吸波(bo)材料的定義所謂吸(xi)波(bo)材(cai)料,指(zhi)能吸(xi)收投射到它表面的(de)(de)電(dian)磁波(bo)能量(liang)的(de)(de)一(yi)類(lei)材(cai)料。在(zai)工程應用上,除要(yao)求吸(xi)波(bo)材(cai)料在(zai)較寬(kuan)頻帶內對電(dian)磁波(bo)具有高的(de)(de)吸(xi)收率外(wai),還要(yao)求它具有重量(liang)輕、耐溫、耐濕、抗腐(fu)蝕等(deng)性能。
結(jie)構:
電磁(ci)波吸收原理
電(dian)磁波(bo)吸收(shou)材料的(de)原理是吸收(shou)入射的(de)電(dian)磁波(bo),并將電(dian)磁能轉換成熱能損耗掉。
隱身材料
聲(sheng)(sheng)隱身(shen)材料:包括吸聲(sheng)(sheng)材料,隔音材料,消聲(sheng)(sheng)材料等,主(zhu)要用(yong)于(yu)潛艇(ting)的螺旋槳和外殼的消聲(sheng)(sheng)瓦,避(bi)開(kai)敵方的聲(sheng)(sheng)納系統。
紅(hong)外隱身材(cai)料:就是要(yao)降低物體的紅(hong)外輻射或者使物體的紅(hong)外輻射與背(bei)景基本達到一致,難以被(bei)敵(di)人的紅(hong)外探(tan)測發(fa)現。紅(hong)外隱身材(cai)料主要(yao)用于飛機蒙皮,坦克(ke)外殼等(deng)部件(jian)。
可(ke)見(jian)光隱身材料(liao):一般采用(yong)顏(yan)色與環境一致的保(bao)護色材料(liao),形成(cheng)于背(bei)景顏(yan)色接近的迷彩圖案(an),用(yong)于戰斗機、坦克(ke)、裝甲車(che)等軍(jun)用(yong)設備(bei)。
激(ji)光(guang)隱(yin)身材(cai)料:用(yong)來對抗激(ji)光(guang)制導武器、激(ji)光(guang)雷達等,這些(xie)材(cai)料對激(ji)光(guang)的(de)反(fan)射率(lv)低(di)而(er)吸收率(lv)高。
雷(lei)達隱(yin)身材(cai)料(liao):(也稱吸(xi)波(bo)(bo)材(cai)料(liao))能吸(xi)收雷(lei)達波(bo)(bo),使反射(she)波(bo)(bo)減弱甚至不反射(she)雷(lei)達波(bo)(bo),從(cong)而達到隱(yin)身的(de)目的(de)。
非隱身(shen)材料與隱身(shen)材料比(bi)較示意圖
雷達(da)依據目(mu)(mu)標(biao)(biao)(biao)反射(she)的(de)電(dian)磁波來(lai)跟蹤目(mu)(mu)標(biao)(biao)(biao)。根據反射(she)信(xin)號(hao)的(de)強(qiang)弱、方位、時間等信(xin)息可計算出敵方目(mu)(mu)標(biao)(biao)(biao)的(de)方位、運動速度等。目(mu)(mu)標(biao)(biao)(biao)的(de)反射(she)信(xin)號(hao)越強(qiang),雷達(da)就越容易探測到目(mu)(mu)標(biao)(biao)(biao)。雷達(da)隱(yin)身(shen)材(cai)(cai)料(liao)(也稱吸波材(cai)(cai)料(liao))能吸收雷達(da)波,使(shi)反射(she)波減弱甚至不(bu)反射(she)雷達(da)波,從而達(da)到隱(yin)身(shen)的(de)目(mu)(mu)的(de)。吸波材(cai)(cai)料(liao)主要(yao)是通過電(dian)磁能轉化為熱能而耗散(san)或者使(shi)電(dian)磁波因干涉而抵消。
雷達(da)吸波(bo)復合材料(liao)(liao)至少(shao)有(you)三層(ceng)(ceng)(ceng)(有(you)的(de)(de)達(da)幾十層(ceng)(ceng)(ceng))。最(zui)(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)是透波(bo)層(ceng)(ceng)(ceng).通常由(you)涂覆(fu)透波(bo)樹(shu)脂(zhi)涂層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)特(te)(te)殊碳纖(xian)維(wei)編織物(wu)編成(cheng);中間(jian)層(ceng)(ceng)(ceng)為電(dian)磁(ci)損耗(hao)層(ceng)(ceng)(ceng),由(you)低介(jie)電(dian)性(xing)能的(de)(de)特(te)(te)殊碳纖(xian)維(wei),石英纖(xian)維(wei),玻璃纖(xian)維(wei)或混雜纖(xian)維(wei)與電(dian)磁(ci)損耗(hao)填加物(wu)組成(cheng)。中間(jian)層(ceng)(ceng)(ceng)還可以設計成(cheng)波(bo)紋形, 角錐形, 蜂(feng)窩夾芯(xin)(單層(ceng)(ceng)(ceng)或多層(ceng)(ceng)(ceng)蜂(feng)窩夾芯(xin)層(ceng)(ceng)(ceng)),泡沫夾芯(xin)等。最(zui)(zui)內層(ceng)(ceng)(ceng)(底(di)板/基板層(ceng)(ceng)(ceng))必須具有(you)反射雷達(da)波(bo)的(de)(de)特(te)(te)性(xing),一般由(you)碳纖(xian)維(wei)復合材料(liao)(liao)或金屬(shu)材料(liao)(liao)組成(cheng)。中層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)的(de)(de)吸波(bo)填料(liao)(liao)可以是無規則球(qiu)形粒子,無規則纖(xian)維(wei)或片狀填料(liao)(liao)。使用球(qiu)形填料(liao)(liao)較多,它有(you)利于(yu)改進結構性(xing)能和熱特(te)(te)性(xing)。
軍事隱身領域(yu)
F-117A(夜鷹)戰斗機在海(hai)灣(wan)戰爭(zheng)中取得的(de)(de)巨大成(cheng)績促使吸波材料快速(su)的(de)(de)發(fa)展。
外形(xing)像(xiang)一個(ge)堆(dui)積起(qi)來的復雜多面(mian)體,大部分表面(mian)向后(hou)傾斜(xie),具有大后(hou)掠機(ji)翼(yi)和V形(xing)垂尾。這種外形(xing)能使反射(she)雷達(da)(da)波改(gai)變方向,產生散射(she),敵方雷達(da)(da)很難(nan)收到反射(she)信號。F-117的機(ji)身(shen)、機(ji)翼(yi)和垂尾大量采用了玻(bo)璃纖(xian)維、碳纖(xian)維等雷達(da)(da)隱身(shen)材料(liao)。
民(min)用(yong)領域
測量設備
吸波材料的分類
按成型工(gong)藝和承(cheng)載能(neng)力可分為(wei)涂覆型和結構型兩類:
涂(tu)覆型:涂(tu)料(如(ru)鐵氧體(ti))貼片(塑(su)料、橡膠(jiao)和(he)陶瓷(ci));
結構型:碳(tan)纖(xian)維骨架和(he)碳(tan)基體(碳(tan)粒、碳(tan)化(hua)硅粉等)組成的復合材料。
按其工作原理不同,吸(xi)波材(cai)料可分為干(gan)涉(she)型(xing)和吸(xi)收型(xing)兩種(zhong)。
按損耗機理的(de)不同,可分為介電型吸波(bo)材料和磁(ci)性吸波(bo)材料。
介電(dian)型(xing)吸(xi)波(bo)材料的(de)主要特點是(shi)具(ju)有(you)高的(de)介電(dian)常數和較大的(de)介電(dian)損耗角,以介質的(de)電(dian)子極化(hua)或(huo)界(jie)面衰減來吸(xi)收電(dian)磁波(bo)。
磁性吸(xi)(xi)(xi)波材(cai)料(liao)損耗(hao)機理主要(yao)為鐵磁共(gong)振吸(xi)(xi)(xi)收,具有較大的(de)磁損耗(hao)角,以渦流(liu)損耗(hao)、磁滯損耗(hao)、剩余損耗(hao)機制衰減,吸(xi)(xi)(xi)收電磁波。
幾種吸波(bo)材料
吸波材(cai)料的發展趨勢(shi)
兼容化:要求隱身材(cai)料具(ju)備寬頻帶吸波特性,即用同一種(zhong)隱身材(cai)料對抗(kang)多種(zhong)波段(duan)的電磁波源的探測。
復(fu)合(he)化(hua):需要將多(duo)種材料進行各(ge)種形式的復(fu)合(he)以滿足(zu)“薄、寬、輕、強”等(deng)綜合(he)性能。
智能化:智能型(xing)材料是一(yi)種具有感知功能、信息處理功能、自我(wo)指令并對信號(hao)作出最(zui)佳響(xiang)應功能的材料。
智能(neng)隱身材(cai)料
智能(neng)隱身(shen)材料:能(neng)從自(zi)身(shen)的(de)表層或內(nei)部(bu)獲(huo)取關(guan)于環境條(tiao)件及其(qi)變化(hua)信息(xi),進行判斷(duan)、處理和做出反應(ying),以(yi)改變自(zi)身(shen)的(de)一種(zhong)(zhong)或多(duo)種(zhong)(zhong)參數,使其(qi)很好的(de)與外(wai)界協(xie)調。其(qi)實是(shi)一種(zhong)(zhong)自(zi)適應(ying)的(de)材料系統。
雷達波智能隱身材料
英國謝菲爾德大學研制的自適應雷達波吸收材料,能夠通過調節電壓,使得吸收體中每層導電聚合物的電阻可調節,實現了反射率、吸收峰不同頻率下可調的目的,使得在很寬的頻帶內具有很強的隱身能力。
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