第八章隱身復(fù)合材料目錄1隱身復(fù)合材料概述2單頻段隱身復(fù)合材料3多頻譜兼容隱身復(fù)合材料4隱身復(fù)合材料的應(yīng)用1隱身復(fù)合材料概述隱身技術(shù)簡介隱身技術(shù)，準(zhǔn)確的術(shù)語應(yīng)該是“低可探測技術(shù)”。即通過研究利用各種不同的技術(shù)手段來改變己方目標(biāo)的可探測性信息特征，最大程度地降低對方探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的概率，使己方目標(biāo)和裝備不被敵方的探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和探測到。隱身技術(shù)簡介隱身技術(shù)作為提高飛行器設(shè)備與裝備系統(tǒng)生存能力和突防能力的有效手段，越發(fā)受到世界各國的高度重視，世界主要國家都在發(fā)展隱身技術(shù)。F-117F-22隱身復(fù)合材料簡介隱身復(fù)合材料是一種由多種材料組成的新型復(fù)合材料，通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有降低雷達(dá)、紅外、聲波等探測信號的功能，從而達(dá)到隱身效果。隱身復(fù)合材料通常由導(dǎo)電材料、絕緣才、吸波劑等組成，通過精密的制造工藝，實(shí)現(xiàn)各種材料的最佳組合，以達(dá)到最佳的隱身效果。隱身復(fù)合材料的特性隱身復(fù)合材料能夠吸收和散射雷達(dá)波，降低目標(biāo)的雷達(dá)反射面積，使敵方難以探測和跟蹤。低雷達(dá)反射特性隱身復(fù)合材料能夠吸收和散射紅外輻射，降低目標(biāo)的紅外特征，使敵方難以通過紅外探測器發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。低紅外特征隱身復(fù)合材料不僅具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，還具有良好的耐腐蝕、耐疲勞等性能，能夠滿足各種復(fù)雜環(huán)境下的使用要求。良好的力學(xué)性能隱身復(fù)合材料避免與空間背景產(chǎn)生色差，乃至主動調(diào)整可見光顏色，擺脫激光雷達(dá)鎖定，使敵方難以探測和跟蹤。低可見光背景差異隱身復(fù)合材料的“復(fù)合”策略單一組分的隱身材料往往難以滿足實(shí)際服役條件對于多頻譜隱身和工程與環(huán)境適應(yīng)性的要求。需要通過多元復(fù)合來綜合不同組分的優(yōu)勢，使材料整體表現(xiàn)出更優(yōu)異的綜合性能和服役特性。通過多元復(fù)合，優(yōu)化結(jié)構(gòu)和界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對多頻段電磁波的吸收，是隱身材料發(fā)展的趨勢和重要策略。復(fù)合材料中的不同組分和微觀結(jié)構(gòu)可以相互作用，形成多重界面和多重反射，從而增強(qiáng)電磁波的吸收效果。同時(shí)，復(fù)合策略可以提供更大的材料設(shè)計(jì)自由度和電磁波吸收性能的調(diào)控能力，從而實(shí)現(xiàn)更高效的材料隱身。隱身復(fù)合材料的用途隱身復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，如隱形戰(zhàn)斗機(jī)、隱形導(dǎo)彈、隱形坦克等武器裝備，提高其戰(zhàn)場生存能力和突襲能力。軍事用途隱身復(fù)合材料在民用領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如隱形衛(wèi)星、隱形飛機(jī)、隱形船舶等，可用于雷達(dá)、紅外等探測系統(tǒng)的隱身和防護(hù)。民用用途隱身復(fù)合材料的發(fā)展趨勢復(fù)雜的服役環(huán)境要求隱身復(fù)合材料具有高效的雷達(dá)、紅外、可見光兼容隱身性能。此外，根據(jù)服役環(huán)境的變化，隱身材料還需要兼顧其他特性，如耐高溫、耐腐蝕、抗紫外線、抗力學(xué)變形等。2單頻段隱身復(fù)合材料雷達(dá)隱身復(fù)合材料---簡介微波的頻率范圍以及應(yīng)用場景S波段---手機(jī)、收音機(jī)信號等；C波段---無線網(wǎng)絡(luò)、寬帶信號X波段---軍用雷達(dá)、衛(wèi)星通訊、探測；Ku波段---航空航天領(lǐng)域在大氣/太空中通訊、探測X波段雷達(dá)雷達(dá)隱身復(fù)合材料---簡介雷達(dá)隱身復(fù)合材料一般通過設(shè)計(jì)高效的吸波材料涂層來實(shí)現(xiàn)。吸波材料是指能夠有效的吸收入射雷達(dá)波并使其散射衰減的一類功能材料，它可以探測系統(tǒng)的雷達(dá)散射截面(RCS)，從而降低被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的可能性。雷達(dá)隱身復(fù)合材料---原理有效的吸波材料可以大幅削弱雷達(dá)反射波與透射波，使大部分雷達(dá)波能量以熱量的形式損耗于吸波材料內(nèi)部，大幅降低RCS信號。入射波反射波入射波非吸波材料透射波入射波反射波入射波吸波材料透射波雷達(dá)隱身復(fù)合材料---特性材料特性吸波材料通常具有特殊的材料結(jié)構(gòu)和成分，能夠有效地吸收和散射電磁波。阻抗匹配通過調(diào)整材料的阻抗，使其與周圍環(huán)境的阻抗相匹配，從而最大程度地減少電磁波的反射。損耗機(jī)制材料內(nèi)部的損耗機(jī)制，例如電介質(zhì)損耗、磁損耗和導(dǎo)電損耗，可以有效地將電磁波的能量轉(zhuǎn)化為熱能。吸波材料雷達(dá)隱身復(fù)合材料---阻抗匹配阻抗匹配對電磁波進(jìn)行有效的吸收的前提條件：使電磁波最大限度進(jìn)入到材料內(nèi)部，以減少電磁波的直接反射，即具有良好的阻抗匹配特性。介質(zhì)對電磁波的反射系數(shù)為：（Z和Z0分別是介質(zhì)的特性阻抗和自由空間的波阻抗）雷達(dá)隱身復(fù)合材料---損耗機(jī)制損耗機(jī)制電磁波進(jìn)入材料內(nèi)部后，要設(shè)法對入射的電磁波進(jìn)行有效的吸收和衰減。能量損耗:tanD=tanDE+tanDM=Ed/Ec+Ld/LcDL為感應(yīng)電場D相對于外加電場的滯后相位；

DM為感應(yīng)磁場B相對于外加磁場的滯后相位；

Ed為在外加電場下，材料的電偶極矩產(chǎn)生重拍引起的損耗的量度；

Ld為在外加磁場下，材料的磁偶極矩產(chǎn)生重拍引起的損耗量度；

Ec和Lc分別為材料在電場和磁場作用下產(chǎn)生極化和磁化的程度。雷達(dá)隱身復(fù)合材料---性能評價(jià)材料吸波效能的評估：1、反射損耗(RL)2、有效吸收帶寬（EAB）反射損耗(dB)-5-10-20-30-40-50吸收率(%)68.4909999.999.9999.999即RL<-10dB的對應(yīng)的電磁波頻帶寬度雷達(dá)隱身復(fù)合材料---服役特性雷達(dá)隱身復(fù)合材料一般由雷達(dá)波吸收材料和添加劑組成，從而具有高度隱身性能和耐久性。目前被證明具有重要應(yīng)用價(jià)值的雷達(dá)隱身復(fù)合材料涂層主要包括：高磁損耗復(fù)合材料涂層、磁性纖維復(fù)合隱身涂層、手性復(fù)合隱身涂層、導(dǎo)電高聚物復(fù)合隱身涂層、智能化多功能復(fù)合隱身涂層等。制造商基本性能Plessey(英)厚度0.5~1.5mm，在6~16GHz吸收率均大于6dB(75%吸收)APP(美)厚度0.76mm，在6~18GHz吸收率3dB~13dB(50%~95%吸收)BHAM(俄)厚度0.95mm，在3~18GHz吸收率均大于4dB(60%吸收)紅外隱身復(fù)合材料---簡介紅外隱身材料是指能夠吸收、散射或改變目標(biāo)紅外輻射能量，降低目標(biāo)與背景之間紅外輻射特征差異，使目標(biāo)在紅外探測系統(tǒng)中的可見度降低的一類材料。紅外隱身材料主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克等武器裝備，以提高其戰(zhàn)場生存能力和突襲能力。紅外隱身材料還可以提高武器裝備的突襲成功率，對作戰(zhàn)勝利具有重要意義。隨著紅外探測技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外制導(dǎo)武器已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的重要武器之一。紅外隱身材料能夠有效地降低武器裝備的紅外特征，使其在復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境中更好地隱藏自己，提高生存能力。紅外隱身復(fù)合材料---分類根據(jù)工作原理，紅外隱身材料可分為吸收型、散射型和干涉型等。根據(jù)使用方式，紅外隱身材料可分為涂覆型和結(jié)構(gòu)型。涂覆型是將紅外隱身材料涂覆在目標(biāo)表面，結(jié)構(gòu)型是將紅外隱身材料與目標(biāo)材料復(fù)合在一起。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，紅外隱身材料可分為飛機(jī)用、坦克用、導(dǎo)彈用等類型。不同類型的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)t外隱身材料的要求也不同。紅外隱身復(fù)合材料---原理紅外隱身原理是利用材料對紅外輻射的吸收、反射、折射、散射等特性，降低目標(biāo)與周圍環(huán)境的紅外輻射對比度，從而降低目標(biāo)的可探測性。紅外隱身材料的作用機(jī)理是通過特定的化學(xué)鍵合和分子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對紅外輻射的強(qiáng)吸收和散射，從而減少目標(biāo)對紅外探測器的熱輻射。紅外隱身材料的作用機(jī)理主要涉及物理、化學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，需要綜合考慮材料的分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌等因素。紅外隱身復(fù)合材料---性能指標(biāo)紅外隱身材料的性能指標(biāo)主要包括光譜透過率、發(fā)射率、比輻射率等。光譜透過率是指材料在不同波長下的透過能力；發(fā)射率是指材料在特定溫度下發(fā)射熱輻射的能力；比輻射率是指材料與黑體在同一溫度下發(fā)射熱輻射能力的比值。這些性能指標(biāo)直接影響著紅外隱身材料的性能和應(yīng)用效果，是評價(jià)紅外隱身材料優(yōu)劣的重要依據(jù)。涂裝隱身涂層前（左側(cè)）后（右側(cè)）模擬運(yùn)行飛行器的紅外探測成像效果對比涂裝隱身涂層前（左側(cè)）后（右側(cè)）

紅外隱身復(fù)合材料---制備過程低發(fā)射率復(fù)合材料涂層制備過程紅外隱身復(fù)合材料---應(yīng)用VS在航空航天領(lǐng)域，紅外隱身材料主要用于衛(wèi)星、航天器、空間探測器等航天器的紅外隱身。由于航天器在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的紅外輻射，因此使用紅外隱身材料可以減少被敵方紅外探測器發(fā)現(xiàn)的概率，提高航天器的生存能力和偵察能力。具體而言，紅外隱身材料可以應(yīng)用于航天器的蒙皮、發(fā)動機(jī)艙、太陽能電池板等部位，通過降低熱輻射強(qiáng)度和改變熱輻射方向，實(shí)現(xiàn)紅外隱身效果。此外，一些新型的紅外隱身材料還可以通過吸收和散射紅外輻射，進(jìn)一步降低航天器的紅外特征?？梢姽怆[身復(fù)合材料---簡介可見光隱身復(fù)合材料是一種通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或材料組合，能夠減少或消除目標(biāo)在可見光波段（380-780nm）的反射、散射或透射特征，使其與背景環(huán)境光學(xué)特性匹配，從而實(shí)現(xiàn)視覺隱身的先進(jìn)功能材料。其核心目標(biāo)是降低人眼或光學(xué)探測設(shè)備的識別概率?？梢姽獠ǘ晤l譜自然界及人造設(shè)備的可見光隱身可見光隱身復(fù)合材料---原理可見光隱身復(fù)合材料的實(shí)現(xiàn)依賴于多種物理和化學(xué)機(jī)制，主要包括以下原理：1.

光譜匹配與表面?zhèn)窝b通過材料表面涂層或紋理設(shè)計(jì)，模擬周圍環(huán)境（如植被、天空、沙漠）的光譜反射特性。2.

低反射率與吸光特性采用高吸光材料（如碳納米管、導(dǎo)電聚合物）將入射光轉(zhuǎn)化為熱能，減少反射光強(qiáng)度。3.

多層復(fù)合與干涉效應(yīng)利用多層介質(zhì)薄膜（如SiO?/TiO?交替層）的干涉效應(yīng)，選擇性抵消特定波長的反射光。4.

散射調(diào)控與透明材料通過梯度折射率介質(zhì)（如聚合物復(fù)合材料）減少光在材料界面處的散射，使光線平滑過渡?？梢姽怆[身復(fù)合材料---制備可見光隱身復(fù)合材料（隱身涂料）一般由成膜物質(zhì)、可見光吸收材料、溶劑和助劑等組成。成膜物質(zhì)早期一般選用醇酸樹脂、丙烯酸樹脂，如美國的醇酸型偽裝瓷漆、英國的自干型無光澤偽裝涂料、法國的F1偽裝涂料、瑞典的C5-350自千型醇酸偽裝涂料（裝備瑞典陸軍）等。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，近些年發(fā)展到選用聚氨酯樹脂或丙烯酸聚氨酯混合樹脂?？梢姽馕詹牧?，又稱可見光吸收染料，是近年來染料化學(xué)領(lǐng)域中研究的較多的功能性染料之一。從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性著眼，有機(jī)吸收染料是實(shí)現(xiàn)可見光防護(hù)的主要途徑。當(dāng)前對這類近紅外激光防護(hù)染料的主要技術(shù)要求包括：可見光-近紅外寬帶強(qiáng)吸收，光、熱及化學(xué)穩(wěn)定性良好，與有機(jī)基體材料相容性好，對人體毒副作用小等。目前可見光-近紅外吸收染料主要包括：菁類染料、酞菁類染料、酞菁類染料、金屬配合物染料、醌型染料、偶氮染料、游離基型染料、芳甲烷型染料、苝類染料等。3多頻譜兼容隱身復(fù)合材料多頻譜兼容隱身復(fù)合材料---簡介隨著雷達(dá)、紅外、可見光等探測技術(shù)的迅速發(fā)展，單一頻段的隱身材料已經(jīng)很難應(yīng)對日益先進(jìn)的探測技術(shù)。一方面，單頻段隱身材料通常僅適用于特定頻率范圍內(nèi)的隱身，而現(xiàn)代探測技術(shù)的多頻段探測能力會使被保護(hù)基體在其他頻帶暴露出來。另一方面，現(xiàn)代探測技術(shù)還在不斷發(fā)展改進(jìn)，例如相控陣?yán)走_(dá)、多普勒雷達(dá)和紅外探測技術(shù)等，這些技術(shù)可以通過不同的探測方式和工作原理來檢測和追蹤目標(biāo)，使得隱身材料需要面對更多種類的探測手段。因此，為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，需要研制兼容性強(qiáng)的多頻譜隱身材料，提高在不同頻段和探測方式下的隱身性能，保持其在探測與反探測對抗中的優(yōu)勢。多頻譜兼容隱身復(fù)合材料---簡介隨著雷達(dá)、紅外、可見光等探測技術(shù)的迅速發(fā)展，單一頻段的隱身材料已經(jīng)很難應(yīng)對日益先進(jìn)的探測技術(shù)。單頻段隱身材料通常僅適用于特定頻率范圍內(nèi)的隱身，而現(xiàn)代探測技術(shù)的多頻段探測能力會使被保護(hù)基體在其他頻帶暴露出來。因此，為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，需要研制兼容性強(qiáng)的多頻譜隱身材料，提高在不同頻段和探測方式下的隱身性能，保持其在探測與反探測對抗中的優(yōu)勢。相控陣?yán)走_(dá)紅外制導(dǎo)激光制導(dǎo)紅外/雷達(dá)兼容隱身復(fù)合材料紅外和雷達(dá)探測技術(shù)是兩種應(yīng)用最普遍的探測技術(shù)，因此紅外與雷達(dá)兼容隱身材料一直是國內(nèi)外研究的焦點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)紅外與雷達(dá)兼容隱身的材料有兩類：一是研制微波高吸收、紅外低輻射的材料；二是分別研制高性能微波吸收材料和紅外低輻射材料，然后將其進(jìn)行復(fù)合，并保證復(fù)合后其微波吸收能力和紅外低輻射能力保持基本不變或者變化不大。紅外/雷達(dá)兼容隱身原理紅外/雷達(dá)兼容隱身復(fù)合材料

復(fù)合型紅外/雷達(dá)隱身材料是指將高性能的雷達(dá)隱身材料和紅外隱身材料通過特殊工藝復(fù)合成一體所形成的材料，主要分為涂層型、夾層型和多層膜結(jié)構(gòu)型三種。涂層型紅外/雷達(dá)兼容隱身復(fù)合材料夾層型紅外/雷達(dá)兼容隱身復(fù)合材料多層膜型紅外/雷達(dá)兼容隱身復(fù)合材料可見光/紅外/雷達(dá)兼容隱身復(fù)合材料隨著現(xiàn)代探測技術(shù)的多元化發(fā)展，戰(zhàn)場環(huán)境中的探測手段已從單一的雷達(dá)探測擴(kuò)展到可見光、紅外、雷達(dá)等多頻譜協(xié)同探測。這種多模探測能力的提升對傳統(tǒng)隱身材料提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，促使開發(fā)能夠同時(shí)對抗多種探測手段的兼容隱身復(fù)合材料。這類材料需要在可見光波段實(shí)現(xiàn)視覺偽裝，在紅外波段降低熱輻射特征，同時(shí)在微波/毫米波波段減少雷達(dá)散射截面積(RCS)，是當(dāng)前隱身技術(shù)領(lǐng)域的前沿研究方向。然而，不同波段隱身機(jī)理存在物理本質(zhì)差異：可見光隱身依賴散射/吸收，紅外隱身依賴輻射特性，雷達(dá)隱身依賴阻抗匹配；同時(shí)，多頻譜調(diào)控參數(shù)相互制約：如低紅外發(fā)射率需要高反射，這與雷達(dá)波吸收要求相矛盾；而且，缺乏統(tǒng)一的理論模型描述跨尺度電磁相互作用。鑒于這些難點(diǎn)，高性能可見光/紅外/兼容隱身復(fù)合材料仍在研究中，距離實(shí)際應(yīng)用仍然有一段路程。4隱身復(fù)合材料的應(yīng)用隱身復(fù)合材料的應(yīng)用F-117“夜鷹”隱身戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)并生產(chǎn)于美國洛克希德公司，服役于20世紀(jì)80~9