激光隐身技术的应用与发展分析

总第２２９期２０１３年第７期舰船电子工程Ｓｈｉｐ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．３３Ｎｏ．７１２激光隐身技术的应用与发展分析＊李国柱（海军装备部西安军事代表局　西安　７１００５４）摘　要　激光隐身技术在现代战争中发挥着越来越重要的作用。

论文介绍了激光隐身技术的发展历程以及装备的研制、改进情况，指出了在现代战争中发展激光隐身技术的优势和重要性，重点探讨了几种激光隐身技术的性能及其特点，最后论述了激光隐身技术的发展动向与分析。

关键词　激光隐身技术；动向；分析中图分类号　ＴＮ９７ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２－９７３０．２０１３．０７．００４Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ａｖｉｏｎｉｃｓ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｆｏｒｅｉｇｎ　ＣｏｕｎｔｒｉｅｓＬＩ　Ｇｕｏｚｈｕ（Ｘｉ’ａｎ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｎａｖａｌ　Ａｒｍａｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎ　７１００５４）Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｌａｓｅｒ　ｓｔｅａｌｔｈ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｌａｙｓ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｒ　ｔｏｄａｙ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　ｓｔｅａｌｔｈｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｂｒｏａｄ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｓｏｍｅ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｅｖｅｒａｌｌａｓｅｒ　ｓｔｅａｌｔｈ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｓｅｅｋｅｒｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　ｓｔｅａｌｔｈ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ｌａｓｅｒ　ｓｔｅａｌｔｈ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｒｅｎｄ，ａｎａｌｙｓｉｓＣｌａｓｓ　Ｎｕｍｂｅｒ　ＴＮ９７１　引言激光隐身是通过减少目标对激光的反射信号，使目标具有低可探测性。

其主要出发点是减少目标的激光雷达散射截面（ＬＲＣＳ）和激光反射率。

ＬＲＣＳ综合反映了激光波长、目标表面材料及其粗糙度、目标几何结构形状等各种因素对目标激光散射特性的影响，是用于表征目标激光散射特性的主要指标，也是最重要的目标光学特性指标之一，在激光测距机、激光制导武器、激光雷达等激光测量系统的论证设计、性能评价中有广泛应用。

本文就激光隐身技术、隐身兼容性、隐身应用、发展分析等，作进一步的研究和探讨。

２　激光隐身技术激光隐身技术采取的主要手段有外形技术和材料技术，外形技术主要是通过改变目标的几何外形，以减小其激光散射截面。

材料技术主要在激光隐身材料的设计及制备方面，设计出具有高吸收、低反射的材料体系，并制备出吸收性能好的隐身材料。

２．１　外形隐身外形技术在飞机的隐身技术中应用比较多，其途径和方法通常有以下几种：１）消除可产生角反射效应的外形组合。

飞机的机翼、机尾和机身之间的组合都是能产生角反射器效应的部位，可采用翼身融合体结构、Ｖ型尾翼和倾斜式双立尾结构的方法。

美国的Ｆ－１１７改进型战斗机就具有机翼机身均匀过渡的结构，具有宽的加厚的中段和相对短的外翼，没有垂直尾翼，有效地增强了隐身能力。

２）用平板外形代替曲边外形。

激光散射截面的大小与目标的几何面积直接有关。

对两个投影面积相同的物体，平板的散射截面积比球体小四个数量级。

因此可将飞机的机身、短舱等处向扁平方向压缩，做成近似三角形机身。

例如美国的“黑星”无人驾驶隐形侦察机，有细长的机翼平面结构，不仅有较好的空气动力学性能，而且使其激光截面积减小，具有正面隐身能力，可大大减小被发现和跟踪的可能性。

３）变后向散射为非后向散射。

采用倾斜式双立尾对付侧向入射光；采用后掠角和三角翼结构对付正前方入射光，这样减少前方和侧向的激光反射截面。

４）用边缘衍射代替镜面反射。

尽量使机上可造成镜面反射的部分平滑，使之形成边缘衍射而无强反射，减弱回波信号。

５）缩小飞机尺寸。

设计时尽量缩小飞机尺寸，当采用高密度燃油及适应这种燃油的发动机时，就可以在不增加飞机尺寸的前提下提高航程。

６）减少散射源数量。

可采用一些柔性薄膜将舱盖周围、浮动表面与固定表面间的空隙遮挡起来，或使飞机的机翼接近最低限度的气动布局。

２．２　材料隐身按激光隐身材料的隐身机理来分主要有吸收材料、导光材料、透射材料，其中吸收材料应用最为普遍。

＊收稿日期：２０１３年１月５日，修回日期：２０１３年２月１８日作者简介：李国柱，男，工程师，研究方向：飞机航电系统。

１）吸收材料。

激光吸收材料（ＬＡＭ）的作用在于对激光有强烈吸收从而减小激光反射信号或改变激光频率。

吸收材料按材料的成型工艺和承载能力分为涂覆型和结构型。

现在各国采用的激光材料隐身技术主要有：（１）涂覆型。

降低目标对激光的后向散射。

如利用涂料降低目标表面的光洁度，或在目标表面涂覆吸收材料，使目标反射信号强度减弱；或采用激光伪装隐身网，可在网上涂覆吸收激光的涂料；因为伪装隐身网价格低廉、使用方便、工艺稳定、易于批量生产且可实现多频谱隐身功能，国际上正大力发展此种材料。

（２）结构型。

将结构设计成吸收型的多层夹芯，或把复合材料制成蜂窝状，在蜂窝另一端返回，这样既降低了反射激光信号的强度，又延长了反射光的到达时间。

２）其它隐身功能材料。

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。

３　隐身兼容性激光隐身要求材料要有尽可能低的反射率，而同时红外隐身要求材料要有尽可能低的发射率，这样激光隐身和红外隐身就不可避免地成为了一对矛盾体，故两者协调很重要。

而且，采用多频谱隐身材料是无法协调此矛盾的。

通常是在涂敷红外隐身涂料或多波段兼容隐身涂料的基础上对激光反射采取一些补救措施。

如采用对抗激光的方法，如发射烟幕弹等；还有一种方法是牺牲局部范围的红外隐身，就是使涂料在１．０６μｍ／１０．６μｍ附近出现较窄的低反射率带，而其他波段均为低辐射，以此来达到对激光的隐身，同时又要对红外隐身的影响不大。

这一方法要求低反射带尽可能窄，因而也成了该方法的难点。

理想状态的激光／红外隐身涂层应在１．０６μｍ和１０．６μｍ具有极低的反射率，而在其他红外波段则具有尽可能高的反射率。

１）激光隐身涂料与可见光隐身的兼容。

可见光一般指波长为０．４～０．７８μｍ的光线，可见光隐身涂料也称为迷彩涂料，它的作用是使目标与背景的颜色协调一致，使敌方难以辨识，故选用适当的迷彩颜料进行配色是可见光隐身涂料的关键。

激光隐身涂料主要是以降低激光反射率为目标，其对光的作用范围和可见光隐身涂料不同，因此需要对激光隐身涂料进行适当的配色处理，以使得其同时实现可见光隐身的兼容。

２）激光隐身与雷达波隐身的兼容。

雷达波长范围很宽，从１００ＭＨｚ～３０００ＧＨｚ都是雷达波的范畴，其中２～１８ＧＨｚ的雷达应用比较广泛，然而由于３０～３００ＧＨｚ的毫米波雷达在大气中存在几个损耗较小的“窗口（３５ＧＨｚ、９４ＧＨｚ、１４０ＧＨｚ、２２０ＧＨｚ）”，所以其在军事上的应用正越来越受到重视。

雷达波隐身技术主要有两个方面，一是外形技术，二是雷达隐身材料，目标通过合理的外观设计，并应用雷达波隐身材料便可达到目标对雷达波隐身的目的。

就雷达波隐身涂料来说，其目的就是降低目标表面的雷达波反射率。

激光隐身涂料的目的是降低目标在１．０６μｍ以及１０．６μｍ处的反射率，因此激光隐身涂料与雷达波隐身涂料并不矛盾。

可采用多频段吸收剂应用于涂料中解决，其难点在于寻求具有宽频带吸收的涂料用吸收剂，如能制得宽频带吸收剂，激光隐身与雷达隐身的问题就可迎刃而解。

对于近红外激光隐身涂料，可利用近红外激光隐身涂料对毫米波的透明性，将激光隐身涂料涂敷到毫米波隐身涂层表面，制备毫米波与激光复合隐身涂层。

３）激光隐身与红外隐身的兼容。

红外探测指的是利用波长在３～１５μｍ的红外辐射特征进行探测的方法，考虑到大气层对红外线的吸收，红外探测器的实际工作波段为３～５μｍ和８～１４μｍ，其热成像技术在军事领域已经得到广泛的应用。

随着红外侦察、探测、制导和热成像处理技术的发展，反红外探测隐身技术也越来越重要，它是通过抑制目标的红外辐射，或改变目标的热形状，从而达到目标与背景的红外辐射不可区分的一门技术。

４　隐身应用广泛随着技术的进步，激光隐身术将在其他常规武器中得到越来越广泛的应用。

目前美国的隐身兵器居世界领先地位，俄、英、法、德、日和瑞典等国也在积极发展。

我国在此方面也已经开始了针对性的研究，据报道，国内激光隐身涂料对１．０６μｍ波长的激光吸收率已高达９５％以上。

目前，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是研究的重点，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。

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，已基本上研制出１．０６μｍ激光与８～１４μｍ红外波段的复合隐身涂料。

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。

由实验分析可知，激光隐身涂料对雷达波的透波性能良好，并且厚度很小约为０．１ｍｍ，可以将其涂敷于雷达吸波材料表面，从而实现激光与雷达复合隐身。

５　发展分析激光隐身材料的发展趋势：新型多波段隐身材料、多波段隐身、增强材料的激光吸收率、进行材料兼容性研究、提升材料的实用性等。

１）新型多波段隐身材料。

单一的隐身材料已不能满足现代战争的隐身需要，随着各波段先进探测设备的应用，隐身材料正朝着能够兼容米波、厘米波、毫米波、红外、激光等多波段电磁波隐身的多频谱隐身材料方向发展。

国外已经对这项工作展开了一系列的研究。

目前国外先进的多功能隐身材料在可见光、近红外、远红外、８ｍｍ和３ｍｍ五波段一体化方面取得较大进展。

例如，德国研制的半导体多功能隐身材料在可见光范围有低反射率，在热红外波段有低辐射率，在毫米波段有高吸收率。

这种涂层可同时对抗可见光、近红外、激光、热红外和雷达的威胁。

２）多波段隐身的新理论、新方法。

雷达与激光复合隐身可以通过新概念的外形设计，减小武器的激光散射截面来实现。

随着光电探测技术的迅速发展，武装目标将不得不同 （下转第２１页）［３］高秀亭．基于粒子系统的火焰和烟花实时模拟技术研究［Ｄ］．苏州：苏州大学研究生院，２０１１．［４］黄柏刚．船舶导航雷达模拟器中雨雪回波图像的研究［Ｄ］．大连：大连海事大学研究生院，２００９．［５］吴进，刘文浩，谢韬．Ａｎｄｒｏｉｄ平台粒子系统构建［Ｊ］．成都：计算机光盘软件与应用，２０１２（０８）．［６］王少伟，陈晓青．影视特效粒子系统研究［Ｊ］．上海：软件导刊，２０１２，１１（４）．［７］梁忠先．３ＤＳＭＡＸ粒子系统初探［Ｊ］．天津：天津职业院校联合学报，２０１２：１４（５）．［８］杨青．基于粒子系统的动态模拟真实感研究与实现［Ｄ］．西安：西安电子科技大学，２０１０．［９］严芳．粒子系统及其ＳＰＨ方法应用的研究与实现［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００６．［１０］张芹，吴慧中，张健．基于粒子系统的建模方法研究［Ｊ］．计算机科学，２００３，３０（８）．［１１］薛菲，张荣国，陈大川，等．基于粒子系统的雪景模拟算法研究与实现［Ｊ］．计算机与数字工程，２０１１（６）．［１２］赵欣，李凤霞，战守义．基于粒子系统的舰船航迹仿真［Ｊ］．计算机工程，２００８（０８）：３４（１５）檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷．（上接第１３页）时面对激光测距与制导以及红外、雷达、可见光成像的探测与制导的威胁，单一的激光、红外、雷达、可见光隐身材料都已很难起到真正的对抗作用。