浅谈雷达吸波材料的发展现状

浅谈雷达吸波材料的发展现状

摘要：随着科技的发展，现代化武器装备对于隐身性能的需求越来越强烈，隐身性能已经成为衡量一种武器装备先进性的一项重要标准，现阶段实现隐身技术主要的手段是通过雷达吸波材料，本文就传统和新型雷达吸波材料的发展现状进行了评述以及展望。

关键词：雷达吸波材料隐身技术

中图分类号：f2 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）08（c）-0037-02

1 前言

随着现代军事技术的发展，对飞行器和舰艇的探测技术越来越成熟。针对日益成熟并完善的雷达、红外、可见光和声学探测系统，隐身技术（stealth technology）或低探测技术（low observable technology）应运而生。隐身技术是通过研究利用各种不同的技术手段来降低己方目标的可探测特征信号，使其与探测背景难于区分，最大程度地降低敌方探测系统发现的概率，使己方目标、己方的武器装备不被敌方的探测系统发现。它使初级的伪装技术由消极被动变成了积极主动，能够显著提高战场生存和攻防能力，实现隐形、机动、突击和防护的完美结合。隐身技术最初出现在20世纪70年代，并在80，90年代迅速发展，最早应用在飞机上。从f-117到f-22，美国隐身技术走过的是一条“外形-涂料-材料”的轨迹。f-117采取的主要隐形措施就是外形隐身。它完全采用钻石切割技术的多面多角形设计，把射来的雷达波向各个方向散射，让敌方雷

达难以发现目标。b-2隐形轰炸机运用大量碳纤维复合材料和特制的吸波涂料将雷达散射截面（rcs）降低至0.1m2左右。美国研制的“科曼奇”隐身直升机的雷达散射截面只有其他常规直升机的1%，是“阿帕奇”的1/400，红外特征仅是后者的1/4。由此可见，美国在隐身技术领域具有明显的优势。吸波材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，吸波材料是实现隐身技术的物质基础。因此，开展吸波材料的研究是我国保持军事竞争力的重要手段，具有重要的战略意义。

雷达吸波材料是一种可以吸收入射雷达波能量，从而把他转变成热能发挥掉；或使雷达波受到材料的干扰而消失。传统雷达吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型。新型吸波材料包含纳米材料、多晶铁纤维、手性材料、导电高聚物吸波材料、等离子体吸波材料和可见光、雷达和红外兼容吸波材料。

2 传统吸波材料发展现状

2.1 电阻型吸波材料

电阻型吸波材料包含特种碳纤维、碳化硅纤维、石墨和导电高聚物等，因其具有较高的电阻耗正切角，可将雷达波以热能方式消耗掉。科学家们发现经过特殊处理的增强型碳纤维树脂基吸波材料的吸波性能非常好，已经广泛应用在军事设计上，他可以大幅度衰减0.1mhz～50ghz的雷达脉冲；碳化硅纤维具有密度小、韧性高、电阻率高、耐高温性能好等优点，已经成为国外发展最快的吸波材料之一。

导电高聚物材料可与超微粒子复合形成金属络合物，其加工性、成膜性较好，是理想的雷达吸波材料。国外聚苯胺材料与氰酸盐复合成的雷达吸波材料及以希夫碱磺基盐类为基底的新型导电高聚

物隐身材料已经应用在武器装备制造上。美国宾夕法尼亚大学研制了以聚乙炔为主材料的吸波材料，可吸收90%以上的35ghz的微波。

石墨也被广泛的应用在吸波材料的研制上，并在石墨-热塑性树脂基复合材料及石墨-环氧树脂基复合材料的研究上获得了很大的进步。波音公司和洛克希德-马丁公司正在积极将石墨-热塑性树脂基复合材料使用在飞行器制造上。

2.2 电介质吸波材料

电介质吸波材料主要以钛钡酸等吸收剂为代表，依靠介质的电子极化、离子极化和分子极化等手段衰减雷达波。

2.3 磁介质吸波材料

以铁氧体、超金属微粉和羟基铁为代表的磁介质吸波材料具有较高的磁损耗正切角，依靠磁滞损耗、自然共振、涡流损耗等磁极化机制衰减、吸收电磁波。将铁氧体粉末分散到磁体微粒中而制成的复合铁氧体材料可以适度延宽吸收频带、降低材料厚度。日本在铁氧体吸波材料的研制中处于世界领先地位。日本防卫厅技术研究所与东丽株式会社研制的吸波结构：由吸波层（由碳纤维或碳化硅纤维与树脂复合而成）、匹配层（由氧化锆、氧化铝、氮化硅或其它陶瓷制成）、反射层（由金属、薄膜或碳纤维织物制成）构成，厚度为2mm，样品在7～17ghz内反射衰减>10db。最近报道的由日

本研制的双层结构宽频吸波材料成为世界上最好的吸波材料，他可吸收1-20ghz的雷达波，吸收率可达20db。

3 新型吸波材料的发展现状

3.1 纳米吸波材料

纳米材料的尺寸远小于雷达波的波长，因此对雷达波的透射率比常规材料要强得多，从而减少了飞机对雷达波的反射，这是纳米材料能用作飞机隐身材料的原因。西方发达国家都将纳米吸波材料作为新一代雷达吸波材料。美国研制的一种叫“超黑粉”的纳米吸波材料对雷达波的吸收率达到99%，目前正在研究覆盖厘米波、毫米波、红外及可见光波段的纳米复合吸波材料。法国新近研制成功的一种宽频吸波材料由粘合剂与纳米微屑填充材料构成，在

50mhz～50ghz频带内具有优良的吸波性能。我国这方面的研制单位主要以成都电子科技大学、青岛科技大学和西北工业大学为代表，也已经取得了一定的进展。

3.2 多晶铁纤维吸波材料

多晶铁纤维吸波材料包括铁、钴、镍及其合金纤维。其电阻率较小，且具有较高的磁导率，能够产生强涡流损耗。多晶铁纤维具有独特的形状各向异性、层状排列，因而对电磁波吸收强，兼具频带宽、面密度低、可吸收行波、吸收与入射角无关等特点，目前美国、法国等应用于军事装备上。

3.3 手性吸波材料

手性是指一种物体与其镜像不存在几何对称性且不能通过任何

操作使物体与镜像相重合的现象。研究表明，具有手征特性的材料能够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。采用手性材料的结构与微波相互作用的研究始于50年代。到80年代有关手性材料对微波的吸收、反射特性的研究才有一些研究部门的重视。目前对其的研究是在基体材料中掺杂手性结构物质形成的手性复合材料。掺杂的手性物质尺寸应具有与微波等量级的特征尺寸，比如螺旋碳纳米管等手性物质。

3.4 高温吸波材料

战斗机和巡航导弹等空中武器局部工作温度可达700℃～1000℃以上，常规雷达吸波材料很难满足工作要求。所以在武器装备的高温部位必须采用特殊的陶瓷吸波材料。日本利用纯度极高的碳化硅原料，制得几乎不含任何杂质的碳化硅粉体，该粉体具有很宽的吸收频带和很好的吸波性能，该方法的缺点是成本非常高。国外高温吸波材料的研制主要集中在陶瓷基复合材料，较早报道的耐高温吸波材料是sic、si3n4等复合材料；日本研制的

sic/si3n4/c/bn耐高温陶瓷吸波材料，在耐高温的同时有着较好的吸波性能。

3.5 等离子体吸波材料

实验证明，用等离子气体层包围诸如飞机、舰船、卫星等装备的外表面，当雷达波碰到这层特殊气体时，由于等离子体层对雷达波有特殊的吸收和折射特性，使反射回雷达接收机的能量很少。美国休斯实验室对其做了研究实验：应用等离子体技术可使一个13