材料学课件 隐身材料讲义

武器装备的相继出现,有效地提高了武器装备的生存能
力和突防能力,在现代战争中显示出了巨大的威力。武
器系统的隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料
来实现,外形设计虽然效果较好,但受到许多条件的制
约,所以隐身材料的发展和应用成为隐身技术发展的关
键因素之一 。
在入侵巴拿马、海湾战争以及入侵南联盟的战争中,美 国的F —117 战斗攻击机执行了几千架次的空袭任务, 却只损失了一架战机;而B —2 隐身轰炸机从美国本土 长途奔袭到南联盟执行轰炸任务却未受丝毫威胁。创 造这一奇迹的原因之一就是隐身技术的应用最大限度 地保护了战机,隐身技术在提高现代兵器的突防能力方 面正发挥着越来越重要的作用。
国外隐身材料发展历程
国外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。经过半个多世纪的发展,成绩斐然。
从50 年代起,美国开展隐身技术研究,经过20多年的发 展,70 年代开始研制隐身飞机,80 年代隐身飞机装备部
队并投入使用。现已装备的F —117A隐形攻击机、B —
单而受到世界各国重视。
目前涂敷型吸波材料主要包括 铁氧体吸波涂料 超细金属粉末吸波涂料 复合磁性金属化合物吸波涂料
羰基铁吸波涂料
陶瓷吸波涂料 掺杂高损物吸波涂料 盐类吸波涂料 放射性同位素吸波涂料 导电高分子吸波涂料 纳米吸波涂料
稀土元素吸波涂料等。
其中铁氧体是研究得比较多而且比较成熟的吸波材料。 例如,美国的F - 117A 隐身飞机和“海上阴影”号隐 身舰艇都采用的是一种叫“铁球”的铁氧体涂料 。
目前,世界上正在研制的第四代超音速歼击机,其机体结 构采用复合材料、翼身融合体和吸波涂层,使其真正具有 了隐身功能,而电磁波吸收型涂料、电磁屏蔽型涂料已开 始在隐身飞机上涂装。美国、俄罗斯等国新一代空对地,
地对空导弹的隐身正朝着轻质、宽频带吸波、可喷涂、
热稳定性良好的隐身材料方向发展。
雷达隐身材料
成热能,从而增加了对电磁波的吸收。纳米吸波涂料是一种
非常有发展前途的吸波涂料 。
结构型吸波材料 吸波材料的另一大类是结构型吸波材料 ,它是一种多功 能复合材料,具有承载和减小雷达反射截面的双重功能, 是一种非常有发展前途的吸波材料。
结构型吸波材料主要包括 碳纤维复合材料 碳—碳复合材料 含铁氧体的玻璃钢材料 充填石墨的复合材料 玻塑材料
早在二战期间,德国就在潜艇上应用雷达吸波材料,以 躲避盟军的雷达探测。在六七十年代,美国在SR - 71 高空高速侦察机上涂敷了雷达吸波材料。到现在雷达
吸波材料已有十多种,如果按材料成型工艺和承载能力,
可分为涂敷型吸波材料和结构型吸波材料两种。
涂敷型吸波材料 涂敷型吸波材料是将吸收剂与粘结剂混合后涂敷于 目标表面成吸波涂层,因其吸波性能优异和工艺简
维或碳/ 玻璃纤维混杂纤维作为增强材料的结构
吸波材料 。
美国在1991 年的海湾战争中使用了F- 117 隐身战斗 机,出动1000 多架次无一受损,取得了很好的战绩。 “隐身”用的特种碳纤维与传统的碳纤维不同,特种碳 纤维的截面不是圆形的,而是有棱角的三角形、四方形 或多角形截面碳纤维,用这种非圆形特种碳纤维与玻璃 纤维混杂编织成三相织物,这种三相织物就象微波暗室
第七章 隐身材料
随着电子技术的飞速发展,未来战场的各种武器系
统面临着严峻的威胁。隐身技术作为提高武器系统生存
能力的有效手段,受到世界各国的高度重视。隐身技术
是指在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性,使其
在一定的波长范围内难以被发现的技术。
隐身技术的出现促使战场上的军事装备向隐身化方向 发展,如隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇、隐身军车等
F117隐形轰炸机
B —2 隐身轰炸机
空中客车A380
B-2 轰炸机900m 2的外表面95% 涂覆有一种具有不同 厚度的韧性隐身涂层。这种涂层是导电的, 每5 年要 更换一次, 在B-2 轰炸机的整个寿命期内, 将这种涂 层剥除并重新涂覆大约要进行4 次, 以保证它的隐身
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此外,B-2 轰炸机大量采用了吸波复合材料,如机身表 面的大部分由吸波的碳纤维蜂窝夹层结构制成。外翼 的蒙皮及梁大多采用碳纤维--环氧复合材料。
碳化硅纤维复合材料
混杂纤维增强复合材料 特殊碳纤维增强的碳—热塑性树脂基复合材料
导电复合材料
结构手征复合材料等
国外结构吸波材料已经进入应用阶段。美国的先
进隐身战斗轰炸机F - 117 、战略轰炸机B -2 、
战斗机YF - 22 、YF - 23 、F - 22以及先进巡
航导弹上都大量采用了碳纤维、碳/ Kevlar 纤
陶瓷吸波涂料也是一种研制较多的吸波材料,它比
铁氧体、复合金属粉末等吸波涂料的密度低、吸
波性能好,而且还可以有效地减弱红外辐射信号。
纳米材料的兴起,使得纳米吸波涂料也逐渐成为吸波材料的 一个发展方向。纳米材料是指材料组分的特征在纳米量级
(1～100nm) 的材料,它独特的结构使其自身具有量子尺寸
效应、宏观量子隧道效应、小尺寸和界面效应,金属、金属 氧化物和某些金属材料的纳米级超微细粉末在细化过程中, 处于表面的原子数越来越多,增大纳米材料的活性,在电磁 场的辐射下,原子、电子运动加剧,促使磁化,使电磁能转化
2 战略轰炸机以及新问世的F —22先进战术隐身战斗机
均采用了不同类型的隐身材料 。俄罗斯的S —37 隐身
战斗机也已问世。这些雷达隐身战机的相继问世标志着
国外隐身技术已进入工程发展阶段。
F-22“猛禽”战斗 机
Su-47, 先前即是 S-37 Berkut(金雕) 战斗机
中国 暗剑无人驾驶战斗机
在现代战争中,雷达是探测目标的最可靠的方法,因此,
雷达隐身技术是隐身技术的重点。雷达隐身技术的核
心是降低目标的雷达散射截面积,其技术途径主要有两
条:一是通过目标的外形设计降低散射面积;二是目标
应用雷达吸波材料达到降低散射面积 。目标的外形技 术不仅受到战术技术指标的限制,而且使目标的生产难 度大、耗资多,所以研究和开发高性能的雷达吸波材料 成为隐身技术领域中的重大课题。
结构一样,有许许多多微小的角锥,具有良好的吸波性