隱身材料行業(yè)專題研究

隱身材料行業(yè)專題研究：風(fēng)發(fā)泉涌、大有作為一、隱身技術(shù)：偵測手段愈發(fā)豐富，隱身需求迫在眉睫1.1基本概念：技術(shù)原理尖端，覆蓋多類學(xué)科隱身技術(shù)是現(xiàn)代武器裝備發(fā)展中出現(xiàn)的一項高新技術(shù)，是當(dāng)今世界三大軍事尖端技術(shù)之一，是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)，涉及空氣動力學(xué)、材料科學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)等多種學(xué)科。世界軍事強(qiáng)國已把隱身技術(shù)提升到與電子信息戰(zhàn)術(shù)同等地位來發(fā)展。隱身技術(shù)又稱為“低可探測技術(shù)”，是指通過弱化呈現(xiàn)目標(biāo)存在的雷達(dá)、紅外、聲波和光學(xué)等信號特征，最大限度地降低探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和識別目標(biāo)能力的技術(shù)。1.2偵察手段愈發(fā)豐富，精確打擊威脅巨大現(xiàn)有的偵察手段越發(fā)豐富，從應(yīng)用場景可以分為天基偵察、空基偵察、?；鶄刹旌完懟鶄刹?。以常見的陸基偵察為例，其手段不僅有傳統(tǒng)的各式雷達(dá)，還有將熱成像、傳感器、監(jiān)視器等組成應(yīng)用的各式偵察手段。綜合全面的偵察手段讓軍隊重要的武器裝備、軍事設(shè)施和高級人員無處遁形，從而對戰(zhàn)場的局勢形成了巨大的威脅。如此次俄烏戰(zhàn)爭中，雖然俄軍擁有絕對的軍事優(yōu)勢，但烏方卻憑借美國援助的軍事偵察手段多次對俄方高級將領(lǐng)完成了“斬首行動”，對俄軍士氣和戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)布局造成了嚴(yán)重打擊。除了偵察外，具有探測定位能力的精確打擊技術(shù)構(gòu)成的威脅也對重要的軍事設(shè)施和武器裝備構(gòu)成了巨大的威脅，具體可分為兩類，一類是精確制導(dǎo)導(dǎo)彈，另一類是末敏彈。精確制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈均具有紅外探測的能力，而美國的“陶氏”系列導(dǎo)彈甚至除了紅外還配備毫米雷達(dá)波探測的能力，威脅程度大大增加。末敏彈全稱為末端敏感彈藥，是一種能夠在彈道末端探測出目標(biāo)的存在，并且讓其戰(zhàn)斗部指向目標(biāo)，在接觸后引爆，這種彈藥雖然裝藥量不大，可打擊的恰恰是裝甲車輛最為脆弱的頂部，所以很容易就會被擊穿，末敏彈既可以用火炮發(fā)射，也能夠作為火箭彈的戰(zhàn)斗部，甚至由飛機(jī)來播撒，打擊的范圍非常廣，因此，這種彈藥被稱為裝甲集群的噩夢，且非常難以防御。精確打擊技術(shù)可以準(zhǔn)確地打擊敵方重要目標(biāo)，而防空系統(tǒng)的全面覆蓋和完全攔截幾乎是不可能的，對戰(zhàn)局的左右起到了巨大的影響。此次俄烏戰(zhàn)爭剛打響時，俄羅斯導(dǎo)彈部隊短時間內(nèi)癱瘓了烏空軍力量。通過摧毀防空火力、精準(zhǔn)摧毀機(jī)場等軍事設(shè)施，較短時間中，烏克蘭便喪失了以空軍編隊對俄軍進(jìn)行高空打擊的足夠能力。面對現(xiàn)有的偵察手段和精確打擊技術(shù)，全世界尤其是軍事強(qiáng)國對隱身技術(shù)越發(fā)重視，從而希望在潛在的戰(zhàn)爭中獲得壓倒性的優(yōu)勢。1.3具體應(yīng)用：F-22采用多項隱身技術(shù)，多種材料并舉1997年，世界第一架進(jìn)入服役的五代戰(zhàn)斗機(jī)F-22進(jìn)行了首飛，吸引了全世界的目光。一般來說，第五代戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)具備以下能力：超隱身能力、超機(jī)動能力、超音速巡航能力和超信息優(yōu)勢。在現(xiàn)代空戰(zhàn)中超視距作戰(zhàn)成為常態(tài)，而雷達(dá)與紅外訊號探測是偵測飛機(jī)位置的最可靠方法。那么減弱我方戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá)與紅外信號強(qiáng)度便成為了飛機(jī)設(shè)計中提高隱形能力的最關(guān)鍵和最重要的因素。二、外形隱身技術(shù)：隱身首選手段，隱身效果最優(yōu)2.1分類：先于常規(guī)隱身類型，整機(jī)隱身的基礎(chǔ)外形設(shè)計的目的是降低目標(biāo)的信號的特征，主要包括雷達(dá)特征信號、紅外特征信號及可見光特征信號。外形隱身往往是武器裝備最先考慮的因素，它貢獻(xiàn)了最大的隱身性能，也因此舊式武器裝備往往不會采用隱身涂層來增加隱身性能，因為沒有經(jīng)過隱身設(shè)計的外形，僅通過隱身材料的效果很差。2.2雷達(dá)外形隱身設(shè)計：逐漸取代氣動設(shè)計，重要性凸顯2.2.1定義在降低目標(biāo)雷達(dá)特征信號中，使用外形隱身是最有效的。在新式武器系統(tǒng)的研究過程中，首先是利用外形隱身技術(shù)，然后才是依靠雷達(dá)吸波材料技術(shù)。外形隱身具有應(yīng)用范圍廣、效果顯著及對高頻雷達(dá)適用性更強(qiáng)的優(yōu)點，但也會對其他性能如飛行器的氣動性能、結(jié)構(gòu)受力以及其他方向的雷達(dá)散熱產(chǎn)生不利影響。因此需要綜合考慮。2.2.2發(fā)展當(dāng)武器系統(tǒng)的隱身技術(shù)自1917年產(chǎn)生時，當(dāng)時主要以雷達(dá)吸波材料和電子對抗系統(tǒng)為主，直到20世紀(jì)60年年代，美國洛克希德公司研制出SR-71“黑鳥”戰(zhàn)略偵察機(jī)，才開始考慮從外形設(shè)計結(jié)合雷達(dá)吸波材料的綜合隱身技術(shù)。20世紀(jì)70年代初期，美國開始有計劃地進(jìn)行外形隱身設(shè)計的研究，如羅克韋爾公司研制的B-1型戰(zhàn)略轟炸機(jī)。而到了20世紀(jì)80年代，隨著隱身需求的大大增加，電子工程師已逐漸取代航空工程師對飛行器外形進(jìn)行設(shè)計，其中最著名的便是洛克希德公司設(shè)計的F-117A隱身戰(zhàn)斗機(jī)。2.2.3常用技術(shù)采用雷達(dá)外形隱身設(shè)計一般遵循以下幾個原則：（1）避免出現(xiàn)任何與邊緣、棱角、尖端、缺口等垂直相交的接面，以消除產(chǎn)生角反射器效應(yīng)。（2）避免出現(xiàn)較大平面，用邊緣衍射代替鏡面反射，以消除鏡面反射光面。（3）縮小飛行儲存，以減小雷達(dá)波的反射截面。（4）合理設(shè)計發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)，采用平齊進(jìn)口。（5）消除外露突出部分，使機(jī)身形成平滑過渡的曲線形體。2.3紅外外形隱身設(shè)計：隱藏高溫源，重點針對尾部2.3.1定義紅外外形隱身設(shè)計是指通過目標(biāo)的外形設(shè)計來遮蔽紅外輻射或改變紅外輻射的傳輸過程。2.3.2常用技術(shù)（1）通過改進(jìn)機(jī)身的外形以減少機(jī)體與空氣的摩擦，可降低機(jī)殼的溫度從而減弱機(jī)體的紅外輻射。（2）對飛行器的尾部進(jìn)行合理設(shè)計，用機(jī)身、尾翼或其他擋板遮擋尾噴管，可使尾噴管的紅外輻射方向改變，從而使紅外探測器難以探測到飛行器。（3）在尾噴口安裝魚鱗門與旁路散熱器，在尾噴口的擴(kuò)散段安裝空氣冷卻導(dǎo)流板。（4）低空的飛機(jī)還可在發(fā)動機(jī)上部的上表面設(shè)蓋板，以防止更高高度的紅外傳感器探測到這些紅外輻射特征。2.3.3應(yīng)用飛行器方面，F(xiàn)-15和F-22戰(zhàn)斗機(jī)便采用了尾翼遮擋噴管，而F-117A和B-2隱形轟炸機(jī)則采用機(jī)身遮擋噴管，YF-23戰(zhàn)斗機(jī)則同時采用機(jī)身和尾翼遮擋尾噴等。RAH-66直升機(jī)將兩臺發(fā)動機(jī)置在機(jī)身兩側(cè)，進(jìn)氣道則采用埋入式放置在機(jī)身側(cè)上方，并且使用了菱形的進(jìn)氣道口。AGM-129巡航導(dǎo)彈則將進(jìn)氣道口裝在彈體中部、彈翼后下方，尾噴口位于扁平尖楔尾部組件內(nèi)部。船艦方面，瑞典“維斯比”輕型護(hù)衛(wèi)艦和德國“梅科”A-200輕型護(hù)衛(wèi)艦甲板和上部構(gòu)造采用封閉結(jié)構(gòu)，去掉煙囪，采用橫向輸送管系統(tǒng)來代替煙囪用于排放熱廢氣，將廢氣從艦尾排出至水線上冷卻。車輛方面，裝甲車輛溫度不高，但面積較大，因此主要采用減小車體外形尺寸，降低車高和炮塔尺寸來減小暴露給敵人的目標(biāo)面積，縮小被敵人紅外探測器發(fā)現(xiàn)的距離。三、雷達(dá)隱身：軍民適用性最廣，技術(shù)最成熟3.1概念：降低雷達(dá)反射，民用市場廣闊雷達(dá)吸波隱身材料是指能夠通過自身的吸收作用，來減少目標(biāo)雷達(dá)散射截面，使其難回收到雷達(dá)探測滿意的回波，從而起到隱身作用的材料。雷達(dá)吸波材料用于軍事隱身只占其中較小的比例，其民用市場更加廣闊，可用于改善電磁兼容、RFID天線抗金屬隔離、安全保護(hù)等諸多方面，涉及通信、紡織、電力設(shè)備等多個行業(yè)。當(dāng)前雷達(dá)系統(tǒng)一般是在1~18GHz頻率范圍工作，但新的雷達(dá)系統(tǒng)在繼續(xù)發(fā)展，吸收體有效工作的帶寬還將擴(kuò)大。吸波材料要吸收電磁波必須滿足兩個基本條件：1.電磁波入射到材料表面時電磁波能最大限度地進(jìn)入材料內(nèi)部（匹配特性）。2.進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波能迅速地幾乎全部衰減掉（衰減特性）。雷達(dá)作為應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的探測手段，是對重要軍事目標(biāo)最大的偵測威脅。同時由于其技術(shù)原理，正常目標(biāo)只要有形體，均會反射雷達(dá)信號，因此雷達(dá)隱身是最重要也是最基礎(chǔ)的隱身需求，相關(guān)技術(shù)豐富且相對成熟，應(yīng)用廣泛。3.2分類：吸波劑+基體，涂層+結(jié)構(gòu)目前雷達(dá)吸波材料主要由吸波劑與高分子材料（如樹脂與橡膠及其改性材料）組成。其中決定吸波性能優(yōu)劣的關(guān)鍵則是所選取的吸波劑的類型及含量。根據(jù)吸波劑的吸收原理不同，通?？煞譃殡姄p耗型和磁損耗型兩大類。按照吸波劑結(jié)構(gòu)形態(tài)，可分為涂層型和結(jié)構(gòu)型兩類。吸波材料可通過三種方式對雷達(dá)波進(jìn)行吸收，1電導(dǎo)損耗、高頻介電損耗、磁滯損耗或者將其轉(zhuǎn)變成熱能，使電磁能量衰減。2將電磁波能量由一個方向分散到各個方向，從而使其強(qiáng)度銳減。3作用在材料表面的第一電磁反射波會與進(jìn)入材料體內(nèi)的第二電磁反射波發(fā)生疊加作用，致使其相互干擾，相互抵消?；谏鲜鋈N吸波原理，可以將吸波材料分為三類，即吸波型、衰減型和諧振型。3.2.1涂層吸波材料吸波涂料是把具有特定介電參數(shù)的粉末（吸收劑）分散在基體（粘結(jié)劑）中形成的。一般來說，基體起粘結(jié)、強(qiáng)度和抗環(huán)境的作用，吸收劑起電磁損耗作用。雷達(dá)材料一般選擇導(dǎo)電高分子材料作為基體，主要由于導(dǎo)電高分子材料可對80%電磁波進(jìn)行反射，20%的電磁波進(jìn)行吸收，而導(dǎo)電的金屬材料則對電磁波進(jìn)行全部的反射作用，但由于高分子材料一般無法承受高溫，故高溫下有時會選擇耐高溫的無機(jī)物。吸收劑選擇范圍較為廣泛，從最早的鐵氧體開始發(fā)展出了眾多適用于不同場景的吸波劑。一般來講常溫領(lǐng)域下常用材料為鐵氧體、羰基鐵等材料，而中高溫領(lǐng)域則使用碳材料和陶瓷材料較多。此外還有部分性能優(yōu)秀的材料可適用于一些特殊場合。3.2.2結(jié)構(gòu)吸波材料結(jié)構(gòu)吸波材料是一種多功能增強(qiáng)塑料，既能承載作為結(jié)構(gòu)件，又具有復(fù)合材料質(zhì)輕的優(yōu)點，同時也能吸收或透過電磁波，從第二次世界大戰(zhàn)時期就受到廣泛的研究和關(guān)注。由于涂層往往具有吸波性能和重量這兩個指標(biāo)的矛盾性，因此結(jié)構(gòu)吸波材料目前已成為應(yīng)用的主流。3.3未來發(fā)展重點：智能化+納米吸波劑3.3.1智能吸波材料智能化隱身材料具有局域敏感和響應(yīng)功能的精細(xì)微結(jié)構(gòu)，能感知和分析從不同方位角到達(dá)飛行器表面的各種主動式探測信號，瞬間調(diào)節(jié)表面區(qū)域的電磁波基本特征參量，以達(dá)到更好的隱身效果。一種有源吸波材料即基于此原理。這種材料是由在基體中嵌入半導(dǎo)二極管或其他電磁敏感原件構(gòu)成的。在無外部激勵時（即沒有雷達(dá)波照射），它們不吸收電磁波，而當(dāng)受到外部激勵時，這些電磁裝置自動開關(guān)，從而改變材料的吸收/反射電磁波特性）。3.3.2納米吸波劑納米吸波劑材料是指材料組分的特征尺寸在納米量級（1~100nm）的材料。納米材料在具備良好的吸波功能的同時，兼?zhèn)淞藢掝l帶兼容性好、質(zhì)量輕和厚度薄、力學(xué)性能好等特點，英、美等國都將其列入新一代隱身材料加以研究。目前用于涂料的納米顆粒有三類：一是金屬氧化物；如TiO2、ZnO2、Al2O3、Fe2O3等；二是納米金屬粉末，如Al、Tl、Cr、Nd、Mo等；三是無機(jī)鹽類，如CaCO3、層狀硅酸鹽以及一維的納米級黏土等。應(yīng)用方面，美國研制出的“超黑粉”納米吸波材料，對雷達(dá)波的吸收率大于99%。法國研制的金屬納米微屑作填充劑的吸波材料在50MHz~50GHz都有良好的吸波性能。法國科學(xué)家研制出的納米CoNi超微吸波材料，大大超過金屬微粉的吸波極限。四、紅外隱身：技術(shù)原理獨特，隱身需求較大4.1原理：溫度越高，紅外隱身需求越大一切高于熱力學(xué)零度的物體都能發(fā)出紅外輻射，紅外輻射的光子能量能夠使一些活潑金屬產(chǎn)生紅外光電效應(yīng)。紅外探測系統(tǒng)的原理就是通過上述紅外光電效應(yīng)把紅外輻射特征信號轉(zhuǎn)化為電信號。紅外探測的方法有兩種：紅外隱身的目的就是降低或改變目標(biāo)的紅外輻射特性，減小紅外探測系統(tǒng)對目標(biāo)的作用距離，從而降低目標(biāo)被探測的概率。在實際的紅外探測過程中，物體發(fā)出的紅外輻射通過大氣傳輸才能達(dá)到紅外探測器。大氣傳輸過程中紅外輻射會因波長不同而有不同程度的衰減，通常把大氣衰減較少的波長區(qū)域稱為大氣窗口。大氣的紅外窗口有以下3個波段：短波1~2μm、中波3~5μm、長波8~14μm。紅外輻射在這3個波段以外基本上是不透明的，目前使用的紅外探測器大都工作在這3個波段內(nèi)。因此紅外隱身材料也應(yīng)該作用在這個波段內(nèi)。由于紅外輻射的特性，紅外探測手段的應(yīng)用非常廣泛且廉價，尤其是高溫物體，暴露的風(fēng)險非常巨大，因此紅外隱身也是幾乎所有高溫武器裝備隱身所必須考慮的因素，而紅外隱身由于需要考慮高溫環(huán)境，因此其技術(shù)難度往往大于雷達(dá)隱身，溫度越高對技術(shù)要求也越高。4.2研究進(jìn)展：應(yīng)用場景眾多，國外起步較早紅外隱身方法可分為隱身材料、隱身煙幕、紅外誘餌和熱紅外隱身網(wǎng)。由輻射定律可知，溫度越高，紅外輻射越大，因此飛機(jī)、導(dǎo)彈、戰(zhàn)艦和坦克均是具有較強(qiáng)紅外輻射的目標(biāo)，它們的任何部位都可能成為紅外輻射源，他們自身的輻射和對環(huán)境的反射都可能成為紅外輻射源，尤其是發(fā)動機(jī)的高溫噴氣流、機(jī)體熱部件、氣動力加熱和對陽光的反射與散射被認(rèn)為是紅外輻射源中的幾個主要方面。而紅外隱身技術(shù)的是指就是抑制和縮減其紅外輻射能力。國外開展紅外隱身技術(shù)的研究比雷達(dá)隱身技術(shù)大約要晚10多年。目前，國內(nèi)外紅外隱身技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到實用化階段。自1988年以來，除飛機(jī)之外，戰(zhàn)艦、坦克、各類武器發(fā)射平臺，乃至夜戰(zhàn)士兵的服裝均提出了要用紅外隱身技術(shù)來改善和提高其戰(zhàn)場生存能力。紅外隱身技術(shù)已從中、近紅外波長擴(kuò)大到超遠(yuǎn)波長的地低紅外輻射。美國和前蘇聯(lián)就深入地研究了各種紅外抑制技術(shù)，如紅外輻射遮擋技術(shù)、高速氣流引射冷卻技術(shù)、對流氣膜冷卻技術(shù)、隔熱絕緣材料地應(yīng)用以及減少羽煙中的碳粒、氮化物、未燃盡物地燃燒技術(shù)和添加劑等，并且始終處于領(lǐng)先地位，現(xiàn)已在部分現(xiàn)代武器系統(tǒng)中得到應(yīng)用。4.3應(yīng)用：武器裝備兼容，高溫部件必需4.3.1飛機(jī)紅外隱身技術(shù)飛機(jī)的熱輻射主要產(chǎn)生于發(fā)動機(jī)、發(fā)動機(jī)噴口、排氣氣流、機(jī)體蒙皮等。實現(xiàn)飛機(jī)紅外隱身的主要技術(shù)措施包括：采用紅外輻射較弱的渦扇發(fā)動機(jī)，并通過對發(fā)動機(jī)進(jìn)行隔熱，防止其熱量傳給機(jī)身；在噴管內(nèi)部涂低發(fā)射率材料；在燃料中加入添加劑抑制和改變尾焰的紅外輻射頻段；飛機(jī)表面涂紅外隱身涂料；釋放偽裝氣溶膠煙幕；改進(jìn)外形設(shè)計減小機(jī)體摩擦以降低蒙皮溫度等。4.3.2坦克等地面武器的紅外隱身技術(shù)坦克的紅外輻射主要來源包括：發(fā)動機(jī)、煙囪、煙羽、表面輻射和對外界短波輻射的反射等。主要通過采用效率高、熱損耗小的發(fā)動機(jī)減少發(fā)熱量，改變排氣通道位置和形狀并進(jìn)行冷卻，發(fā)熱部位隔熱，表面涂低發(fā)射率材料和迷彩偽裝等措施來實現(xiàn)紅外隱身。4.3.3艦艇等海上武器裝備的紅外隱身技術(shù)艦艇的紅外輻射源主要是煙囪管壁，排氣煙羽和艦體表面。對艦艇進(jìn)行紅外輻射抑制的技術(shù)手段主要分3中；降溫、紅外屏蔽和隱身涂料，其中降溫是最常用和最有效的策略。具有實施方法包括：改變煙囪的位置和形狀，對機(jī)艙水冷降溫、高溫表面涂絕熱層、艦船表面噴淋海水和涂隱身材料等。4.4組成：填料決定性能、黏合劑決定應(yīng)用對于紅外隱身涂料的研究可分為兩方面，即優(yōu)良的紅外透明膠黏劑和影響發(fā)射率的填料。黏合劑是低發(fā)射率涂層的主要成膜物質(zhì)，是涂層的重要組成部分。低發(fā)射率涂層的黏合劑要求具有較高的紅外透過性，無機(jī)黏合劑雖然具有較高的紅外透過率，但其物理力學(xué)性能和成膜性較差，所以應(yīng)用較少。而有機(jī)黏合劑有更好的力學(xué)性能和黏結(jié)力，所以應(yīng)用較為廣泛，但由于其無法耐高溫，因為高溫領(lǐng)域往往采用無機(jī)粘合劑。4.4.1填料填料是影響低發(fā)射率涂層性能的重要因素，對涂層的紅外隱身性能起調(diào)節(jié)作用。填料的選擇要求在紅外波段吸收率低，反射率低，發(fā)射率低。金屬填料方面，實際應(yīng)用以性能優(yōu)良、廉價易得的鋁粉和銅粉為主。半導(dǎo)體填料方面，可以通過摻雜其他元素控制紅外發(fā)射率，且摻雜改性的半導(dǎo)體由于在微波段具有高吸收率，可以用于制備多波段兼容隱身材料。4.4.2顏料顏料是影響涂料隱身性能的基本因素之一，其選用應(yīng)符合以下要求：1在紅外波段有較低的發(fā)射率或較高的透射率，其紅外吸收峰不能在大氣窗口。2在近紅外波段具有較低的吸收率；3能與雷達(dá)可見光和近紅外等波段的隱身要求兼容。目前顏料可大致分為金屬顏料、著色顏料和半導(dǎo)體顏料。4.5其他技術(shù)：技術(shù)分支眾多，發(fā)展?jié)摿薮?.5.1低發(fā)射率薄膜低發(fā)射率薄膜是一類極有潛力的熱隱身材料，適用于中遠(yuǎn)紅外波段，這種薄膜的作用是彌補(bǔ)目標(biāo)與環(huán)境的輻射溫差。最大優(yōu)點是具有很低的發(fā)射率和良好的絕熱作用。按其結(jié)構(gòu)成分可分為：金屬膜、電介質(zhì)/金屬多層復(fù)合膜以及半導(dǎo)體摻雜膜和類金剛石碳膜類。4.5.2光子晶體紅外隱身材料研究光子晶體是非常前沿的紅外隱身材料，其較寬的禁帶是實現(xiàn)相應(yīng)波段低的發(fā)射率，從而降低紅外可探測性的必備條件。其優(yōu)點在于易于與其他隱身材料兼容，實現(xiàn)多波段隱身兼容，同時由于其靈活可調(diào)，因此可以作為自適應(yīng)紅外隱身材料。4.5.3控溫涂層材料中空微珠作為隔熱材料，由于其密度小、抗壓能力強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于隔熱涂層。通過在紅外隱身圖層中添加中空微珠，涂層表面的溫度有一定程度的降低。4.5.4智能隱身材料智能隱身材料是一種新型隱身材料，是智能材料和隱身材料的有機(jī)結(jié)合，可分為電致變智能隱身材料和熱致變智能隱身材料。電致變智能隱身材料是在電場或電流的作用下，材料組分發(fā)生化學(xué)變化，進(jìn)而影響材料的紅外發(fā)射率。熱致變材料通過感應(yīng)目標(biāo)的表面溫度變化改變紅外發(fā)射率。4.5.5生物仿生隱身材料生物仿生紅外隱身材料是基于生物的微觀結(jié)構(gòu)特性、變色原理或者電磁波反射特點進(jìn)行合成、制備的新型紅外隱身材料，如利用聚氨酯和片狀銅粉仿生珍珠層結(jié)構(gòu)。五、可見光隱身技術(shù)：技術(shù)發(fā)展最早，智能化成為主流5.1簡介：探測手段眾多，迷彩隱身為主流隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光電探測技術(shù)和探測手段以及其他各種反偽裝技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)高的水平，目前國外坦克、車輛、光學(xué)成像衛(wèi)星和偵察飛機(jī)上安裝的探測器材，如潛望鏡、瞄準(zhǔn)鏡、多光譜照相機(jī)、高分辨率電視攝像機(jī)和微光夜視儀等，均能在0.38~0.75um的可見光波段內(nèi)對地面進(jìn)行偵察與探測。為此國外加快了可見光隱身技術(shù)的研究步伐，并取得了較大進(jìn)展。要實現(xiàn)可見光偽裝，必須消除目標(biāo)與背景的顏色差別，只要偽裝目標(biāo)的顏色與背景色彩協(xié)調(diào)一致，就能實現(xiàn)偽裝，這就是可見光偽裝的原理?？梢姽鈧窝b采用的方法主要是迷彩偽裝，可分為保護(hù)迷彩、變形迷彩和仿造迷彩等。其中保護(hù)迷彩屬于單一迷彩，適用于背景、色調(diào)比較單一的地區(qū)，當(dāng)前應(yīng)用最多的可見光偽裝方法是變形迷彩和仿造迷彩?？梢姽怆[身就是無法被肉眼或原理和肉眼相似的設(shè)備如相機(jī)偵察到，最為接近我們傳統(tǒng)意義上的“隱身”，因此其需求非常廣泛，但由于現(xiàn)有技術(shù)條件無法做到真正的“消失”，因此完全實現(xiàn)可見光隱身最為困難，只能通過傳統(tǒng)的迷彩或者更為先進(jìn)的智能可變迷彩使得其在一定距離下難以發(fā)現(xiàn)。5.2發(fā)展?fàn)顩r：發(fā)展最早，潛力巨大盡管可見光隱身在各種隱身技術(shù)中發(fā)展最早，許多技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但可見光隱身仍有大的發(fā)展?jié)摿?。如美國采用雷達(dá)隱身技術(shù)的F-117A戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，夜戰(zhàn)時能避開敵方雷達(dá)的探測，但在白天，這種以天空為背景的黑色飛行物卻逃不過肉眼或光學(xué)設(shè)備的觀察。傳統(tǒng)的可見光隱身就是通過減少目標(biāo)的可視外形、涂覆偽裝迷彩和覆蓋偽裝網(wǎng)等手段，盡量降低目標(biāo)與背景之間的亮度和色度等可視對比特征。但僅在目標(biāo)靜止或者運動較慢的情況下才能表現(xiàn)出較好的隱身效果。為了克服上述缺點，軍事專家積極研究能根據(jù)戰(zhàn)地環(huán)境改變亮度、色度的智能隱身材料，目前已經(jīng)取得初步成果的有熱致變材料、光致變材料和電致變材料。隱身迷彩涂料一般由成膜物質(zhì)、顏料、溶劑和助劑組成。成膜物質(zhì)決定迷彩是否能夠牢牢粘住，早期一般選用醇酸樹脂、丙烯酸樹脂。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前較多選用聚氨酯樹脂或丙烯酸聚氨酯混合樹脂。迷彩圖案斑塊的顏色和形狀大小是影響隱身效果的關(guān)鍵。需要根據(jù)場景和裝備種類選擇不用的顏色。吸收劑（染料）又稱可見光吸收染料，是近年來染料化學(xué)領(lǐng)域中研究得較多的功能染料之一。隱身涂料最具代表性的是美國的耐化學(xué)毒劑滲透的聚氨酯偽裝涂料。這種涂料在遇到化學(xué)毒劑污染時易于清洗，尤其是改用三色迷彩和大斑點后在遠(yuǎn)近距離上都有較好的偽裝效果。5.3偽裝遮罩：使用便捷，產(chǎn)業(yè)成熟度較高偽裝遮罩是一種設(shè)置在目標(biāo)附近或外加在目標(biāo)之一得防探測器材，主要包括各種偽裝網(wǎng)和偽裝覆蓋物等，通過采用不同的偽裝技術(shù)分別對抗可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)波段地偵察與探測。最具有代表性地偽裝遮障是瑞典的熱偽裝網(wǎng)系統(tǒng)和美國的超輕型偽裝網(wǎng)。5.4智能隱身材料：當(dāng)前發(fā)展方向，逐漸成為主流可見光“智能”隱身材料是一種具有“變色龍”特性的材料系統(tǒng)。因此在坦克、裝甲車、飛機(jī)等武器裝備上涂覆或摻雜智能隱身材料，其表面在光、電、熱刺激下變色和改變亮度，使目標(biāo)融入背景中，提高裝備的隱身和機(jī)動性能。5.4.1光致變隱身材料光致變色材料在一定波長和強(qiáng)度的光作用下，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，引起材料對光吸收峰的變化，最終導(dǎo)致顏色改變，達(dá)到隱身的目的。目前，美國、法國、日本等國都有此方面的研究成果。如美國2007年研制成功的的一種智能變色涂層，并申請了專利保護(hù)。整個涂層由內(nèi)到外分別為自修復(fù)層、視覺顯示層、新型材料層、人工智能網(wǎng)絡(luò)層、傳感組分層、能源層和抗腐蝕層。當(dāng)抗腐蝕層感受到來自外界的破壞或足夠大的顏色或亮度改變，傳感組合曾可以將獲得的信號數(shù)據(jù)傳輸給人工智能網(wǎng)絡(luò)層，人工智能網(wǎng)絡(luò)對信號進(jìn)行處理，發(fā)送給視覺顯示層，視覺顯示曾將改變自身的顏色或團(tuán)，以達(dá)到與背景環(huán)境一致，實現(xiàn)視覺隱身。5.4.2熱致變色材料熱致變色材料能在感知背景光的亮度和色度信息后，在溫度控制裝置的控制下，使材料溫度發(fā)生改變，從而呈現(xiàn)出與背景一致的亮度和色度。熱致變材料按物質(zhì)組成還可分為無機(jī)熱致變色材料和有機(jī)熱致變色材料。美國曾推出一種可以應(yīng)用到坦克、車輛表面的熱致變色偽裝系統(tǒng)。5.4.3電致變色材料電致變色材料在通電后可迅速改變其亮度和顏色，因而可用計算機(jī)控制該材料，使其與目標(biāo)所處環(huán)境的亮度和顏色相匹配，達(dá)到可見光隱身目的。如在裝甲車輛的車體上涂一層經(jīng)過改性的聚苯乙烯薄膜，然后將該薄膜與一個智能處理和環(huán)境感知系統(tǒng)相連。這樣改性的聚苯乙烯薄膜能根據(jù)需要呈現(xiàn)各種顏色的光。5.5納米隱身材料：長期發(fā)展目標(biāo)，有望實現(xiàn)完全“隱身”美國在此方面取得了一些進(jìn)展，研制了納米金屬針隱身材料和納米固體顆粒改性隱身織物。納米金屬針由美國普度大學(xué)設(shè)計，將直徑約為10nm、長度約為數(shù)百納米的金屬針裝入到發(fā)刷形狀的錐形物體之中，并以特定角度和長度迫使光在斗篷周圍游走。這樣，錐心物體內(nèi)的一切事物看上去會忽然消失，原因就在于光不在對其產(chǎn)生反射。美國海軍陸戰(zhàn)隊和Natick士兵中心在尼龍66和尼龍66Cordura纖維擠出之前加入納米或微米固體顆粒，使織物的顏色分別變?yōu)橥晾巧驕\棕色，適用于沙漠和叢林環(huán)境。六、激光隱身技術(shù)：光譜頻率特殊，常與其他隱身疊加使用6.1背景：激光探測裝備逐漸列裝，相關(guān)隱身路線眾多隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光測距機(jī)、激光制導(dǎo)武器、激光雷達(dá)等已研制成功并裝備部隊。為了保護(hù)自身武器平臺（如飛機(jī)、坦克、軍艦）和重要軍事設(shè)施（如指揮中心）的安全，提高其戰(zhàn)場生存能力，研發(fā)目標(biāo)的激光隱身技術(shù)，已迫在眉睫。激光隱身是通過減少目標(biāo)對激光的反射信號，使目標(biāo)具有低可探測性。其主要出發(fā)點為減小目標(biāo)的激光雷達(dá)散射截面和激光反射率。由于現(xiàn)有的雷達(dá)探測、紅外探測及可見光探測已經(jīng)基本可以實現(xiàn)對所有目標(biāo)的探測要求，因此激光測探尚未普及，因此激光隱身也較為少見，但隨著雷達(dá)、紅外、可見光范圍隱身的普及，未來對激光探測的需求將大大增加，從而催生激光隱身的廣泛應(yīng)用。6.2材料分類：材料跨度大，技術(shù)原理接近1.摻雜半導(dǎo)體。以氧化錫為主要原料，摻雜氧化銅、氧化銻、氧化鈣等過渡元素氧化物。并且該材料可實現(xiàn)紅外與激光復(fù)合隱身。2.有機(jī)金屬絡(luò)合物。將有機(jī)絡(luò)合劑和有效吸收1.06μm波長激光的金屬離子進(jìn)行結(jié)合，再經(jīng)提純可制備成激光隱身薄膜的功能材料。3.空芯微珠表面化學(xué)鍍銅。通過對陶瓷空芯微珠表面進(jìn)行改性以達(dá)到吸收和散射目的?；瘜W(xué)鍍常以硫酸銅微珠，以甲醛為還原劑。4.納米隱身材料。具有了寬頻帶、兼容性好、質(zhì)量小和厚度薄等特點，成為未來激光隱身的研究方向。七、多頻段隱身技術(shù)：隱身的發(fā)展方向，技術(shù)壁壘的基礎(chǔ)7.1簡介：探測設(shè)備紛繁復(fù)雜，多頻譜隱身成為剛需隨著探測技術(shù)的迅猛發(fā)展，武器裝備在戰(zhàn)場上可能同時受到來自雷達(dá)、熱紅外、可見光劑近紅外、激光等多頻譜、多波段偵察儀器的探測，因此適用于單一頻段的隱身材料將很難獲得進(jìn)一步的實際應(yīng)用，而多頻譜兼容隱身材料有希望滿足武器裝備在戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境中的需要。多頻譜隱身需要同時考慮多個波段的隱身需求，因此技術(shù)難度非常高，但其需求卻非常旺盛，因此成為隱身行業(yè)壁壘最高也是最重要的市場?，F(xiàn)獲得實際應(yīng)用的隱身技術(shù)基本都實現(xiàn)了一定程度上的多頻段兼容，但距離實現(xiàn)所有頻段的完全兼容仍有較大差距。一般有兩種思路，第一，將高性能微波吸收材料、低紅外發(fā)射率材料以及可見光偽裝材料形成夾層或多層膜等復(fù)合結(jié)構(gòu)，如考慮把紅外低發(fā)射率作為外層，雷達(dá)波高吸收層作為內(nèi)層形成一種雷達(dá)與紅外兼容的雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)。第二，研制一種微波高吸收、紅外低輻射，同時可見光近紅外能偽裝的一體化材料，如一些稀土納米材料、摻雜氧化物半導(dǎo)體、摻雜光子晶體等。7.2發(fā)展情況：頻譜逐漸拓寬，技術(shù)難度較高美國、德國、瑞典研制的多波段隱身材料已達(dá)到可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)毫米波四波段兼容的水平，所開發(fā)的隱身涂料可以吸收雷達(dá)、紅外、毫米波，涂到被保護(hù)裝備上之后，最終形成的涂層僅使裝備厚度增加幾個納米，適用于任何材料和結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)外研究較多的多頻譜材料主要有：雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，紅外與激光兼容隱身材料、紅外與可見光兼容隱身材料，以及覆蓋包括可見光、近紅外、遠(yuǎn)紅外和微波在內(nèi)的多波段隱身材料。八、等離子體隱身：俄羅斯獨有技術(shù)，技術(shù)難度較大8.1簡介：全新隱身概念，雷達(dá)隱身優(yōu)勢巨大等離子體隱身是利用等離子體在飛機(jī)、輪船等武器裝備表面產(chǎn)生的等離子云來實現(xiàn)規(guī)避電磁波探測的一種技術(shù)。這是不同于外形隱身和材料隱身的新概念隱身技術(shù)，可通過設(shè)計等離子體云的特征參數(shù)，如能量、電離度、振蕩頻率等，來滿足不同的要求，是敵方難以探測，從而達(dá)到隱身的目的。這種技術(shù)甚至能通過改變反射信號的頻率，使敵方雷達(dá)測到假數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)軍事欺騙。采用等離子體隱身相比材料隱身和外形隱身有許多獨特優(yōu)勢：一是吸波頻帶寬；二是吸收效率高，隱身性能好；三是使用簡單；四是使用時間長；五是價格及其便宜；六是無須改變裝備的外形設(shè)計，不影響飛行使用性能，甚至還能降低飛行阻力30%左右；七是沒有吸波材料和涂層，維護(hù)費用大大降低。據(jù)稱，采用這種新技術(shù)的飛行器，被敵方發(fā)現(xiàn)的概率可降低99%，即能實現(xiàn)真正的隱身。雖然等離子體隱身具有諸多優(yōu)勢，但其技術(shù)原理完全獨立，技術(shù)難度很高，需要大量的研究工作才能投入實際使用，因此目前未見各國有廣泛應(yīng)用。8.2發(fā)展現(xiàn)狀：俄羅斯獨領(lǐng)風(fēng)騷，已列裝多個型號世界各國爭相發(fā)展等離子隱身技術(shù)。早在20世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)就開始了秘密研究等離子體吸收電磁波的性能。80年代初期，蘇聯(lián)是世界上最早開始等離子體飾演的，重點研究等離子體在高空超音速飛行器上的潛在應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，俄羅斯等離子體隱身技術(shù)的成果已經(jīng)明顯領(lǐng)先于美國。據(jù)悉，其第一代產(chǎn)品是等離子體發(fā)生片，厚度為0.5~0.7mm，將發(fā)生片貼于飛機(jī)的強(qiáng)散射部位，電離空氣即可產(chǎn)生等離子體。第二代產(chǎn)品是等離子體發(fā)生器，在等離子發(fā)生器中加入易電離氣體，即可產(chǎn)生等離子體云層，其不僅可以減弱利達(dá)的發(fā)射信號，還可改變發(fā)射信號的頻率從而實現(xiàn)隱身。20世紀(jì)初，該研究出新研制了第三代產(chǎn)品，利用飛行器周圍的靜電能量來減少飛行器雷達(dá)散射截面。因此俄羅斯的隱身戰(zhàn)斗機(jī)沒有像美國那樣采用外形隱身設(shè)計。20世紀(jì)90年代初，美國在休斯敦實驗室進(jìn)行了等離子技術(shù)研究。1998年，美國的等離子體隱身技術(shù)進(jìn)入實用階段，美國海軍委托田納西大學(xué)等單位成功地研制出等離子體隱身天線，該系統(tǒng)的天線單元是一個U型等離子體放電管。當(dāng)放電管通電時就成為導(dǎo)體，能發(fā)射和接受無線電信號；當(dāng)放電管斷開電源時就成為絕緣體，使敵人的雷達(dá)無法發(fā)現(xiàn)。8.3原理：技術(shù)壁壘高，產(chǎn)業(yè)化難度大等離子體隱身的原理是利用等離子體發(fā)生器、發(fā)生片或放射性同位素在兵器表面形成一層等離子體云，通過控制等離子體的能量、電離度、振蕩頻率等特征參數(shù)，使照射到等離子體云上的雷達(dá)波遇到等離子體的帶電離子后，兩者發(fā)生相互作用。電磁波的一部分能量傳給帶電例子，被帶電粒子吸收，而自身能量逐漸衰減。另一部分電磁波受一系列物理作用的影響而繞過等離子體，或者發(fā)生折射而改變傳播方向，使返回到雷達(dá)接收機(jī)的能量很小，使雷達(dá)難以探測，以達(dá)到隱身的目的。等離子體產(chǎn)生的機(jī)理主要有碰撞電離、光致電離、熱電離三種。目前，在等離子體隱身技術(shù)中，研究得較多，同事比較有前景的方法有以下三種：第一種，是利用高壓氣體放電產(chǎn)生等離子體。即在常溫下，通過電源以高壓的形式產(chǎn)生氣體放電，將氣體電離形成等離子體。美國休斯研究實驗室即采用該方法。第二種，是利用噴流式等離子體發(fā)生器產(chǎn)生等離子體。噴流式等離子體發(fā)生器一般由工質(zhì)控制系統(tǒng)、等離子體發(fā)生器及電源等幾個部分組成，其中等離子體發(fā)生器是產(chǎn)生等離子體的核心裝置，方式為氣體放電。俄羅斯的第一代、第二代和第三代等離子體隱身實驗均采用該方式。第三種，是在武器特定部位涂一層放射性同位素，其在衰變過程中放出的射線具有很高的能量，它們在穿過空氣的過程中，通過轟擊空氣分子使其電離，產(chǎn)生大量的電子和離子而形成等離子體。8.4應(yīng)用：飛行器為主，通訊設(shè)備為輔8.4.1等離子體隱身飛行器借助等離子體隱身技術(shù)，可使得導(dǎo)彈、飛機(jī)到汽車等任何移動物體大幅降低“可見度”。通過等離子體遮蔽，即使老式和廉價的飛機(jī)隱身能力也可超于昂貴的美國F-117及B-2隱身飛機(jī)，因此具有非常好的經(jīng)濟(jì)性。目前俄羅斯研制得緊湊型等離子體發(fā)生器體