提到隱身飛機,大家可能都會不約而同地想到B-2“幽靈”隱身戰(zhàn)略轟炸機和F-22“猛禽”隱身戰(zhàn)斗機。
不管是B2還是F22,隱身技術(shù)都是第4代和第5代戰(zhàn)機的核心技術(shù)之一,雷達通訊是戰(zhàn)機的眼睛,隱身與反隱身、干擾與反干擾,隱身和反隱身、干擾與反干擾,都離不開背后的超材料電磁調(diào)制技術(shù)。
超材料,英文名metamaterials,定義為:一種特種復(fù)合材料或結(jié)構(gòu),通過對材料關(guān)鍵物理尺寸上進行有序結(jié)構(gòu)設(shè)計,使其獲得常規(guī)材料所不具備的超常物理性質(zhì)。其中拉丁語詞根“meta-”表示超出、非凡、另類之意,指其具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料,一般包括新奇的人工微結(jié)構(gòu)和底材。
超材料英文名是超越(meta)常規(guī)材料(material),自然界沒有,為了某些特殊目的,自己設(shè)計和加工出來的材料或者結(jié)構(gòu)。2006年美國杜克大學(xué)Smith教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組就DIY了著名的“隱身衣”,一種能實現(xiàn)可見光隱身的人造超材料結(jié)構(gòu)。
美國軍方共支持了100余家企業(yè)、簽訂了超過60個合同進行超材料應(yīng)用研究,應(yīng)用領(lǐng)域涉及雷達罩、導(dǎo)彈天線罩、艦艇吸波材料、大面積吸波材料制備技術(shù)、電子干擾箔條、電子戰(zhàn)雷達、無人機雷達、超材料通訊天線、機載天線和聲學(xué)隱身技術(shù)等。
美國海軍資助的E-2預(yù)警機大型雷達罩用超材料項目,雷達罩支撐肋會引起雷達方向圖畸變,采用集成超材料結(jié)構(gòu)的支撐肋來改善這一現(xiàn)象。E2鷹眼預(yù)警機,使用超材料結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了承載結(jié)構(gòu)和透波功能的一體化設(shè)計。
美國海軍資助的艦上大型電磁超材料應(yīng)用項目,包含了設(shè)計、仿真和制作大規(guī)模超材料復(fù)合結(jié)構(gòu),用于美軍海軍艦船。這一技術(shù)的特點包括含有人工設(shè)計的電磁特性超材料微結(jié)構(gòu),針對復(fù)雜的電磁環(huán)境提出了新穎的解決方案。
英國BAE系統(tǒng)公司與倫敦大學(xué)合作開發(fā)超材料平面天線透鏡,無人機的側(cè)翼表面不光透波,還能聚波,超材料功不可沒。
聲學(xué)超材料也進入大家的視野,名為“金屬水”的聲學(xué)超材料使聲波從潛艇表面繞射過去,避免聲波反射回聲納,實現(xiàn)聲波隱身。
超材料作為當(dāng)今熱門的顛覆性技術(shù),得到了美國、俄羅斯、北約、日本等眾多發(fā)達國家、組織重點關(guān)注和投入,同時也受到洛克希德·馬丁公司、波音公司、雷神公司、BAE等軍工企業(yè)長期支持。
超材料作為國家戰(zhàn)略技術(shù),我國政府對超材料技術(shù)予以了高度關(guān)注,分別在863計劃、973計劃、國家自然科學(xué)基金等科技計劃中予以立項支持,涉及電磁黑洞、超材料隱身技術(shù)、介質(zhì)基超材料,以及聲波負折射等基礎(chǔ)研究方面。
針對超材料黑科技,國內(nèi)的科技工作人員早已開始了自主化研究,并取得了相當(dāng)大地進展。浙江大學(xué)在光波和超低頻超材料領(lǐng)域發(fā)展出了慢波超材料,提出了超材料在成像、隱身、磁共振成像和靜磁場增強方面的應(yīng)用。東南大學(xué)研究了超材料對電磁波的調(diào)控作用,提出了新型超材料隱身器件,衍生出了雷達幻覺器件、遠場超分辨率成像透鏡等新型超材料器件。清華大學(xué)提出了通過超材料與自然材料融合構(gòu)造新型功能材料思想,發(fā)展出了基于各類超常電磁介質(zhì)材料。深圳光啟則在國際上率先進行了超材料產(chǎn)業(yè)化,研發(fā)出了超材料平板衛(wèi)星天線、超級WIFI等系列產(chǎn)品,并已在全國多地得到了實際應(yīng)用。
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