飞机涂料

飞机隐身涂料总结为达到某种防护要求，需在飞机表面涂上一层特殊材料，以达到某种防护要求，这就是飞机涂装。

飞机涂装使用的都是高新技术的特种涂料，根据涂料的使用部位和防护效果不同，军用飞机涂料的种类大致可分为：飞机蒙皮涂料、隐身涂料、迷彩涂料、隔热降噪阻尼涂料、、高温部位耐温涂料、抗静电涂料、阻燃涂料、耐油涂料、防火涂料、耐磨防滑涂料等。

近年来，为了提高飞机在战斗中生存几率，飞机涂装和标识的空中低可视化日益受到重视，我国的新型作战飞机也已经开始使用全新的低可视度涂装，其中就包括歼-16战机，此战斗机除了采用灰色来代替原来的彩色标识，还采用了灰色哑光涂料，进一步降低在空中的可视度，提高“目视隐身”能力。

战斗机在执行任务时，不仅需做到目视隐身，还需做到不被雷达、红外线、光电观测到。

目前，针对不同的探测设备可将涂料可分为雷达隐身涂料、红外隐身涂料、可见光隐身涂料、激光隐身涂料、声纳隐身涂料和多功能隐身涂料。

雷达隐身涂料雷达隐身技术的研究主要集中在结构设计和吸波材料两个方面，雷达吸波涂料主要由吸收剂与粘结剂体系组成,是一种功能性涂料，能够吸收、衰减入射的电磁波,具有将电磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的功能。

在装备表面涂覆雷达吸波涂料能够有效降低目标的雷达散射截面(RCS)。

雷达吸波涂料的原理有干涉作用和吸收作用，干涉作用是将入射的电磁波分为两部分，一部分从吸波层表面反射，另一部分透过吸波层厚经底层反射后再穿过吸波层射出来。

若经底层反射的波与吸波层表面反射的波相位正好相反，两段波便可发生干涉而减弱。

吸收作用是指材料吸收电磁波从而减弱电磁波的反射作用。

雷达吸波涂料需满足两种要求，一是电磁波入射到材料上时能最大限度地进入到材料内部，二是进入材料内部的电磁波能迅速地被衰减掉。

吸波涂料主要有以下几类：铁氧体系列吸波涂料：铁氧体吸波涂料就是在涂料中加入铁氧体，如锰锌、镍锌、锂锌、锂钛等不同系列组合，铁氧体系列吸波涂料主要应用的吸收剂是尖晶石型铁氧体和六角晶系铁氧体，是一种比较成熟的技术，已在隐身领域获得大量应用。

其吸波机理是自然共振,即在不外加恒磁场的情况下,由入射交变磁场的角频率和晶体磁性的各向异性等效场决定的本征频率相等产生进动共振,从而大量吸收电磁波能量。

这类吸波涂料面密度较大、温度稳定性较差,但同时具有较好的频率特性,在低频拓宽频带方面具有良好的应用前景，世界各国研究人员都开展了大量的研究工作。

羰基金属微粉吸波涂料：羰基金属微粉吸波涂料的主体吸收剂为具有磁性的羰基金属微粉,主要包括羰基铁、羰基镍和羰基钴等，粒度一般为0.5～20μm。

这种吸波涂料的损耗机理主要为铁磁共振吸收，具有较大的磁损耗角,以涡流损耗、磁滞损耗、剩余损耗机制衰减和吸雷达波。

羰基金属微粉同时具有自由电子吸波和磁损耗，因而从理论上讲，比铁氧体具有更好的吸波性能，但是存在以下缺点：抗氧化、耐酸碱能力差，低频段吸收性能较差，密度较大，吸收剂体积占空比一般大于50%。

纳米吸波涂料：纳米吸波涂料具有良好的吸波特性，同时具有宽频带、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点，是当前各军事强国研究的热点。

纳米吸收剂的界面效应、量子尺寸效应，产生磁滞损耗、界面极化、多重散射及分子分裂能级激发等的吸波机制。

因此纳米吸波涂料是一种非常有发展前景的功能涂料。

导电高聚物吸波涂料：近年来，研究发现导电高聚物具有比重轻、电磁参数可调、稳定性好等优点，通过改变高聚物吸收剂的主链结构、掺杂剂的性质与浓度,能够使其电导率在绝缘体、半导体和金属导体之间变化。

导电高聚物吸波涂料主要利用某些高聚物吸收剂所具有的共轭π电子与高分子电荷转移络合物之间的作用，实现在特定雷达波段的阻抗匹配和电磁损耗。

研究的重点是视黄基席夫碱及其络合物,特别是芳香族的对苯二胺席夫碱和脂肪族的乙二胺席夫碱,吸收频带较宽。

视黄基席夫碱盐是一种含有碳-氮双键结构的有机高分子聚合物，具有很强的极性,雷达波被这种盐吸收时，能量可迅速转变为热能耗散掉。

某种特定类型的盐可吸收特定波长的雷达波，通过对不同的视黄基席夫碱盐进行改进和组合，可实现较宽频带的电磁波吸收。

目前，国外新研究方向有以碘经电化学或离子注入法掺杂的聚苯乙炔、聚乙炔和聚对苯撑-苯并双噻唑以及聚吡咯、聚苯胺、聚对亚苯、聚苯硫、聚噻吩等导电高聚物吸波涂料。

多晶铁纤维吸波涂料：多晶铁纤维包括铁纤维、镍纤维、钴纤维及其合金纤维，有独特的形状特征和复合损耗机理(磁损耗和介电损耗)，具有重量轻(面密度小于2kg/m2)、频带宽等优点。

通过调节纤维的长度、直径及排列方式,易于调节吸波涂料的电磁参数。

多晶铁纤维在微波低频段的吸波性能尤为突出,当纤维含量仅为10%(体积分数)时，厚度为3mm的涂层在1～2GHz内吸收率大于7d，而当纤维含量增加到20%时，其吸收率高达50dB。

在吸波涂层中也经常加入各种导电纤维,如铜纤维、碳纤维等,其主要作用是作为偶电极存在，通过与入射电磁场的相互作用，引起能量的吸收和辐射，从而提高涂层的吸波性能，降低涂层厚度与重量，拓宽吸收频带。

红外隐身涂料外隐身是利用热抑制、屏蔽、低发射率等手段降低目标红外辐射强度和特性的技术。

红外隐身涂料通过涂覆的方式覆盖在目标表面来弱化目标的红外特征辐射信号，从而有效降低目标被发现与识别的概率。

红外隐身涂料主要由载体黏合剂、粉体填料以及添加剂组成。

其中载体黏合剂使涂料牢固地贴合在基体表面，起到保护填料的作用，而粉体填料在提高涂层红外隐身性能方面起主要作用黏合剂：黏合剂是红外隐身涂料的主要成膜物质，其自身性质能够在很大程度上影响涂料的红外隐身性能。

因此要降低涂料的红外发射率，低发射率黏合剂的研制是非常重要的课题。

研究表明，涂料对红外辐射的吸收与发射至少有60%取决于所使用黏合剂的性质。

红外隐身涂料的黏合剂要具备3个基本条件：一是具有较高的红外透过性，即在红外波段保持透明以体现填料的光学性能；二是与填料相容性较高，以保证在工作环境中填料的红外特性不变；三是同基材的黏结性较强，能够保持稳定的机械性能及耐腐蚀性[8]。

目前常见的黏合剂分为有机黏合剂和无机黏合剂两类。

填料：填料是影响红外隐身涂料性能的关键因素。

常用的黏合剂红外发射率较高，需要通过向体系中加入低发射率填料来降低整个涂层的发射率。

红外隐身涂料中使用的填料应在红外波段有较低的发射率，在近红外波段有较低的吸收率，并且能够与雷达、可见光和激光等波段的隐身要求互相兼容。

通过加入填料可以有效降低涂料的红外发射率，通过控制填料的散射率和粒径可以将黏合剂吸收波段的辐射有效地散射掉，其中鳞片状填料通过形成连续的薄层减少其下树脂吸收入射光的透射。

红外隐身涂料研究领域常用的填料包括金属填料、半导体填料、着色填料和相变微胶囊填料。

我国在红外隐身方面的起步较晚，各项研究大都处于摸索阶段，达到红外隐身涂料的实用化还需要投入更多的时间与精力。

结合红外隐身涂料的研究进展，红外隐身涂料的发展趋势体现在以下三个方面：开发新型多频段兼容隐身材料、低发射与控温复合涂料的研发、多种材料综合运用提高隐身性能。

可见光隐身涂料可见光隐身涂料又称视频隐身技术，弥补了雷达隐身和红外隐身的不足，它针对人的目视、照相、摄像等观测手段而采取的隐身技术，其目的是降低飞机本身的目标特征，较少目标与背景之间的亮度、色度和运动的对比特征，达到对目标视觉信号的控制，以降低可见光探测系统发现目标的概率。

可见光隐身涂料通常采用迷彩的方法使飞机隐身，如保护迷彩、仿造迷彩、变形迷彩。

一种可见光隐身是伪装遮障，遮障可模拟背景的电磁波辐射特性，使目标得以遮蔽并与背景相融合，是固定目标和运动目标停留时最主要手段，而迷彩涂料是这种技术应用的重要组成。

总而言之，可见光隐身涂料应用广泛，使用方便、经济，是飞机隐身涂料发展中比较成熟的技术。

激光隐身涂料激光隐身过程与雷达隐身过程相类似，主要是降低目标表面的反射系数，减小激光探测器的回波功率，降低激光探测器的性能，使敌方不能或难以进行激光探测，以达到激光隐身的目的。

从微观能量上看，物质对激光的吸收过程是物质与电磁波的作用过程，在此过程中，光子的能量转化为电子的动能、势能，或分子（原子）的振动能和转动能。

实现激光隐身技术的途径主要有外形技术和材料技术，其中外形技术是通过目标的非常规外形设计降低其雷达散射截面（LRCS）；而材料技术是采用能吸收激光的材料或在表面上涂覆吸波涂层使其对激光的吸收率大，反射率小，以达到隐身的目的。

因为外形设计只能散射30%左右的雷达波，且很难找到LRCS与气动力学俱佳的外形，因此要彻底解决隐身问题，还是要靠隐身材料来实现。

激光隐身材料主要包括激光吸收材料、导光材料、透射材料三大类型。

其中透射材料是让激光透过目标表面而无反射。

从原理上，透光材料后应有激光光束终止介质，否则仍有反射或散射激光存在。

导光材料是使入射到目标表面的激光能够通过某些渠道传输到其它方向去，以减少直接反射回波。

这两种隐身功能材料作为激光隐身材料，实现难度较大。

随着多波段探测和制导技术的不断发展，隐身技术对涂料的要求除了红外与雷达外，还应包括涂料的可见光性、激光波吸收性能等。

因此，探索新技术、新方法、积极开展新的隐身机理和新型多功能隐身材料的研究，特别是新型涂敷行多功能、多频谱兼容的隐身材料是新的研究热点和难点。

目前，不少科研人员也在积极探索新型的隐身涂料。

这其中，出现了多频段吸波材料、纳米涂层材料、手性吸波材料、导电高聚物材料、等离子隐身涂料等等。

无论哪种隐身材料，今后的发展趋势都向着质轻、带宽、高效、耐久的方向发展。

而且，随着多模技术的发展，传统具有单一隐身功能的材料已经无法同时躲避多种探测手段的围攻，因此多波段兼容的隐身材料也是未来的发展趋势。