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激光与复合隐身技术的研究进展

发表时间:2007-08

 

1. 激光隐身技术需求

    激光技术应用于军事,给现代战争带来了深刻的影响。以激光测距仪、激光雷达和激光扫描传感器为代表的战场侦察设备,大大提高了光电系统的侦察和探测识别能力。激光测距机可以迅速准确地测定目标距离;激光雷达不仅能够准确地测距、测速,其所成的高分辨率三维图像,能够 穿透植被、树叶和伪装网探测到目标,严重地威 胁到武器装备的生存。采用激光制导技术的武器系统具有惊人的命中精度,能最大程度地发挥武器的作战效能。目前实战用的激光制导炮弹或炸弹的圆概率偏差为 0.1 ~ 1m ,可以找出目标的薄弱点进行攻击,以最小的代价摧毁目标。在现代战场上,为了保护武器平台 ( 如飞机、坦克、军舰 ) 和重要军事设施 ( 如指挥中心 ) 的安全,提高它们的战场生存能力,激光隐身技术成为现代隐身技术的重要方面,目标的激光隐身性能也是其隐身设计的重要内容。

2. 激光 / 雷达复合隐身的原理

    无论是激光隐身,还是雷达隐身,它们的隐身效果具有相同的特点,即都要求材料能够强吸收。但是由于激光与雷达处于不同的波段,其吸收机理并不相同。激光隐身主要是通过分子共振和特殊的表面微粒微孔结构来吸收激光,而雷达隐身则是通过电损耗和 / 或磁损耗材料的作用,使进入材料的雷达波转换为热能损耗掉。因此,欲使目标具有激光与雷达复合隐身效果有两种方法:一是研制一种同时具有两种吸收机理的涂料,既能吸收某一波长的激光,又能吸收某一波段的雷达波,这在理论上是可行的;二是采用双层涂敷法,如果激光吸收涂层对雷达波是透明的,雷达波入射到激光隐身涂层上时几乎不反射,就可以在底层涂敷雷达隐身 涂料,表层涂敷激光隐身涂料,从而使涂层兼具激光隐身和雷达隐身功能。相比较而言,后一种方法比较容 易。

3. 雷达与激光隐身兼容的 材料选择原则和范围

    选材的基本原则是 : 粘合剂的选用以介电性有利于雷达吸收为准,对激光的吸收影响可忽略;雷达吸收剂的选用避免对激光的显形,激光吸收剂的选用尽可能在介电性和 导磁率上有利于雷达吸收。

    雷达吸收材料主要包括 : 〔 1 〕金属材料,金属是非常好的电磁波损耗材料,以铁系 元素为主体。 (2) 铁氧体,具有磁性能和电性能,通过强烈的铁磁共振吸收和磁导率的频率耗散, 具有吸收强、吸收频带宽的特点,应用广泛,如在美国的 SR-1 高空侦察机上使用。

    激光吸收材料主要有半导体、含大π共轭休系的有机物以及有一定作用的碳等少量无机物,其中有相当部分对雷达是透明或弱吸收的。虽然激光吸收剂的选择通常不会对 雷达隐身产生负面影响,但是在选择材料时尽可能选择电性能及磁性能较好的材料,如某些 大π共轭 体系的有机物、聚苯胺、聚乙炔、碳等,它们在满足激光隐身的同时, 对雷达隐身也会产生积极效果。

4. 激光隐身技术发展趋势

    有机高分子材料、纳米材料有着许多独特的性能,国内外许多研究机构都在积极从中寻找在 可见光、红外、雷达、激光波段兼容,并且均 能达到良好隐身性能的多功能材料。有些已经取得初步进展。红外与激光复合隐身中红外隐身需 要低发射率的材料,激光隐身需要低反射率的材 料,这两者的复合隐身是矛盾的。对于材料在某 些波段 (1.06 μ m 和 10.6 μ m 附近 ) 的特性进行 研究和调整,可在降低目标红外可视性的同时也降低目标的激光可视性,实现红外与激光隐身较好的复合。据报道,通过对各种红外透明粘合剂如酚醛树脂、环氧树脂、醇酸树脂、 Kiaton 树脂、改性乙丙橡胶的研究,以及一些金属颜料、半导体颜料如 ITO 的研究,基本上研制出 1.06 μ m 激光与 8 ~ 14 μ m 红外波段的复合隐身涂料。最终设想的具备激光/红外兼容隐身性能材料的反射率谱。此外,采用双层乃至多层涂敷法也是复合隐身研究的一种比较容易的方法。

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