雷達波隱身涂料的研究現(xiàn)狀和前景

董宏偉

（江西理工大學 材料科學與工程學院，江西 贛州341000）

0 引言

隨著軍事高技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界各國防御體系的探測、跟蹤、攻擊能力越來越強，在立體化、多維化的現(xiàn)代戰(zhàn)場上,如果不能有效地隱蔽自己，就可能出現(xiàn)先遭難的結(jié)局。

在目前軍事探測系統(tǒng)中，雷達是最主要的探測手段[1-2]，其發(fā)展迅速，分辯率越來越高，已成為間諜衛(wèi)星的重要探測儀器。因此，在國防體系中雷達目標特征信號控制是各國隱身技術(shù)研究的重點實現(xiàn)且標隱身技術(shù)，方法主要是外形隱身技術(shù)和材料隱身技術(shù)。外形隱身技術(shù)容易使目標的結(jié)構(gòu)性能劣化，而采用隱身材料技術(shù)相對簡單易行。隱身材料按其應用形式可分為結(jié)構(gòu)型隱身材料和涂覆型隱身材料。由于涂料具有使用方便，對武器裝備的外形不需任何改動，對設計不提要求，可制成隱身網(wǎng)或隱身罩等優(yōu)點。因而雷達隱身涂料在現(xiàn)代隱身技術(shù)中具有廣闊的發(fā)展前景。

1 雷達隱身涂料研究現(xiàn)狀

雷達隱身涂料實質(zhì)上是一種功能性高分子復合涂料，能夠吸收、衰減入射的電磁波，具有將電磁能轉(zhuǎn)換成熱能而耗散掉或使電磁波因干涉而消失的功能，在裝備表面涂覆雷達吸波涂料能夠有效降低目標的雷達散射截面(RCS)。目前雷達吸波涂料技術(shù)正向薄涂層、寬頻帶和高效能方向發(fā)展，呈現(xiàn)出多類吸波涂料共同發(fā)展的良好局面。

1.1 鐵氧體吸波涂料

鐵氧體系列吸波涂料主要應用的吸收劑是六角晶系鐵氧體和尖晶石型鐵氧體[3]。其吸波機理是自然共振，即在不外加恒磁場的情況下，由入射交變磁場的角頻率和晶體磁性的各向異性等效場決定的本征頻率相等產(chǎn)生進動共振，從而大量吸收電磁波能量。目前已研制并廣泛應用的有 Ni－Zn、Li－Zn、Ni－Cd、Mg－Cu－Zn 鐵氧體等[4]。

日本在研制鐵氧體吸波涂料方面處于世界領(lǐng)先地位，所研制的一種雙層結(jié)構(gòu)吸波涂料，在1-2GHz，雷達波反射率衰減可達20dB。同時，國內(nèi)鐵氧體吸波涂料在8-18GHz頻率范圍內(nèi)，全頻段雷達波反射率衰減為10dB，面密度約5kg/m2，厚度約2mm[5]。

1.2 納米吸波涂料

納米材料粒子由于粒徑極小，比表面積大，處于表面的原子比例增大，增強了活性，在電磁場作用下，原子、電子運動加劇，促使磁化，使得電磁能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，增加對電磁波的吸收。同時納米粒子具有較高的矯頑力，可引起大的磁滯損耗。將納米材料作為吸收劑制成涂料，易于實現(xiàn)高吸收、涂層薄、重量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等要求，是一種非常有發(fā)展前景的高性能、多功能吸波涂料。

美國研制了一種“超墨粉”吸波涂料，對雷達波的吸收率可達99%。法國研制成功一種寬頻譜微波吸收涂層，該涂層由粘結(jié)劑和納米級微粉填充材料構(gòu)成，具有良好的磁導率，在50MHz-50GHz頻率范圍內(nèi)吸收性能較好。有人采用化學法成功制備了FeB超細非晶合金顆粒，這種納米顆粒具有較大的磁損耗，是一種有應用潛力的吸波材料[6]。

1.3 導電高分子吸波涂料

導電高分子吸波涂料主要是利用某些具有共軛主鏈的高分子聚合物，通過化學或電化學方法與摻雜劑進行電荷轉(zhuǎn)移作用來設計其導電結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)阻抗匹配和電磁損耗，從而吸收雷達波[7]。為了擴展寬吸收頻帶，通常要加入對導磁率沒有影響的磁損耗型添加劑，但對提高吸收率和展寬頻帶有明顯效果。

目前，國外新研究方向有以碘經(jīng)電化學或離子注入法摻雜的聚苯乙炔、聚乙炔以及聚苯胺、聚苯硫、聚噻吩等導電高聚物吸波涂料[8]。

1.4 金屬微粉吸波材料

金屬微粉吸波材料主要以磁性金屬微粉為主，包括羰基鐵粉、羰基鎳粉、鈷鎳合金粉等。金屬微粉吸收劑對雷達波具有強損耗吸收，其損耗機制主要歸于鐵磁共振吸收和渦流損耗。金屬微粉吸波材料具有微波磁導率較高、溫度穩(wěn)定性好(居里溫度高達770K)、電磁參數(shù)可調(diào)等特點，它通過磁滯損耗、渦流損耗等吸收損耗電磁波。目前，金屬微粉吸波材料已廣泛應用于隱身技術(shù)，但金屬微粉抗氧化、耐酸堿能力差；介電常數(shù)較大，低頻段吸收性能較差。

1.5 放射性同位素吸波涂料

在涂料中加入放射性同位素，如Po210等，利用其放出的高能射線使目標附近的局部空間產(chǎn)生等離子屏，形成含有大量自由電子并與自由空間相匹配的等離子體區(qū)?？梢晕障喈攲掝l帶的電磁波并且該涂料具有吸收頻帶寬、反射衰減大、使用周期可控制、施工簡便、能承受高空高速飛行時的氣動影響、使用壽命長等優(yōu)點。但該涂料使用放射性同位素材料，其應用仍受到一定的限制。

1.6 稀土吸波涂料

稀土元素吸波涂料是新開發(fā)研制的一類吸波涂料，其以稀土磁性材料為吸收劑。另外，稀土元素常作為添加劑加在其它吸波涂料中，用以調(diào)節(jié)吸波材料的電磁參數(shù)。

另外，各國還研制出視黃基席夫堿鹽吸波涂料、耐高溫陶瓷吸波涂料、手征性吸波涂料等新型隱身吸波涂料，為今后新型吸波材料的開發(fā)提供了新思路。

2 雷達隱身涂料的應用

目前，由于雷達隱身涂料使用方便靈活、可調(diào)節(jié)、吸收性能好等優(yōu)點而受到世界上許多國家的重視，部分隱身工事以及幾乎所有的隱身武器系統(tǒng)上都使用了雷達隱身涂料。

雷達隱身涂科的發(fā)展使得隱身武器系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展，并在近十年的局部戰(zhàn)爭中充分發(fā)揮了武器設備的有效的突防能力和攻擊作用，其最重要的應用是生產(chǎn)各類隱身的偵察機、戰(zhàn)斗機、巡航導彈等。如美國的F-22隱身戰(zhàn)斗機、AGM-129戰(zhàn)略巡航導彈，俄羅斯的T-50隱身戰(zhàn)斗機，中國研制的J-20隱身飛機等。另外，各國還成功地將涂覆型吸波材料應用于艦船，如美國的“阿利·忻克”級宙斯盾驅(qū)逐艦、英國的“海幽靈”戰(zhàn)艦等。另外，隱身涂料還應用于坦克，如T-80主戰(zhàn)坦克、MII3裝甲輸送車等以及隱身汽車、隱身導彈發(fā)射車等。各國還計劃將雷達隱身涂料應用于隱身機庫、隱身帳篷以及士兵隱身作戰(zhàn)服上。

3 結(jié)束語

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，未來戰(zhàn)場上的各種武器系統(tǒng)面臨著嚴重的威脅，隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)生存能力和突防能力的有效手段，受到世界各軍事強國的高度重視。多頻段、寬頻帶、多功能、輕質(zhì)、薄厚度是當前隱身吸波材料的研究目標。其中納米隱身涂料以及智能型隱身涂料是今后雷達隱身材料的主要發(fā)展趨勢。因此，具有前瞻性和創(chuàng)新性的新一代隱身吸波材料，是我國國防現(xiàn)代化的急需的關(guān)鍵材料，其經(jīng)濟和社會意義是顯而易見的。我們必須密切注視國外該領(lǐng)域研究動態(tài)，為我們軍事目標、武器裝備等進行隱身提出重要課題，同時積極開展我國隱身材料的研究，對于提高我國的國防實力具有十分重要的意義。

［1］阮穎鋒.雷達截面與隱身技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2000.

［2］李業(yè)惠，等.面向二十一世紀的世界軍事技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究[M].總裝備部情報研究所，1999.

［3］姚學標,胡國光,尹平,等.平面六角晶系鐵氧體混合材料涂層的優(yōu)良吸波特性[J].功能材料,2001.

［4］李蔭遠,李國棟.鐵氧體物理學[M].北京：科學出版社,1978.

［5］王海泉,陳秀琴.吸波材料的研究進展[J].材料導報,2003.

［6］于仁光,喬小晶,張同來.新型雷達波吸收材料研究進展[J].兵器材料科學與工程,2004.

［7］朱緒寶，等.隱身技術(shù)的發(fā)展狀況與趨勢[J].中國航天，1993(4).

［8］劉東暉,黃微波,劉培禮.艦船用吸收雷達波涂料[J].涂料工業(yè),1999,7：37-40.

［9］羅發(fā).高溫吸波材料的制備及性能研究[D].西安：西北工業(yè)大學,2001.