雷达吸波材料研究进展综述

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摘要

本文简要介绍雷达吸波材料的研究背景，阐述吸波材料的原理和分类；大篇幅综述了多种吸波材料的性能、研究进展，包括电损耗型吸波材料、磁损耗型吸波材料和新型吸波材料；最后得出结论和展望，目前的吸波材料还不能完全满足隐身技术的要求：“轻、薄、宽、强”；高温陶瓷和铁氧体类等传统吸波材料仍然是无法取代的一代材料，新型吸波材料是今后研究的重点；未来除了加强单一材料的性能研究之外，还需要考虑吸波材料的多频段化、低维化、复合化，以及注意吸波材料的结构理论设计研究和对吸波机理的探索。

关键词：隐身技术，吸波材料，雷达，综述

目录

第一章隐身技术概况 (1)

1.1 前言 (1)

1.2 雷达探测原理 (5)

1.3 雷达隐身技术 (7)

第二章吸波材料原理及设计 (9)

2.1 雷达波的衰减和阻抗匹配 (9)

2.2 吸波材料的设计要求 (11)

2.3 吸波材料工程参数及性能分析 (12)

第三章雷达吸波材料研究进展 (13)

3.1 雷达吸波材料分类 (13)

3.2 电损耗型吸波材料 (15)

3.2.1 陶瓷吸波材料 (15)

3.2.2 导电高分子聚合物 (17)

3.2.3 导电席夫碱类吸收剂 (18)

3.2.4 有机金属络合物 (19)

3.2.5 炭系吸波材料 (20)

3.2.6 非磁性的金属系涂料 (24)

3.3 磁损耗型吸波材料 (25)

3.3.1 铁氧体吸收剂 (25)

3.3.2 磁性金属微粉 (27)

3.3.3 磁性纤维吸收剂 (29)

3.3.4 纳米磁性吸收剂 (30)

3.4新型吸波材料 (33)

3.4.1 智能隐身材料与结构系统 (33)

3.3.2 手性材料 (33)

3.4.3 纳米吸波材料 (34)

3.4.4 多频谱吸波材料 (35)

3.4.5 电路模拟吸波材料 (36)

3.4.6 空心微球吸波材料 (36)

3.4.7 等离子体吸波材料 (37)

3.4.8 其他新型吸波材料 (38)

第四章总结和展望 (39)

4.1 研究进展总结 (39)

4.2 展望和趋势 (41)

参考文献 (43)

致谢 (46)

第一章隐身技术概况

1.1前言[1,2]

隐身技术始于第二次世界大战，在各大军事强国的军事竞争中得到极大的发展，对于提高现代兵器的突防能力与生存能力发挥着重要的作用，尤其是纵深打击的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电磁五位一体的立体化现代化战争中最重要、最有效的突防战术技术手段。世界各大军事强国均投入大量的人力财力进行研究和生产应用。美国的波音公司、洛马公司，俄罗斯的BNAM公司，英国的PLESSY公司，日本的TDK、NEC等公司先后生产出多种隐身材料并应用于多种型号的隐身飞机和导弹上。隐身飞机从最早的美国20世纪60年代的TR-1型飞机发展到20世纪90年代的F-117“夜鹰”隐身战斗机（图1.1），B-2轰炸机，A-2“复仇者”海军舰载隐身攻击机，以及本世纪的F-22“猛禽”隐身歼击机（图1.2）和F-35隐身战斗机，隐身技术日趋先进和复杂，为了跟上美国高新军事技术发展的步伐，在欧洲，德、意等国联合研制了欧洲战斗机“台风”，法国研制了“阵风”战斗机，俄罗斯研制了T-50（图1.3），以色列研制了猛犬。03年4月18日，印度宣布隐身战舰下水。去年，成都飞机制造厂研制的中国第四代隐身重型歼击机歼-20（图1.4），随着近日不断的试飞（图1.5），各大国家媒体争相报道，引发了世界范围内的轰动效果。隐身战机再次站在了军事航空领域的风口浪尖，也必将开启新一轮的隐身技术开发研究的炙热竞争。

不论世界各国的政治军事博弈如何，隐身技术都是一个不容忽视的因素和筹码。“世界警察”美国的几次隐身飞机的实战表演已经让世界各国意识到隐身飞机的巨大威力。二战以来，尤其是20世纪90年代以来的几次典型战争：北约对南联盟的战争（科索沃战争）、海湾战争、美国攻打阿富汗的战争、美英联军攻打伊拉克的战争，隐身技术得到空前应用。例如：1989年12月，美国入侵巴拿马，两架F-117向巴军营地投掷了激光制导炸弹，迅雷不及掩耳的突然袭击，侵占了巴拿马，而巴方毫无反击能力。1991年

的海湾战争更成为了F-117的“成名表演”。F-117不仅担任了打击巴格达市区目标的任务，且多次负责摧毁伊军防空雷达和指挥中心等重要目标。其承担了战争中美国攻击目标总数的40%，总计出击1271次，无一受损。也正缘于此，世界各大军事强国关于隐身武器和隐身技术的开发研究在现阶段依然会持续进行下去。

图1.1 曾经震惊世界的美国F-117“夜鹰”隐身攻击机

图1.2 美国第四代隐身重型歼击机：F-22“猛禽”

图1.3 中美俄最先进隐身飞机举例

图1. 4 中国第四代隐身重型歼击机：歼-20

图1. 5 2011年6月1日和6月3日，歼-20战斗机在成都某机场连续三天进行了两次试飞

1.2雷达探测原理

在现今的军事探测作业中，雷达已经成为最可靠和最有效的远程电子探测手段，下面简单介绍雷达的基本工作原理[3]：

雷达发射机输出的一定功率的电磁波经过定向天线发射到自由空间，通过分析目标反射回来的电磁信号来探测目标的方位、速度、形貌等信息。（图1.6）

图1. 6雷达工作原理示意图

设雷达发射机功率为，当用定向辐射天线发射时，距雷达R远处任-点的功率密度为：

（1.1）目标截获了一部分照射功率并将它们重新辐射于不同的方向。雷达接收到的回波功率为：

（1.2）其中，G为天线辐射增益，天线的有效接收面积为，代表目标的雷达散射截面（RCS）：

（1.3）