隐身武器

编辑:上面网互动百科 时间:2019-11-22 03:36:04
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隐身技术作为提高武器系统生存、突防,尤其是纵深打击能力的有效手段,已经成为集陆、海、空、天、电磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段,并受到世界各国的高度重视。隐身技术(又称为目标特征信号控制技术)是通过控制武器系统的信号特征,使其难以被发现、识别和跟踪打击的技术。它是针对探测技术而言的。其主要包括雷达隐身、红外隐身、声隐身以及视频隐身等。
中文名
隐身武器
性    质
突防战术技术手段
主要包括
雷达隐身、红外隐身、声隐身等
优    势
提高武器系统生存、突防
又    名
目标特征信号控制技术
特    点
通过控制武器系统的信号特征等

隐身武器隐身武器

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由于在未来战争中,雷达仍将是探测目标的最可靠手段,因此隐身技术研究以目标的雷达特征信号控制为重点,同时展开红外、声、视频等其它特征信号控制的研究工作,最后向多功能、高性能的隐身方向发展。

隐身武器研究分析

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隐身武器雷达控制

雷达目标特征信号控制技术的核心是降低雷达散射截面(RCS)。其技术途径主要包括外形技术、雷达吸材料技术(RAM技术)和等离子体技术等,其中外形技术是通过目标的非常规外形设计降低其RCS;而RAM技术是指利用RAM吸收衰减入射的电磁波,并将其电磁能转换为热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的技术;等离子体技术是一种近几年才开始发展的新兴隐身手段,它是通过一些技术途径在飞行器表面形成等离子体包层,利用等离子体对雷达波的吸收、耗损作用来达到减小突防武器系统RCS的目的。

隐身武器低RCS外形

外形技术是实现武器系统高性能隐身的最直接有效的手段,如导弹弹头低RCS设计时,相同投影面积的光卵形、拱形及球形弹头的前视后向RCS相差高达200dB以上,而在对飞行器侧面进行低RCS外形设计时,外形技术更是其它技术无法匹比的。外形技术的应用原则是,在保证导弹总体技术要求的前提下,将目标强散射中心转化为次散射中心,或将强散射中心移出受雷达威胁的主要方位区域。多棱面外形和融合外形技术是低RCS外形技术的两个重要方面。前者是将弹体设计成多棱面体,使得整个弹体沿弹身周向只呈现出几个有限的窄散射峰值,而在其它宽方位角内的RCS则很小。典型的应用实例如美国的F-117A隐身战斗机;事例外形技术作为外形技术的另一重要方面主要包括平面和空间的三维融合,如弹翼平面融合和翼身的三维融合。通过对弹身截面形状进行合理设计,使其侧向的镜面散射变为劈形边缘绕身,从而可以大大降低飞行器的侧向RCS。其典型应用如美国的B-2战略轰炸机,该机独特的飞翼式全融合结构使它的前向RCS得到大幅度的降低。

隐身武器RAM技术

RAM的研制和应用极大地推动隐身事业的发展,RAM技术作为雷达隐身措施的重要技术之一,按其功能可分为涂覆型和结构型。结构型RAM通常是将吸收剂分散在特种纤维(如玻璃纤维、石英纤维等)增强的结构材料中所形成的结构复合材料,其典型特点是既能承载同时又可减小目标RCS;而涂覆型RAM是将吸收剂与粘结剂混合后涂覆于目标表面形成吸波涂层。涂覆型RAM以其涂覆方便灵活可调节、吸收性能好等优点而受到世界许多国家的重视,几乎所有隐身武器系统上都使用了涂覆型RAM。
随着未来战场的日趋恶劣和隐身技术研究的不断深化拓广。现在RAM需要从其吸波性能、带宽特性、重量、环境适应性等方面进行改进,新的RAM、新的吸波机理的研制与开发日益受到世界各国的高度重视,纳米材料、手征材料智能材料、多频谱RAM等新型RAM的研究已在世界范围内得到展开,并已初见成效。

隐身武器纳米材料

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纳米材料是指材料组分的特征尺寸处于纳米量级(1~100nm)的材料,结构独特使其具有量子尺寸效应宏观量子隧道效应、小尺寸和界面效应,从而呈现出奇特的电磁、光热以及化学等特性,已受到美、德、日本等国的高度重视。目前被称作"超黑色"纳米材料的雷达吸收波率高达99%。法国最近研制成一种宽频微波吸收涂层,其厚度约为8nm,磁导率的实部与虚部在0.1~18GHz频率范围内均大于6,与粘接剂复合而成的RAM的电阻率大于5Ω*cm,在50MHz~50GHz频率范围内吸波性能较好。

隐身武器手性材料

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手性是指物体与其镜像不存在几何对称性,而且不能使用任何方法使物体与镜像相重合。目前的研究表明,手性材料能够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。与其它RAM相比,手性材料具有两个优势:一是调整手性参数比调节介电常数磁导率更容易,绝大多数RAM的介电常数和磁导率很难满足宽频带的低反射要求;二是手性材料的频率敏感性比介电常数和磁导率小,易于拓宽频带。手性材料在实际应用中主要可分为本征手性材料和结构手性材料,前者自身的几何形状(如螺旋线等)就使其成为手性物体,后者是通过其各向异性的不同部分与其它部分形成一定角度关系而产生手性行为使其成为手性材料。由于手性材料的研究尚处于初始阶段,还有很多技术难点有待于突破,因此目前还不能用于实际中。

隐身武器智能材料

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智能RAM是一种同时具备感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料系统/结构。目前这种新兴的RAM已在隐身飞行器设计中得到越来越广泛的应用。同时,它根据外界环境变化调节自身结构和性能,并对环境做出最佳响应的特点,也为RAM的设计提供了一种全新的思路。它将使"智能"隐身目标的实现成为可能。

隐身武器RAM

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先进探测设备的相继问世(如俄罗斯的"高王"米波探测雷达荷兰的"翁鸟"毫米波雷达以及先进红外探测雷达),对目前仅针对厘米波而研制的吸波涂料提出新的挑战。在不久的将来,RAM领域将是集吸收米波、厘米波、毫米波以及红外、激光等多波段电磁波于一体的多频谱RAM的天下,只具有单一固定吸波频段的雷达吸波材料将会失去用武之地。这也是吸波材料发展的总趋势。
涂覆型RAM和结构型RAM两者结合使用可望加大武器系统的隐身效果,拓宽吸波频带。如美国的F-22隐身战斗机和法国的阿帕奇隐身巡航导弹的弹体,通过将用来吸收高频波的涂覆型RAM涂于用来吸收低频波的结构型RAM的表面而使得吸波频带得以拓展。

隐身武器等离子体

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等离子体技术作为一种目标雷达特征信号控制的新兴技术,其核心是等离子体的生成与适度应用。所谓等离子体就是气体在某种外在因素(如高超音速飞行器激波核爆炸喷气式飞机的射流;放射性同位素的射线等)的激发下,电离生成数密度近似相等的自由电子、正离子和少量负离子而形成的第四态物质。理论研究和实验结果表明,等离子体对雷达波具有十分显著的吸收、耗散效果,受到隐身武器设计师们的极大关注。美、俄两国早在60年代就已开始注意到飞行器周围激波产生的等离子体所起的作用,并通过风洞试验做过一些探索性研究。研究发现,飞行器表面的等离子体包层的电子密度对飞行速度的大小十分敏感。当飞行速度在某一范围内时,RCS最小,而当速度进一步增大时,RCS则迅速增大。研究还发现,雷达波的能否进入包层、在何处发生反射及其吸收频段等都取决于包层内的电子分布与密度。最后得出的结论是,实现武器系统等离子体隐身的关键在于如何对飞行器等武器系统的等离子体包层的电子密度进行控制。
随着研究的不断深入以及大量实验数据的积累,目前已获得两种典型的能有效地产生等离子体包层的方法:一是应用等离子体发生器;二是在飞行器的特定部位涂适量的放射性同位素(如P210O、C242m等)。前一种方法的优点是武器结构不用改变,使用方便且隐身效果很好,缺点是等离子体发生器安装部位的隐身化很成问题,而且发生器的电源功率大小受到限制。后一种的技术难点是放射性同位素辐射剂量的难控制性。剂量过小,则由它所产生的α射线不能产生密度和厚度足量的电子;剂量过大,则会由于雷达波未到达飞行器表面时就在包层中具有临界电子密度的位置反射回去。
等离子体技术作为一种全新的隐身技术,在其初始研究发展阶段尽管存在着各种困难与难点,但由于它的不涉及飞行器本身的空气动力特性、可隐身性以及实际应用方面的价廉性,尤其是对于现役武器系统的易隐身改造化等一系列优点,使得它得到世界很多国家的高度重视。据报道,俄罗斯在等离子体雷达隐身技术方面领先于美国,他们已经研制出两代等离子体设备,目前正在研制第三代。他们还准备对前两代进行对外开放出口化。其它国家也逐渐开始涉足这方面的研究和应用工作。

隐身武器控制一

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红外隐身技术是隐身技术的重要内容之一。随着红外探测技术,尤其是红外成像技术的飞速发展,使得各种具有高探测精度、高分辨率的红外探测和遥感设备不断涌现出来,常规的红外对抗措施越来越不能满足现代战争的需要,寻求发展新的先进有效的红外隐身技术已成为提高作战武器系统生存和突防能力的当务之急。
武器系统的红外特性信号主要由发动机尾喷管、武器系统表面及其相关设备的红外辐射产生的。红外探测系统通过探测目标与其所处背景之间的温差而探测和跟踪目标,其中尤以探测、跟踪目标尾喷管的红外辐射为主,其次是武器系统表面由于气动加热、阳光辐射或地球辐射的反射作用引起的红外辐射。因此,红外隐身技术研究的重点是尾喷管的红外特征信号抑制。主要途径有非常规喷管外形技术、隔热与屏蔽技术、混合/冷却技术、改变燃烧效果等。例如,美国的F-22战斗机通过矢量可调管壁来降低其二元矢量喷管所产生的红外辐射;"战斧"巡航导弹采用涡轮风扇发动机使其红外辐射得到大幅度抑制;"科曼奇"RAH-66隐身直升机的一体化条带式外抑制器则采用波瓣混合并结合大宽高比二元喷管等技术研制而成。F-117隐身战斗机上采用固定式的二元大宽高比喷管,等等。此外,通过结合使用吸热、红外迷彩材料来控制第二类红外信号可使武器系统的红外特征信号得到很好的抑制。

隐身武器控制二

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新一代隐身武器应具有低声特征信号的隐身特点,以用来对抗性能和种类日趋完善的防御探测系统。飞行器作为主要武器系统之一,它的噪声主要由螺旋桨/旋翼的旋转和涡流噪声、发动机进气、排气、燃烧的噪声、机体空气动力尾流噪声、涡流噪声等声源组成。用于抑制可探测噪声级的常用声响特征信号减缩方法有:降低噪声级和改变噪声特性。具体是指降低声响频率范围内的声功率;修改噪声的频谱特性(幅值和频率)以增加噪声通过大气、大气-水界面和海里时的噪声衰减;对噪声采取遮挡和吸收措施。

隐身武器控制三

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随着隐身技术研究的不断深化和现代战争对武器提出的全天候作战要求,以往不是很重要的视频隐身也已提到日程上来,并日益得到重视。采用雷达隐身技术的美国F-117战斗轰炸机黑夜隐身性能好,但在白天,用肉眼/光学仪器就能看到这种以天空为背景的黑色飞机,而勿需雷达就能瞄准。为此,美国等发达国家极其重视视频隐身技术的研究,目前正在大力开展特殊照明系统、适宜的涂色、奇异的蒙皮、电致变色材料和烟幕伪装等视频隐身技术的研究工作。
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