能隐身技术4.1 4.1 智能隐身材料的提出智能隐身材料的提出传统的隐身材料已经不传统的隐身材料已经不能满足隐身的要求能满足隐身的要求 目标和背景的可探测性有差别，是各种探测系统目标和背景的可探测性有差别，是各种探测系统能够从背景中发现和识别目标的基础。能够从背景中发现和识别目标的基础。红外成像图红外成像图: 相对目标而言，背景是十分复杂并且不断变化的，相对目标而言，背景是十分复杂并且不断变化的，为了减小目标和背景的可探测性有差别为了减小目标和背景的可探测性有差别: : 智能隐身材料智能隐身材料：能从自身的表层或内部：能从自

11、身的表层或内部获取关于环获取关于环境条件及其变化信息境条件及其变化信息，进行判断、处理和做出反应，以，进行判断、处理和做出反应，以改变自身的一种或多种参数改变自身的一种或多种参数，使其很好的与外界协调。，使其很好的与外界协调。 其实是一种其实是一种自适应的材料系统自适应的材料系统。4.2 4.2 智能隐身材料的定义智能隐身材料的定义4.3 4.3 智能隐身材料的应用智能隐身材料的应用智能蒙皮智能蒙皮可见光智能隐身可见光智能隐身红外智能隐身红外智能隐身雷达波智能隐身雷达波智能隐身4.3.1 4.3.1 智能蒙皮智能蒙皮 定义：将不同电导率的多层薄膜连结在一起，获得定义：将不同电导率的多层薄膜连结

12、在一起，获得功能上与分层介质吸波涂层类似的蒙皮结构，并功能上与分层介质吸波涂层类似的蒙皮结构，并将各将各种机载电子装置、传感器等嵌入蒙皮内种机载电子装置、传感器等嵌入蒙皮内，从而构成了，从而构成了智能蒙皮。智能蒙皮。 美国空军于美国空军于19851985年，首先提出了年，首先提出了光纤智能蒙皮光纤智能蒙皮的概的概念和计划，这种光纤智能蒙皮内念和计划，这种光纤智能蒙皮内嵌入雷达、导航设备、嵌入雷达、导航设备、目标搜索和各种传感器元件目标搜索和各种传感器元件，使光纤数字电路遍布飞，使光纤数字电路遍布飞机机翼内，不仅可以机机翼内，不仅可以隐身隐身，而且，而且灵敏度高灵敏度高、易操纵易操纵，并可并可自

13、动校正飞行自动校正飞行。苏苏-30MKI-30MKI F-35F-35F-35F-35正在等待安装碳纤维机身蒙皮正在等待安装碳纤维机身蒙皮 4.3.2 4.3.2 可见光智能隐身可见光智能隐身 希望利用智能隐身材料制成涂层，达到真正意义上希望利用智能隐身材料制成涂层，达到真正意义上的的变色龙变色龙隐身。隐身。 美国空军怀特实验室，研究了一种聚苯胺基复合材料，可用美国空军怀特实验室，研究了一种聚苯胺基复合材料，可用于调节飞机蒙皮的亮度和颜色。于调节飞机蒙皮的亮度和颜色。美军科曼奇隐身直升机美军科曼奇隐身直升机 智能化视觉隐身智能化视觉隐身，使，使武装直升机成为一条武装直升机成为一条“变变色龙色龙

14、”，难以被敌方发现、，难以被敌方发现、跟踪和攻击，大大提升了跟踪和攻击，大大提升了自身的战场生存能力。自身的战场生存能力。 美军纳蒂克研究中心，研制的自动变色布，通过装在衣服上美军纳蒂克研究中心，研制的自动变色布，通过装在衣服上的微传感器作用，使这种布料可随地面和背景的变化而自动变色。的微传感器作用，使这种布料可随地面和背景的变化而自动变色。4.3.3 4.3.3 红外智能隐身材料红外智能隐身材料 美国陆军应用导电高分子电致变色材料制作士兵服装，使士美国陆军应用导电高分子电致变色材料制作士兵服装，使士兵能够在夜间不被敌人的探测器发现。兵能够在夜间不被敌人的探测器发现。 可根据目标辐射出的红外线

15、的特征，改变自身的参数，达到可根据目标辐射出的红外线的特征，改变自身的参数，达到红外隐身的目的。红外隐身的目的。4.3.4 4.3.4 雷达波智能隐身材料雷达波智能隐身材料 英国谢菲尔德大学研制的英国谢菲尔德大学研制的自适应雷达波吸收材料自适应雷达波吸收材料，能够通，能够通过过调节电压调节电压，使得吸收体中每层导电聚合物的电阻可调节，实，使得吸收体中每层导电聚合物的电阻可调节，实现了现了反射率反射率、吸收峰不同频率下可调吸收峰不同频率下可调的目的，使得在的目的，使得在很宽的频带很宽的频带内具有很强的隐身能力。内具有很强的隐身能力。精品课件精品课件！精品课件精品课件！4.4 4.4 智能隐身材料的优点智能隐身材料的优点(1) (1) 隐身能力强隐身能力强(2) (2) 威胁预警威胁预警(3) (3) 健康评估和寿命预测健康评估和寿命预测