隐身材料ppt课件
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6
美国空军参谋长甚至认为：“美国将来如果没有 像JSTARS这样的系统是不会参战的”。
雷达舱
设备操作人员
JSTARS，美军军事新概念的产物，即“联合监视 目标攻击雷达系统” ，由波音公司707/300客机改装 而成 。
7
为了提高武器装备在战场上生存、突防和纵深打 击能力，隐身技术应运而生。
隐身技术：降低目标的雷达、红外、激光的可探 测信号特征，使之难以被探测、识别、跟踪和攻击。
17
3.1 吸波原理
入射波
反射波 折射波
18
要想对电磁波进行有效的吸收：
(1) 使电磁波最大限度进入到材料内部，以减少电磁 波的直接反射。
介质对电磁波的 反射系数为：
Z和Z0分别是介质的特性阻抗和自由空间的波阻抗
19
(2) 电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电磁 波进行有效的吸收和衰减。
能量损耗: tanD= tanDE + tanDM = Ed/Ec+ Ld/Lc
14
频带 3 MHz–30 MHz 30 MHz–1000 MHz
300 MHz–2000 MHz 2000 MHz–8000MHz 8000 MHz–27 GHz
12 GHz–40GHz
110 GHz–300 GHz
雷达的分类
特点 电离层反射 天线尺寸大
电离层折射传播 大天线
中等尺寸天线 中等测量精度
隐身材料简介
1
内容
➢隐身技术的提出 ➢雷达工作原理简介 ➢吸波材料 ➢智能隐身技术 ➢导电高分子材料
2
一 隐身技术的提出
现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发 展 ，对传统武器装备的战场生存构成的严重威 胁。
3
在二次世界大战末期 生产出了10cm的SCR584 炮 瞄 雷 达 ， 使 高 射 炮命中率提高了十倍
小天线 精密测量 非常小的天线 高的测量精度 有大气和降雨损耗 严重的大气和降雨损耗
应用 超视距Biblioteka 达搜索雷达搜索雷达 多功能雷达
跟踪雷达 机载雷达 短程雷达 精密制导雷达
空—空雷达
15
电磁波与物体的作用：反射、透射、吸收
雷达利用波的反 射来探测物体
把入射的 波吸收掉
16
三 吸波材料
吸波材料：将电磁波转换为其他形式的能 量（如机械能、电能和热能）而消耗掉的材 料。
雷达向高分辨、多波段、多 极化方向发展
红外成像技术和激光探测技术 的发展
23
目标和背景的可探测性有差别，是各种探测系统能 够从背景中发现和识别目标的基础。
红外成像图:
24
相对目标而言，背景是十分复杂并且不断变化的， 为了减小目标和背景的可探测性有差别: 20世纪80年代，美国首先提出了智能隐身材料的概念
铁系
• 铁氧体 • 金属铁
微粉 • 多晶铁
纤维
碳系
• 石墨、 乙炔、 炭黑
• 碳纤维 • 碳纳米
管
陶瓷系
• 碳化硅 • 碳化硅
复合材 料
其他类
• 导电高 分子
• 手性材 料
• 等离子 体材料
22
四 智能隐身技术
4.1 智能隐身材料的提出
能传 满统 足的 隐隐 身身 的材 要料 求已
经 不
普通的隐身材料目标单一，只 能被动的抑制目标的特征信号
高频 甚高频 特高频 超高频 极高频 (短波) (超短波) (分米波) (厘米波) (毫米波)
雷达频率
微波段
亚毫 米波
红外线
频率 3 kHz
30 kHz 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz 3000 GHz
常用 220MHz-35GHz；实际 3MHz300GHz
飞机压倒性的进攻力量受到雷达和防空系统的严重 削弱。
4
越战期间，北越利用50年代的俄式地空导弹击落了 190架美军的战机。
美空军在海湾战争中没有损失1架F-117战机。相比 之下，美军有32架非隐形战机被伊拉克防空火炮或地 空导弹击落。
5
1991年1月29日，JSTARS探测到一个伊军车队， 随即把目标信息传送给战场空中指挥与控制中心，指 挥战机实施攻击，摧毁了该车队61辆中的58辆。
DL为感应电场D相对于外加电场的滞后相位； DM为感应磁场B相对于外加磁场的滞后相位； Ed为在外加电场下，材料的电偶极矩产生重拍引起的损耗的 量度； Ld为在外加磁场下，材料的磁偶极矩产生重拍引起的损耗量 度； Ec和Lc分别为材料在电场和磁场作用下产生极化和磁化的程 度。
20
3.2 吸波材料的分类
8
隐身技术和雷达技术，就是一种矛和盾的关系
隐身技术是随着雷达技术的发展而发展起来的。
隐身技术及材料研究始于第二次世界大战期间， 起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯及 日本等发达国家。
9
F-117A
B-2
10
几个认识上的误区：
(1)隐身是完全“看不见”——隐身技术只是缩短 探测器的有效作用距离，有效压缩敌方反应时间，增 加自身战场生存能力和作战能力。
发反射射的的电电磁磁波波
目标
天线
反发射的的电电磁磁波波
信号处理机
接收机
系统噪声
环境噪声＋电磁干扰
数据处理机
终端设备
13
雷达频率和电磁波频谱
波长 100 km 10 km
1 km
100 m
10 m
1m
10 cm
1 cm
1 mm 0.1 mm
甚低频 低频 (超长波) (长波)
音频 视频
中频 (中波)
广播段
2005年，美国研制出能控制辐射率/反射率涂层
2010年，美国研制出能自动对背景和威胁做出反应的 自适应涂层系统
25
4.2 智能隐身材料的定义
智能隐身材料：能从自身的表层或内部获取关于环 境条件及其变化信息，进行判断、处理和做出反应，以 改变自身的一种或多种参数，使其很好的与外界协调。
(2)需要全频段、全空域的隐身能力——不但在 技术上是无法实现的，实际上也是没有必要的，只要
抓住主要矛盾，避开不利的实用环境。
11
二 雷达工作原理简介
“活雷达”－蝙蝠
12
雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有 辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信 息的一种无线电技术。
发射机
R
收发转换开关
按材料的成型工 艺和承载能力
涂覆型吸波材料 结构型吸波材料
按吸波原理
按材料的损耗 机理
吸收型
干涉型 电损耗型:介质的极化弛豫损耗 磁损耗型:磁滞损耗和磁畴共振
按研究的时期
传统的吸波材料:铁氧体、金属微粉、石墨、 碳化硅、导电纤维等
新型的吸波材料:纳米材料、手性材料、导
电高聚物、多晶纤维等。
21
3.3 几种吸波材料
美国空军参谋长甚至认为：“美国将来如果没有 像JSTARS这样的系统是不会参战的”。
雷达舱
设备操作人员
JSTARS，美军军事新概念的产物，即“联合监视 目标攻击雷达系统” ，由波音公司707/300客机改装 而成 。
7
为了提高武器装备在战场上生存、突防和纵深打 击能力，隐身技术应运而生。
隐身技术：降低目标的雷达、红外、激光的可探 测信号特征，使之难以被探测、识别、跟踪和攻击。
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3.1 吸波原理
入射波
反射波 折射波
18
要想对电磁波进行有效的吸收：
(1) 使电磁波最大限度进入到材料内部，以减少电磁 波的直接反射。
介质对电磁波的 反射系数为：
Z和Z0分别是介质的特性阻抗和自由空间的波阻抗
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(2) 电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电磁 波进行有效的吸收和衰减。
能量损耗: tanD= tanDE + tanDM = Ed/Ec+ Ld/Lc
14
频带 3 MHz–30 MHz 30 MHz–1000 MHz
300 MHz–2000 MHz 2000 MHz–8000MHz 8000 MHz–27 GHz
12 GHz–40GHz
110 GHz–300 GHz
雷达的分类
特点 电离层反射 天线尺寸大
电离层折射传播 大天线
中等尺寸天线 中等测量精度
隐身材料简介
1
内容
➢隐身技术的提出 ➢雷达工作原理简介 ➢吸波材料 ➢智能隐身技术 ➢导电高分子材料
2
一 隐身技术的提出
现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发 展 ，对传统武器装备的战场生存构成的严重威 胁。
3
在二次世界大战末期 生产出了10cm的SCR584 炮 瞄 雷 达 ， 使 高 射 炮命中率提高了十倍
小天线 精密测量 非常小的天线 高的测量精度 有大气和降雨损耗 严重的大气和降雨损耗
应用 超视距Biblioteka 达搜索雷达搜索雷达 多功能雷达
跟踪雷达 机载雷达 短程雷达 精密制导雷达
空—空雷达
15
电磁波与物体的作用：反射、透射、吸收
雷达利用波的反 射来探测物体
把入射的 波吸收掉
16
三 吸波材料
吸波材料：将电磁波转换为其他形式的能 量（如机械能、电能和热能）而消耗掉的材 料。
雷达向高分辨、多波段、多 极化方向发展
红外成像技术和激光探测技术 的发展
23
目标和背景的可探测性有差别，是各种探测系统能 够从背景中发现和识别目标的基础。
红外成像图:
24
相对目标而言，背景是十分复杂并且不断变化的， 为了减小目标和背景的可探测性有差别: 20世纪80年代，美国首先提出了智能隐身材料的概念
铁系
• 铁氧体 • 金属铁
微粉 • 多晶铁
纤维
碳系
• 石墨、 乙炔、 炭黑
• 碳纤维 • 碳纳米
管
陶瓷系
• 碳化硅 • 碳化硅
复合材 料
其他类
• 导电高 分子
• 手性材 料
• 等离子 体材料
22
四 智能隐身技术
4.1 智能隐身材料的提出
能传 满统 足的 隐隐 身身 的材 要料 求已
经 不
普通的隐身材料目标单一，只 能被动的抑制目标的特征信号
高频 甚高频 特高频 超高频 极高频 (短波) (超短波) (分米波) (厘米波) (毫米波)
雷达频率
微波段
亚毫 米波
红外线
频率 3 kHz
30 kHz 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz 3000 GHz
常用 220MHz-35GHz；实际 3MHz300GHz
飞机压倒性的进攻力量受到雷达和防空系统的严重 削弱。
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越战期间，北越利用50年代的俄式地空导弹击落了 190架美军的战机。
美空军在海湾战争中没有损失1架F-117战机。相比 之下，美军有32架非隐形战机被伊拉克防空火炮或地 空导弹击落。
5
1991年1月29日，JSTARS探测到一个伊军车队， 随即把目标信息传送给战场空中指挥与控制中心，指 挥战机实施攻击，摧毁了该车队61辆中的58辆。
DL为感应电场D相对于外加电场的滞后相位； DM为感应磁场B相对于外加磁场的滞后相位； Ed为在外加电场下，材料的电偶极矩产生重拍引起的损耗的 量度； Ld为在外加磁场下，材料的磁偶极矩产生重拍引起的损耗量 度； Ec和Lc分别为材料在电场和磁场作用下产生极化和磁化的程 度。
20
3.2 吸波材料的分类
8
隐身技术和雷达技术，就是一种矛和盾的关系
隐身技术是随着雷达技术的发展而发展起来的。
隐身技术及材料研究始于第二次世界大战期间， 起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯及 日本等发达国家。
9
F-117A
B-2
10
几个认识上的误区：
(1)隐身是完全“看不见”——隐身技术只是缩短 探测器的有效作用距离，有效压缩敌方反应时间，增 加自身战场生存能力和作战能力。
发反射射的的电电磁磁波波
目标
天线
反发射的的电电磁磁波波
信号处理机
接收机
系统噪声
环境噪声＋电磁干扰
数据处理机
终端设备
13
雷达频率和电磁波频谱
波长 100 km 10 km
1 km
100 m
10 m
1m
10 cm
1 cm
1 mm 0.1 mm
甚低频 低频 (超长波) (长波)
音频 视频
中频 (中波)
广播段
2005年，美国研制出能控制辐射率/反射率涂层
2010年，美国研制出能自动对背景和威胁做出反应的 自适应涂层系统
25
4.2 智能隐身材料的定义
智能隐身材料：能从自身的表层或内部获取关于环 境条件及其变化信息，进行判断、处理和做出反应，以 改变自身的一种或多种参数，使其很好的与外界协调。
(2)需要全频段、全空域的隐身能力——不但在 技术上是无法实现的，实际上也是没有必要的，只要
抓住主要矛盾，避开不利的实用环境。
11
二 雷达工作原理简介
“活雷达”－蝙蝠
12
雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有 辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信 息的一种无线电技术。
发射机
R
收发转换开关
按材料的成型工 艺和承载能力
涂覆型吸波材料 结构型吸波材料
按吸波原理
按材料的损耗 机理
吸收型
干涉型 电损耗型:介质的极化弛豫损耗 磁损耗型:磁滞损耗和磁畴共振
按研究的时期
传统的吸波材料:铁氧体、金属微粉、石墨、 碳化硅、导电纤维等
新型的吸波材料:纳米材料、手性材料、导
电高聚物、多晶纤维等。
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3.3 几种吸波材料