飞行器隐身材料的发展与研究论文

隐身技术在2战后的上个世纪50年代就已经提出来了，发展也十分迅速，到上个世纪70年代后期，美国就完全突破隐身技术，最早在飞机上得到了使用，美国的B1；B2战略轰炸机都不同程度的使用了隐身技术，并且在冷战时期成了美国威慑前苏联的主要武器之一。隐身轰炸机在美国出兵科索沃和海湾战争中出尽了风头，它飞行在30000米高空，最高速度超过了3马赫，一般的巡航导弹都没有它飞得快，所以生存能力远胜于没有隐身能力的飞机。目前美国国内有B2轰炸机22架。当前各国在战斗机；大型舰艇；巡航导弹等武器上面都不同程度应用了隐身技术。隐身技术出了隐身气动或表面设计技术外，主要是应用了吸波涂层材料，能够最大程度的减少雷达波的反射，从而达到隐身的效果。最近在陆战武器，如坦克（英国）等武器上也应用了隐身技术。隐身并不是看不见，而是减少雷达反射面积，如美国最新装备的F－22战斗机，其雷达截面只有不到1平方米，隐身效果极佳。目前俄罗斯正在开发的苏－33；中国下一代歼－14等战机都是隐身战斗机。隐身技术大大提高了战机的生存能力，配合超视距雷达使用，可以在不进行格斗的情况下而击中对方，在加上现代飞机的作战半径大，速度机动性能优越，所以隐身战机是21世纪的主战空战武器无疑。隐身技术并不是对所有雷达没有感应，现在反隐身技术也已经被攻破了。我国已经开发出来无源相孔径雷达就可以探测到隐身战机。隐身是优势，但同时是劣势，比如未来的激光武器；粒子束武器；尤其是微波武器都是隐身飞机的克兴，如果隐身战机被无源雷达锁定，利用微波武器攻击，很快就会消融成液体，原因是它对微波的吸收几乎是100％的。

隐身技术的成熟对现代战争产生的影响是极其深远的，可以说，以后没有任何隐身能力的目标在战场上都将无法生存，只有隐蔽自己，才能更好地打击敌人。这将对未来的作战模式带来巨大的变化。信息优势将更加重要.强弱间的差距将进一步拉大。

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1．隐身技术的含义 隐身是个通用的术语，是控制目标的可观测性或控制目标特征信号的技巧和技术的结合。与隐身有关的术语还包括特征信号控制、降低雷达截面、特征信号互动、低可观测性、十分低可观测性等。目标特征信号是描述某种武器系统易被探测的一组特征，包括电磁（主要是雷达）、红外、可见光、声、烟雾和尾迹等6种特征信号。据统计，空战中飞机损失80~90%的原因是由于飞机被观测。降低平台特征信号，就降低了被探测、识别、跟踪的概率，因而可以提高生存能力。降低平台特征信号不仅仅是为了对付雷达探测，还包括降低被其它探测装置发现的可能性。隐身是通过增加敌人探测、跟踪、制导、控制和预测平台或武器在空间位置的难度，大幅度降低敌人获取信息的准确性和完整性，降低敌人成功地运用各种武器进行作战的机会和能力，以达到提高己方生存能力而采取的各种措施。 2．隐身技术和隐身武器系统发展历史 隐身技术和武器系统的发展可以分为探索阶段、发展阶段、应用阶段。 ①探索阶段（70年代以前） 飞机一出现，人们就企图降低它的可见光特征信号，后来，重点转变为反雷达探测。在第二次世界大战中，德国、美国和英国都曾尝试降低飞机的雷达特征信号。德国潜艇通气管采用过能够吸收雷达波的涂料。 60年代中期以后，一体化防空系统效能得到很大提高，提高飞机生存能力的重要性和迫切性变得异常突出，西方国家研究出了一些战术和技术对抗措施，并研制出U-2、A-12、YF-12、SR-71、D-21等具有一定隐身能力的飞机。但由于缺少提高生存能力的系统方法，更缺少支撑隐身的先进技术，所以还没有出现真正的隐身武器系统。 ②发展阶段（70年代至90年代初） 在采用降低特征信号以提高飞机生存能力的强烈需求推动下，提出了研制以降低雷达截面为主要目标的、实用的、真正的隐身飞机的要求；由于理论，以及计算机、电子、控制、材料技术的进步，以减小雷达截面为主要目标的实用的第一代隐身飞机——F-117 A“夜鹰”于1975年问世。美空军1981年开始发展第二代隐身飞机——B-2隐身轰炸机。 此外，F-16C、F/A-18C/D、B-1B等也采用了部分隐身技术，隐身技术还被推广到各种导弹、直升机、无人机、水面舰艇当中。潜艇的噪声以每10年降低10~20分贝的速度下降，世界上最好的核潜艇的噪声已经降低到90~100分贝，低于海洋环境噪声（115分贝）。 ③应用阶段（90年代以后） 第二代隐身飞机研制成功，第一、第二代隐身飞机多次参加军事行动，取得显著战果。开始研制第三代隐身飞机。隐身技术向导弹、舰艇、直升机、战车，甚至弹药、地面设备、服装和机场等领域推广和移植。。 美空军于1993年12月开始部署B-2隐身轰炸机，这是集低可观测性、高空气动力效率和大载荷于一身的第二代隐身飞机，采购数量为21架。 美空军于80年代开始设计F-22“猛禽”战斗机，1993年开始研制“联合攻击战斗机”，它们都属于第三代隐身飞机。 隐身飞机开始大量参加战斗是这个时期的一大特点。1991年海湾战争期间，美在海湾部署的43架F-117A隐身飞机出动了1271架次，攻击了伊拉克40%的战略目标。1999年6架B-2隐身轰炸机首次参加科索沃军事行动，共出动40架次，投下500枚“联合直接攻击弹药”，总重450吨。 3．隐身技术和武器系统发展的动力和基础 隐身技术和武器系统的出现是作战需求、理论、技术发展的综合结果。 迫切的作战需求。自从有了雷达，尤其是60~70年代一体化防空系统在阿-以冲突和越南作战中，使以色列和美国飞机遭受重创，突现了降低飞机的雷达截面，提高生存能力的重要性和迫切性。为了降低平台的易受攻击性，需要采取降低平台的特征信号；装备威胁告警装置；使用欺和支援性干扰、诱饵；一次性使用装置；选择适当的武器、战术；压制敌方威胁等措施。其中降低目标特征信号，即采取隐身措施对于提高生存能力具有重要作用。 雄厚的理论基础。1966年苏联学者发表的“在物理折射理论中的边缘波方法”论文，提出预测某种简单形状的物体如何散射或反射电磁辐射的方程，阐述了编制计算机软件来精确地计算某些两维结构雷达截面的方法。从此，人们有可能精确地预测雷达截面，从而设计真正的隐身飞机。后来许多国家进行雷达截面的分析研究与软件开发，为隐身武器系统的发展奠定了理论基础，使隐身技术的发展由经验型转变为以理论为基础。 先进的技术支撑。隐身飞行器的设计和操作需要大容量高速计算机；获取、传输、处理任务计划数据，进行大量计算以确定最佳飞行路线需要先进的计算机和先进雷达机载技术。先进的隐身材料制造和维护技术也是必不可少的支撑技术。这些关键技术支撑了隐身飞机的发展。【隐身衣】关于隐身衣的设想 衣服由无数小芯片组成，每个芯片有自己的处理器，并且可以调用所有人眼球的信息，可以成像，发光，散热，制冷，透气等。当穿着隐身衣的人出现的时候，衣服的每个芯片将观察者原来看到的影像(后边的物体)按照观察者的视觉信息在你的位置成像(距离因素也计算出来)；一些芯片模拟发光，将穿衣者产生的阴影效果出去(或抵消)；穿衣者周围空气由体温带来的影响也由芯片的制冷功能抵消；透气散热，这样隐身衣可将整个人体都包括(当然其他的物体披上芯片组成的衣服也可以实现隐身效果)…… 不易实现的因素：小芯片的功能使它的制作工艺不简单，信息库不够发达不能将所有人每天每时每刻的视觉信息都考虑到。隐身成为可能 美英两国科学家利用光学原理，成功地用它“隐身”了一个铜圆柱体。这一重大发现已被刊登在今天发表的《科学》杂志上。 这件“隐身衣”主要材料为金属和电路板材料的混合物，比如陶瓷或光纤合成物等等。这种材料吸收了特定的光线，人的肉眼是感受不到比较微弱的光线，就好像物体不存在一样。 这就像是海市蜃楼，在海市蜃楼中，热量引起光线变化，隐去了天空中出现的影像后面延伸的道路。隐身衣的设计者大卫-施伊格称：“我们创造了一个人造的海市蜃楼。它可以隐藏一些物体，让观察者从各个方向都无法察觉它的存在。” 这件“隐身衣”可以阻止探测物体的微波。像光线和雷达波一样，微波遇到物体时通常会反射回来，所以仪器就会发现这种物体，形成一个可以探测到的影子。 而隐身衣使用的特殊材料，可以让雷达波、光线或者其他的波绕过物体而不会反弹回来，进而达到不可视的效果。这就像是小河中的水流能够绕过一块平滑的岩石继续向前流去而不会反弹回来一样。 下一步要消灭“阴影” 不过这只是科学家“偷天换日”的第一步，今后科学家们还将对其进行改造和发展，从而制造出可以使人和其他物体“消失”的隐身衣。设计者称：“这个隐身衣只是二维的，而且还投下了一个小小的阴影。我们下一步是做出三维的隐身衣并消灭所有阴影。” 人们能够看到物体，是因为物体会将照射到其表面的光线分散开，并反射到人的眼睛里。这个隐身衣既可以减少光线的反射，同时也可以减少物体的影子。不过，目前两者还都没有完全被隐藏起来。 在理想情况下这两者可完全“消失”，人们无法察觉到“隐身衣”和它隐藏物体的存在。 设计者称：“目前，我们只是使物体的影子和它反射的光线不易被人眼发现。这意味着它的背影仍然能够看得见，只不过是变暗了。今后我们还要改进它的结构，让它成为彻底的隐身衣。”设计者还补充说，人们甚至可以想像这种材料能够隐藏声音，不会产生震动。 开发成功有可能 中科院物理研究所光物理实验室研究人员告诉本报记者说，根据物理学界此前对隐身材料的研究和应用来看，开发出文中这种可以隐藏物体的“隐身衣”还是有可能的。 光物理学上的“隐身”是指在物体表面涂上一层特定材料，通过吸收其对应的特定波长，从而达到无法探测的效果。此前，这种光学原理已经在军事上被广泛运用。 比如在飞机或者潜艇上涂上可以阻断红外线的材料，雷达就很难探测到它们的存在。 不过，这种使可见光“隐身”的实际应用此前并不多见。由于红外线具有更好的保密效果，目前利用比较广泛的多为红外线的隐身技术。 由于可见光中包含多种波长的光线，因此如果找到能够吸收各种波长光线的材料绝非易事。因此，科学家开发出让人类实现隐身的神奇斗篷尚需时日。 日本“隐身衣”视觉伪装 2004年，日本东京大学教授推出了一款宽大外衣，人们只需穿上这件外衣，就可以让人“难以辨认”。 事实上，这款名为“隐身衣”的发明并非是真正的隐身，它只是利用“视觉伪装”而达到让人无法辨明的目的。 它是由回射性物质构成，具体的做法是在整个衣服上涂上了一层回射性物质，衣服上还装配了照相机。 原理是将衣服后面的场景由摄影机拍摄下来，然后将图像转换到衣服前面的放映机上，再将影像投射到由特殊材料制成的衣料上。 这套技术吸引了军事专家的极大注意，他们对是否能开发出一种帮助部队隐身的技术很感兴趣。 俄“隐身衣”使静止物隐形 俄罗斯乌里扬诺夫斯克州立大学加多姆斯基教授称已经发明出了一种特殊的“隐身衣”，并且申请了专利。 加多姆斯基教授发现，一个物体只要覆盖上一种由黄金胶体粒子制造的“特殊外衣”，就可以达到隐形的效果。 研究人员相信，像飞机和太空船这样的大型物体，只要涂上了这种特殊物质，将能够从雷达屏幕前“消失”。

隐形技术俗称隐身技术，准确的术语应该是“低可探测技术”。即通过研究利用各种不同的技术手段来改变己方目标的可探测性信息特征，最大程度地降低对方探测系统发现的概率，使己方目标，己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。隐形技术是传统伪装技术的一种应用和延伸，它的出现，使伪装技术由防御性走向了进攻，由消极被动变成了积极主动，增强部队的生存能力，提高对敌人的威胁力。隐身技术的成熟对现代战争产生的影响是极其深远的，可以说，以后没有任何隐身能力的目标在战场上都将无法生存，只有隐蔽自己，才能更好地打击敌人。这将对未来的作战模式带来巨大的变化。信息优势将更加重要.强弱间的差距将进一步拉大。隐身技术大大提高了战机的生存能力。最近在陆战武器，到上个世纪70年代后期，最高速度超过了3马赫，隐身效果极佳，一般的巡航导弹都没有它飞得快，利用微波武器攻击。 隐身技术并不是对所有雷达没有感应，美国就完全突破隐身技术，美国的B1，能够最大程度的减少雷达波的反射；B2战略轰炸机都不同程度的使用了隐身技术，速度机动性能优越，如果隐身战机被无源雷达锁定；粒子束武器；尤其是微波武器都是隐身飞机的克兴。隐身技术出了隐身气动或表面设计技术外；大型舰艇；巡航导弹等武器上面都不同程度应用了隐身技术，如坦克（英国）等武器上也应用了隐身技术，原因是它对微波的吸收几乎是100％的，主要是应用了吸波涂层材料，其雷达截面只有不到1平方米，它飞行在30000米高空。可以预见，隐身兵器和作战平台将会有较大的发展，并逐步实现全天候、全天时、多功能的隐身，“隐身战场”正在形成之中。隐身机理推陈出新 在传统的隐身外形、隐身材料、隐身结构等技术研究基础之上，各国都在不断探索新的隐身机理。