03.01 隱身材料對飛機隱身十分重要,目前都有哪些隱身材料?發展情況怎麼樣?

唐知一


圖注:中國殲-20戰機,近年來,我國軍隊在隱身飛機、無人機等隱身裝備的研製和使用方面,技術水平已達到和美軍“同臺競技”的程度,優於其他國家


隱身材料是隱身技術發展的關鍵方面之一。目前,美、中、歐盟、俄等世界主要軍事強國都在積極研發新型隱身材料,包括以下幾種。

第一,手性材料。手性是指一種物體與其鏡像不存在幾何對稱性,且不能通過任何操作使物體與其鏡像相重合的現象。研究表明,具有手性特徵的材料,能夠減少入射電磁波的反射並能吸收電磁波。

第二,納米隱身材料。近幾年來,隨著對納米材料研究的不斷深入,證明納米材料具有極好的吸波性能,納米材料現已受到各主要國家的高度重視,並將其作為新一代隱身材料進行探索與研究。

第三,導電高分子聚合物材料。這種材料最近幾年才發展起來,其具有結構多樣、密度小和獨特的物理、化學特性,已經引起科學界的廣泛重視。

第四,等離子體吸波材料。利用放射性同位素發射的α粒子,將周圍空氣電離,或採用放電等手段,形成等離子體,可以吸收電磁波的能量。俄羅斯在這方面水平較先進,我國在新世紀對俄羅斯實現了跟隨和超越。

第五,陶瓷類吸收劑。陶瓷類吸收劑的密度比鐵氧體低,吸波性能較好,耐高溫,而且還可以有效抑制紅外輻射信號,這類吸收劑主要有碳化硅粉末、碳化硅纖維以及硼硅酸鋁等。當然如果其粉末吸收體的尺寸達到納米量級,也可歸入納米隱身材料。

除此之外,還有鹽類吸收劑、多晶鐵纖維吸收劑等新型隱身材料。

近二十年來,隱身技術與隱身材料的研究都已經取得了長足的進展,其中,中、美兩國在這些方面取得的研究進展最大。美軍第一代產品如F-117隱身戰鬥機已退役,第二代產品如B-2隱身轟炸機已經裝備使用多年,而其第三代產品如F-22、F-35等隱身飛機也已裝備部隊使用。我國軍隊在隱身飛機/無人機等隱身裝備的研製和使用方面,雖在時間上稍晚,但技術水平已達到和美軍“同臺競技”的程度,優於其他國家。目前,隱身材料的研究正在朝著“薄、輕、寬、強”方向發展。

其中,納米技術作為當今科學的前沿技術,已廣泛應用於隱身技術與隱身材料的研究之中,其可以製成性能優良的吸波材料,很有發展前途。納米隱身材料的研究正在成為研製新型吸波材料的熱點。


兵工科技


這個問題W君可以不請自來的回答一下。

從F-117的退役來說,完全靠外形隱身的設計已經落伍很多了,目前的隱身飛機設計往往就是以隱身材料(輻射吸收材料)和隱身外形設計為主。而且隱身材料的應用效果要比單純的外形設計增強了420%——F-117的退役主要原因。


目前美國做的隱身材料主要以球鐵漆吸收劑和底層的泡沫襯裡吸收劑為主。

看一個F-22的隱身塗層塗刷場面:

淺色部分時泡沫吸收劑,噴塗後會在漆面下面形成兼顧的泡沫結構,依靠微小的導電泡沫對電磁波進行削減。同時這種泡沫吸收劑可以有效的隔絕機內熱量的外洩顯著的降低紅外輻射信號的產生。

深色的部分時球鐵漆吸收劑,在噴塗的“油漆“中包含了微小的球鐵結構,塗布在機體上後可以形成微觀結構的大量反射體,將雷達波信號進行吸收,通常這種結構會削減掉60%以上的雷達波,剩下的30%多被下層吸收劑繼續進行吸收。兩層漆面整體可以降低85%以上的雷達波反射。

但F-22的漆面結構相對比較脆弱,需要時不時的進行補漆作業。在飛機登機梯等部位的磨損尤其嚴重。

當測試漆面破損達到一定的程度的時候就會進行手工的補漆操作。

而目前F-35的圖層牢固性比F-22提高了很多,但美軍沒有錢將所有的F-22重新塗漆依舊需要修修補補,2333。

F-35的漆面已經可以承受人員的直接踩踏了,在F-22上是需要進行保護的。


目前如果將F-22的漆面全部重新清理刷出F-35戰鬥機的新型號隱身塗層則需要70億以上的成本付出,目前美國空軍的由於本身的F-22飛行計劃中並不包括太多的高危險地區對隱身的需求並不大,因此就不願意掏出這70億的費用更新塗層。


還有一些F-35的隱身塗料應用在了美軍的MQ-9無人機上面,基本上出勤一段時間後會做機翼修整和重新塗布。

美軍最常用的隱身塗層也就是上面說的兩種了。

目前新的隱身塗層技術是各國發展的重點。什麼碳納米管、碳化硅、多層的諧振塗層或者Jaumann塗層都有研究,不過就實施和維護的便利性來看還是現在用的塗層材料更加方便和節約成本。

捎帶著說下咱們自己,咱們的球鐵漆塗層材料比美國的性能要好,加了不知道什麼特殊添加劑。但是咱們的發泡塗層還在起步階段,基本上效果為0。再多就不說了,一個答案裡面說太多會被請喝咖啡了。多多關注W君,慢慢的大家能知道更多相對獨家的東西。


軍武數據庫


目前,隱身是武器裝備必備的一項技能了。各種新型武器,或多或少都會擁有一定的隱身性能。

一些追求極致的武器,比如B2隱形轟炸機,為了隱身放棄了很多其他方面的能力。以此換取的作戰效果也確實不錯,對誰都是非常巨大的威脅,證明了隱身的巨大作用。

武器裝備的隱身能力,主要是通過隱身外形和隱身材料,兩方面共同作用實現的。按照不同的隱身對象,分為:雷達隱身、紅外隱身、可見光隱身、激光隱身等。

高效的隱身外形可以將雷達波反射到其他方向,但只針對主威脅方向有效,無法實現全向隱身。而隱身材料可以彌補外形隱身的不足,兩者互相配合,就能實現良好的效果。

F-35電腦噴塗隱身塗層

隱身材料有透波和吸波兩類,透波的效果不太好,在實際應用中主要是使用吸波材料。吸波材料性能高低主要看(塗層)薄、(頻段)寬、(吸收)強、(重量)輕等四個標準。

傳統的隱身材料,比如鐵氧體、羰基鐵、陶瓷、放射性同位素等各有優缺點,實際應用中需要多種方式互相搭配。隨著科技的發展,新型吸波材料不斷的研發出來,比如:

1、納米吸波材料,受到廣泛關注,極具發展前景。

納米超材料

當材料中的顆粒尺寸,小到納米級別的時候,材料中的原子、電子活動就會加劇。將電磁波轉化成熱能的效率就會大大提高,具有很高的磁損耗能力。敵人發射來的雷達波被吸收損耗掉,我們的飛機大炮就可以高效隱身了。

2、手性吸波材料,特點是可以調節旋波參量,改善吸波特性,提高吸波性能。

3、導電高聚物材料,是導電高聚物與超微粒子的複合材料,質量輕,頻段寬,性能很高。

4、多功能吸波材料。可以兼容吸收雷達、紅外、可見光等多頻段的電磁波,以一種吸波材料取得以往多種材料才能達到的隱身效果,操作簡單便於維護,是未來發展的重要方向。

隱身材料突飛猛進,新型雷達也不會閒著,在這場矛與盾的較量中,只有暫時的領先,沒有永遠的超越。科學家們抓緊努力,更上一層樓吧!


和風漫談


這樣說吧,在飛機的整體隱身設計中,外形是雪中送炭,而塗料是錦上添花,外形佔90%。比如MIG-21,它的正面雷達反射面積有4平方米,用上隱身塗料也很難降到3平方米。但是對於F-22,就算不用隱身塗料,其正面雷達反射面積也不會超過0.1平方米。所以實際上,隱身塗料是隻是一個甜點。既然如此,各國為什麼還要費力研發隱身塗料呢?因為你飛機不管咋樣都要刷一層漆,塗料刷上去總比不刷好。換言之在對其他性能沒有影響的情況下,隱身塗料雖然作用不大但是刷上也不吃虧。

目前的隱身塗料發展經過了很長一段時間之後各方面也日趨成熟了,現在各國發展的重心都是提高塗料的使用壽命,減少維護時間,從而降低成本並提高飛機的出勤率。

比如F-117時期,當時還不叫隱身塗料,嚴格來說可以理解為一種鋪設在飛機表面的蒙皮。飛一次就得檢查檢查,非常麻煩。而真正意義上的隱身“塗料”要等到F-22,相當於油漆一樣刷上去,分類上屬於“塗敷型”。而現在的隱身塗料更進步了,已經不是塗料了,而是和飛機蒙皮融為一體。

比如J-20和F-35,它們在隱身塗料上就有很大的進步,隱身塗料的敷設工作直接在蒙皮製造階段完成。達到使用壽命之後直接更換蒙皮,原先的做法是蒙皮外面刷塗料,現在是蒙皮直接就能起到隱身塗料的作用,相比F-22飛上一段時間就得刷漆要省事不少,這種隱身塗料在分類上屬於“結構型”。但是如果F-22要升級隱身塗料,如果不做大的改動也只能用之前的“塗敷”型,因為結構型的隱身塗料是包含在飛機原始設計中的。


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