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干貨 | 海洋新材料——隱身材料

2017-11-23 11:30:34 作者：本網(wǎng)發(fā)布來(lái)源：《腐蝕防護(hù)之友》分享至：

目前，隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)生存、突防，尤其是縱深打擊能力的有效手段，已經(jīng)成為集陸、海、空、天、電、磁六維一體的立體化現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中最重要、最有效的突防戰(zhàn)術(shù)技術(shù)手段，并受到世界各國(guó)的高度重視。本文將從研究進(jìn)展，發(fā)展方向、應(yīng)用分析等多角度深度為大家解讀海洋隱身材料。

被發(fā)現(xiàn)等于被消滅——是現(xiàn)代軍事中一條顛撲不破的真理。隨著各種新型探測(cè)儀器和攻擊武備的出現(xiàn)，水面艦艇在未來(lái)海戰(zhàn)中的生存出現(xiàn)了重大危機(jī)，這就使如何有效提高艦艇的隱蔽性成為各海軍大國(guó)的研究重點(diǎn)。隱身技術(shù)就是研究如何控制、縮減水面艦艇的特征信號(hào)，以降低聲納、雷達(dá)、磁探儀等探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)距離、減少以特征信號(hào)為引信的制導(dǎo)武器的命中概率，從而提高艦船的生存能力、突防能力及作戰(zhàn)效能的技術(shù)[1] 。

作為海上（海面和海水中）特定環(huán)境下的目標(biāo)———艦艇，它的可探測(cè)性特征除了敵方探測(cè)雷達(dá)的散射回波和艦艇自身的紅外輻射之外，還有艦艇的噪聲等信息。因此，對(duì)艦艇的探測(cè)，主要是采用雷達(dá)、聲納和紅外信號(hào)來(lái)探索和發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。因此，海上艦艇的主要隱身手段也是從降低雷達(dá)，聲納和紅外信號(hào)出發(fā)的[2] 。

1 海上隱身技術(shù)手段

（1）降低目標(biāo)（艦艇）的雷達(dá)回波。

雷達(dá)在工作時(shí)，向目標(biāo)區(qū)域（空間）發(fā)射電磁波，該電磁波遇到信號(hào)后便會(huì)被反射回來(lái)，雷達(dá)接收到該反射信號(hào)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。①使照射到目標(biāo)上的雷達(dá)波反射到其他方向，不能返回雷達(dá)處，從而使雷達(dá)接收不到目標(biāo)反射的信號(hào)。例如，可通過改變艦艇的外形來(lái)實(shí)現(xiàn)（改變外形用曲面板代替平面板；改變各部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成傾斜式側(cè)面；改變各部結(jié)構(gòu)采用倒角連接；減少外露的武器裝備和設(shè)備）。②將照射到目標(biāo)上的雷達(dá)波強(qiáng)烈地吸收掉，使返回到雷達(dá)處的信號(hào)變得極其微弱，以致于雷達(dá)檢測(cè)不到目標(biāo)的反射信號(hào)，從而發(fā)現(xiàn)不了隱身目標(biāo)。例如，借助特殊的、能強(qiáng)烈吸收雷達(dá)波的材料（吸波材料、透波材料及涂料），使照射到目標(biāo)上的雷達(dá)波強(qiáng)烈地吸收掉，而返回到雷達(dá)處的信號(hào)變得極其微弱，以致于雷達(dá)檢測(cè)不到目標(biāo)的反射信號(hào)，從而發(fā)現(xiàn)不了隱身目標(biāo)。

（2）降低目標(biāo)（艦艇）的聲納回波。聲納是在水下發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的重要工具。聲納分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式聲納自己發(fā)出聲波，并根據(jù)目標(biāo)反射的回波來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)?？捎梦敉繉拥仁侄挝章暡ㄟ_(dá)到隱身效果。例如，在艦體表面采用消聲瓦或涂敷吸音涂層就可達(dá)到隱身目的，像美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)等國(guó)有不少核潛艇都在殼體上安裝了消聲瓦，從而把吸收敵方主動(dòng)聲納和降低本艇的輻射噪聲二者相互結(jié)合起來(lái)，使艇體形成一個(gè)良好的無(wú)回聲層來(lái)達(dá)到隱身的目的；或者在殼體表面涂敷上一層吸收對(duì)方主動(dòng)聲納聲波的涂層，減弱消除反射聲波。被動(dòng)式聲納自己不發(fā)射聲波，它主要搜索來(lái)自目標(biāo)的聲波，隱蔽性好，偵察距離遠(yuǎn)，但不能探測(cè)不發(fā)聲的靜止目標(biāo)。例如，艦艇要隱身就必須盡可能降低和屏蔽艦艇自身的噪聲。

（3）降低目標(biāo)（艦艇）的紅外輻射。降低艦艇的紅外輻射，其目的就是降低艦體特別是其熱點(diǎn)的溫度，使其接近于周圍環(huán)境的溫度，從而使紅外探測(cè)系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)而達(dá)到隱身。例如，可將主排氣口設(shè)置在水線以下，在廢氣管路四周加裝冷空氣管路進(jìn)行冷卻，或設(shè)置從廢水中回收熱能的裝置等來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)排氣、排水溫度；在發(fā)動(dòng)機(jī)與其艙壁之間噴射冷空氣，或在主機(jī)艙安裝冷卻降溫裝置等來(lái)降低主機(jī)艙溫度；在煙窗內(nèi)加裝隔熱吸熱裝置和紅外輻射擋板，或加裝冷卻系統(tǒng)等來(lái)降低煙窗溫度。在艦體表面涂敷絕熱層，減弱對(duì)太陽(yáng)能的吸收和輻射，來(lái)降低艦體表面的溫度；對(duì)武器等裝置采用隔熱墊隔熱（加蓋隔熱墊或熱屏蔽層）。

此外隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，艦艇隱身還包括降磁隱身和尾流場(chǎng)隱身技術(shù)[3] 。

（4）磁場(chǎng)隱身技術(shù)。由于水面艦艇船體及設(shè)備普遍采用鋼制材料，在地磁場(chǎng)作用下，其建造和航行過程中分別產(chǎn)生固定磁場(chǎng)和感應(yīng)磁場(chǎng)，可被敵方磁探儀輕松測(cè)到，亦有可能誘發(fā)敵方磁性水雷。因此磁場(chǎng)隱身就是對(duì)艦艇進(jìn)行“消磁”。消磁的主要任務(wù)是設(shè)法減小艦艇磁性，力求使艦艇磁性磁場(chǎng)及磁場(chǎng)梯度減小到最低程度，其主動(dòng)措施是控制艦艇上裝置的磁性材料如鋼、鐵的數(shù)量，盡量利用非磁性復(fù)合材料制造船身和其上的子系統(tǒng)。被動(dòng)措施包括測(cè)量艦艇本身和所載物體的鐵磁質(zhì)量和減少磁特征。

（5）尾流場(chǎng)隱身技術(shù)。艦船尾流是由于船體的運(yùn)動(dòng)、螺旋槳或噴水推進(jìn)器對(duì)海水的擾動(dòng)產(chǎn)生的，其特點(diǎn)為范圍大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不易消除，不易偽裝，進(jìn)行人工干擾檢測(cè)則更為困難。但是采取一些措施來(lái)減小尾流卻是可能的。例如優(yōu)化船體型線、設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的螺旋槳、控制巡航速度等。另外可以應(yīng)用邊界層控制技術(shù)來(lái)減低艦船產(chǎn)生的尾流。邊界層控制技術(shù)是利用活性覆蓋層、聚合物添加劑、高分子噴射和汽化等方法來(lái)抑制尾流的湍流度，也可以通過渦流消除器、減振器和吸除裝置進(jìn)行渦流控制，從而達(dá)到減小尾跡場(chǎng)的目的。

2 世界有名的隱身艦艇

世界上第一艘完全隱身的“拉斐特”號(hào)隱身護(hù)衛(wèi)艦已經(jīng)正式在法國(guó)海軍服役。其隱身技術(shù)的特點(diǎn)為造型線條簡(jiǎn)潔流暢，艦體頂部向甲板傾斜，結(jié)構(gòu)的連接部分采用傾斜角度圓滑過渡；部分天線設(shè)備被流線型桅桿隱蔽；幾乎所有外置設(shè)備都放在艦體內(nèi)；艦橋由吸波合成材料制成并涂有吸波涂料。“斯麥杰”號(hào)水面效應(yīng)船匯集了瑞典海軍在隱身技術(shù)方面的各項(xiàng)成果。其將減小雷達(dá)反射面積置于整個(gè)隱身性能的首位；船體采用輕型玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)，減少了紅外輻射和磁性等；采用噴水推進(jìn)系統(tǒng)，使流體動(dòng)力噪聲大為降低。

美國(guó)在完成一艘用來(lái)展示隱身技術(shù)的演示船“海影”號(hào)研究之后，利用其研究成果將研制隱身航母 CVX 的計(jì)劃提上了議程。CVX 的隱身技術(shù)包括改變船體形狀、使用復(fù)合材料、雷達(dá)嵌裝于船體表面內(nèi)和重新設(shè)計(jì)上層建筑，其塔臺(tái)設(shè)計(jì)成具有隱身結(jié)構(gòu)的扁平菱形。另外，CVX 設(shè)計(jì)考慮到減輕重量、縮小體積、加快航速，為隱形創(chuàng)造了條件。美國(guó)計(jì)劃建造的“雙 M”型隱身船設(shè)計(jì)方案是在綜合考慮了“海影”號(hào)及其他隱身戰(zhàn)艦的隱身技術(shù)后提出的，將成為目前隱身艦船的設(shè)計(jì)典范。

英國(guó)“海幽靈”號(hào)隱身護(hù)衛(wèi)艦是繼瑞典的“斯麥杰”號(hào)、美國(guó)的“海影”號(hào)之后出現(xiàn)的又一“真正的隱身艦艇”。其隱身特點(diǎn)為：船首部分可大大減弱雷達(dá)電波的反射效應(yīng)，同時(shí)也減少了海浪的阻力；艦上裝有特制的噴霧自衛(wèi)系統(tǒng)，噴出的細(xì)密水霧能將艦艇的光反射和紅外輻射迅速遮蓋起來(lái)；此外，該艦還通過在關(guān)鍵部位敷設(shè)吸波和透波材料，使用復(fù)合材料隔熱吸音，采用低截獲概率電子設(shè)備和對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行屏蔽，以及改用低磁材料建造艦體等措施進(jìn)一步提高艦艇的隱身能力。

德國(guó) MEKO 型護(hù)衛(wèi)艦的第三代采用了隱身技術(shù)。該艦采用了最新研制的復(fù)合材料，取消了傳統(tǒng)桅桿和雷達(dá)天線，使武器裝備、雷達(dá)天線等與艦體成為一體，并巧妙地將傳感器內(nèi)置于一個(gè)“烏鴉窩”桅桿內(nèi)，外表設(shè)計(jì)成低矮廣順的流線型，上層建筑與艦體成獨(dú)特的 X 型。在紅外隱身方面，該艦采取了冷卻廢氣、水膜和水幕冷卻艦體結(jié)構(gòu)、屏蔽空調(diào)裝置的排氣口等一系列措施。該艦是目前世界上隱身技術(shù)較好的水面艦艇，據(jù)稱現(xiàn)役的探測(cè)裝置基本無(wú)法探測(cè)到。

中國(guó) 054A 型護(hù)衛(wèi)艦是中國(guó)海軍目前裝備最先進(jìn)導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦，也是我國(guó)大型水面作戰(zhàn)艦船建造能力的典型代表。相比老舊的 053 型系列護(hù)衛(wèi)艦，054A型護(hù)衛(wèi)艦在 054 型護(hù)衛(wèi)艦的基礎(chǔ)上有了更大的改進(jìn)，采用了集成化的多功能桅桿、導(dǎo)彈垂直發(fā)射裝置，尤其是在艦體的設(shè)計(jì)上，突出了隱身能力。054A 型護(hù)衛(wèi)艦采用長(zhǎng)上層建筑、前后橋樓的船型結(jié)構(gòu)形式，外型設(shè)計(jì)威武美觀，RCS指標(biāo)較以往中國(guó)海軍的水面艦船較大的改善。其自身紅外特征、自身噪聲指標(biāo)也降低到較小的范圍 ; 自消磁系統(tǒng)的采用，能有效降低磁性量值，提高對(duì)抗磁性水雷的能力。

3 美國(guó)隱身材料發(fā)展現(xiàn)狀[4-6]

在艦用隱身材料領(lǐng)域，美國(guó)在多個(gè)領(lǐng)域都取得了進(jìn)展。在聲隱身材料領(lǐng)域，2011 年 2 月，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的科學(xué)家研制出一種水下聲學(xué)隱形外罩。水下物體在其遮擋下，甚至可以騙過聲吶和其他超聲波探測(cè)儀的探測(cè)。這種聲學(xué)隱形外罩是由特殊設(shè)計(jì)的材料制成，可以在特定空間控制聲波并將其彎曲或扭曲，能夠遮擋40KHZ-80KHZ的聲波范圍。

在當(dāng)今的艦艇建造與設(shè)計(jì)中，隱身能力已經(jīng)成為一項(xiàng)非常重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，而決定隱身能力強(qiáng)弱的，是隱身材料問題。同樣，美國(guó)在紅外隱材料領(lǐng)域也取得了突破。2005 年 7 月，美國(guó)威廉斯國(guó)際公司研制的碳 - 碳復(fù)合材料適用于裝備的高溫部位，能夠很好地抑制紅外輻射并吸收雷達(dá)波，在發(fā)動(dòng)機(jī)部位采用的致密炭泡沫層可以吸收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的熱輻射。在多波段隱身材料領(lǐng)域，美國(guó)正在積極進(jìn)行研究，其水平已經(jīng)達(dá)到可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)毫米波四段兼容。

除此之外，美國(guó)海軍還采用混雜紗PEEK 結(jié)構(gòu)隱身材料制造潛艇艇身，對(duì)吸收和屏蔽電磁波有著很好的效果。美國(guó)海軍軍械實(shí)驗(yàn)室正在研究利用智能隱身材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)罩，從而減少噪聲信號(hào)，達(dá)到聲學(xué)隱身的目的。2009 年 3 月，美國(guó)杜克大學(xué)制作的隱身材料可以引導(dǎo)聲波“轉(zhuǎn)向”，避開儀器探測(cè)，從而防止物體被發(fā)現(xiàn)。

不僅僅美國(guó)在隱身材料領(lǐng)域的研究獲得了成果，其他國(guó)家的發(fā)展也非常值得注意。2001 年 5 月，俄羅斯針對(duì)中小國(guó)家的需求推出了廉價(jià)小型艦艇，即“幻影”級(jí)導(dǎo)彈艇。在該型導(dǎo)彈艇上，涂有大面積的對(duì)雷達(dá)波具有吸波作用的涂料，達(dá)到了很好的隱身效果。采用這種隱身技術(shù)之后，“幻影”級(jí)導(dǎo)彈艇的雷達(dá)反射面積比傳統(tǒng)小艇少了 60%。

日本在研制鐵氧體涂料方面處于世界領(lǐng)先地位，該國(guó)將導(dǎo)電玻璃纖維用于隱身材料的研究已經(jīng)取得成功。法國(guó)在2007 年研制成功一種寬頻納米隱身涂料，由粘合劑和納米級(jí)微填充材料構(gòu)成。這種涂層具有超薄電磁吸收夾層結(jié)構(gòu)，有很好的微波磁導(dǎo)率和紅外輻射率，吸波涂層在 50MHZ-50GHZ 頻率范圍內(nèi)有良好的吸波性能。

“維斯比”級(jí)巡邏艦采用了許多最先進(jìn)的技術(shù)，最極端、徹底的手段，隱身性能得到極大提升。

德國(guó)在 2009 年 2 月取得專利的多波段隱身材料是將半導(dǎo)體材料摻入熱紅外、微波、毫米波透明漆、塑料、合成樹脂等粘合劑的一種涂料。它的可見光衍射和亮度取決于半導(dǎo)體材料和表面粗糙度。選擇恰當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料特性參數(shù)，可使該涂料具有可見光及近紅外波段的低反射率、熱紅外波段低發(fā)射率、微波和毫米波高吸收率等特性。

瑞典最近研發(fā)成功的多波段超輕型偽裝網(wǎng)具有防光學(xué)、防近紅外、防中遠(yuǎn)紅外、防雷達(dá)偵察的特性。該偽裝網(wǎng)由高強(qiáng)度基網(wǎng)材料加多波段吸收材料制成，是目前世界上最具開拓性的先進(jìn)偽裝網(wǎng)。

4 隱身材料的介紹

隱身材料是實(shí)現(xiàn)艦船隱身的物質(zhì)基礎(chǔ)。艦艇使用隱身材料之后，可以大大降低自身的信號(hào)特征，從而提高生存能力。目前，隱身技術(shù)和隱身材料的研究正在朝著薄、輕、寬和強(qiáng)等四個(gè)方向發(fā)展。隱身材料按照形態(tài)可以劃分為隱身涂層材料和隱身結(jié)構(gòu)材料，按照頻譜劃分可以分為聲隱身材料、雷達(dá)隱身材料、紅外隱身材料、可見光隱身材料、激光隱身材料和多波段兼容性隱身材料 [2-5] 。

雷達(dá)隱身材料

雷達(dá)隱身材料利用材料的特殊電磁特性將入射電磁波的能量轉(zhuǎn)化成熱能等而耗損，從而降低雷達(dá)的回波強(qiáng)度。雷達(dá)隱身材料有多種類型，如介電型、鐵磁型、導(dǎo)電高聚物型、金屬顆粒型、導(dǎo)電纖維型等，每種類型都各有特點(diǎn)。下面介紹幾種研究較多的雷達(dá)隱身材料。

（1）鐵氧體材料

鐵氧體材料既有亞鐵磁性，又有介電性，對(duì)簡(jiǎn)諧微波電磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)，其相對(duì)介電系數(shù)均呈現(xiàn)復(fù)數(shù)形式，一般稱為雙復(fù)介質(zhì)。它既能產(chǎn)生磁致?lián)p耗，又能產(chǎn)生電致?lián)p耗，因而是一種優(yōu)良的微波吸收材料。文獻(xiàn)報(bào)道早在 70 年代國(guó)外就將工業(yè)廢水中所含的 Zn、Co 等合成 MFe 2 O 4 用作吸收材料（M 代表 Zn、Co）。在國(guó)內(nèi)，文獻(xiàn)用磁選及浮選處理得到的精鐵砂在 7 ～ 12GHz 頻段對(duì)電磁波有較大的衰減性能；文獻(xiàn)利用鐵砂（磁鐵礦）尾礦研制了綜合性能優(yōu)于用精鐵砂制備的吸收材料 ; 文獻(xiàn)用化學(xué)共沉法制得微波吸收特性優(yōu)良的（MnZnCo）2-W 和（MnZnCo）2-Y 型復(fù)合鐵氧體材料。鐵氧體材料的優(yōu)點(diǎn)是吸收效率高、涂層薄、頻帶寬 ; 不足之處是比重大，易使部件增重，影響其性能發(fā)揮。

（2）導(dǎo)電高分子材料

導(dǎo)電高分子材料是近十幾年發(fā)展起來(lái)的一類新型功能材料，這類材料兼具金屬和聚合物的優(yōu)點(diǎn)。它既不像金屬那樣對(duì)微波全反射，也不同于普通高分子對(duì)微波的高透過低吸收。它還具有與金屬或半導(dǎo)體相當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性能，這類材料的電導(dǎo)率可以通過控制摻雜來(lái)調(diào)節(jié)。由于導(dǎo)電高分子的微波吸收機(jī)理類似于導(dǎo)電損耗機(jī)理，因此可以通過控制電導(dǎo)率來(lái)調(diào)節(jié)吸波性能。文獻(xiàn)報(bào)道用聚乙炔做成 2mm 厚的膜層對(duì) 35GHz 的微波吸收達(dá) 90%; 法國(guó) Laurent?Olmedo 的研究結(jié)果表明聚 -3- 辛基噻吩平均衰減 8dB，最大 36.5dB，頻帶寬為 3.0GHz。若將它們與其它無(wú)機(jī)微波吸收劑混合，則吸波效果更佳 ; 通過 Kumada 方法制備的A-1 型可溶性導(dǎo)電高分子和 B-1 型導(dǎo)電高分子，對(duì) 26.5 ～ 40GHz 微波吸收較大。

（3）吸波涂料

從概念上講 , 雷達(dá)波吸收涂料是最符合隱身技術(shù)要求的。不管是有限隱身或全隱身都可以應(yīng)用吸波涂料來(lái)彌補(bǔ)缺陷 , 提高水平。國(guó)內(nèi)各種吸波涂料有30 多種 , 經(jīng)過 -35℃～ +80℃的溫度沖擊試驗(yàn) , 絕大多數(shù)材料出現(xiàn)低溫開裂或高溫脫落 , 再加上大多數(shù)吸波頻段在8 ～ 12GHz 或 8 ～ 18GHz, 頻段較窄 , 還有的材料施工工藝十分復(fù)雜 , 不可能在船上大面積應(yīng)用。

吸波涂層面密度的大小 , 直接影響艦船設(shè)計(jì)重量余量和整船重心 , 它受到嚴(yán)格的限制 , 且面密度越小越好。因此吸波涂層正向著“薄、輕、寬、強(qiáng)”的方向發(fā)展 , 為滿足這一要求 , 目前世界軍事發(fā)達(dá)國(guó)家正積極開展多晶鐵纖維吸波材料和納米吸波材料、手征吸波材料的研究。

（4）結(jié)構(gòu)吸波復(fù)合材料

結(jié)構(gòu)吸波復(fù)合材料的常用結(jié)構(gòu)形式有：疊層結(jié)構(gòu) : 由透波層、阻抗匹配層和反射背襯等組成；

復(fù)合結(jié)構(gòu) : 先分別制成復(fù)合材料和吸波體 , 然后再粘合而成 ; 夾層結(jié)構(gòu) :有蜂窩夾心、波紋夾心和框架夾心等結(jié)構(gòu)形式。

國(guó)外結(jié)構(gòu)型吸波復(fù)合材料的研制起始于 60 年代 , 其在武器裝備上的應(yīng)用是 70 年代末和 80 年代初，應(yīng)用較為廣泛的是在隱身飛機(jī)上。由于采用隱身材料技術(shù)提高艦艇的生存能力遠(yuǎn)比通過改進(jìn)艦艇的硬殺傷能力防護(hù)和電子對(duì)抗措施達(dá)到同樣的水平所花的研制費(fèi)用低得多等原因 , 使一些中小國(guó)家在海軍艦艇的隱身技術(shù)走在世界前列。法國(guó) Eltro 公司研制的一種用于潛艇甲板反雷達(dá)偽裝用防彈結(jié)構(gòu)材料 , 這種材料是由片狀塑料或合成材料加金屬導(dǎo)線、金屬網(wǎng)絡(luò)以及層狀吸收材料組成 , 強(qiáng)度與 7mm 鋼板相當(dāng) , 吸波性能在 3 ～ 5.5cm 波段范圍都是很好的。英國(guó) BTR 材料公司生產(chǎn)疊層式和夾層式結(jié)構(gòu)吸波材料。該公司生產(chǎn)的 BTRP401 結(jié)構(gòu)吸波材料在 8 ～ 18GHz 時(shí)反射率衰減在 20dB 以下 , 厚度約為 15mm;BTRP101 為薄型材料 , 厚度小于 2mm, 其工作頻率范圍為9 ～ 13GHz, 但反射衰減性能不能兼顧。該公司還把結(jié)構(gòu)吸波材料與 Kevlar 纖維增強(qiáng)材料相結(jié)合 , 成功地生產(chǎn)出一種耐沖擊的吸波材料 , 用于上層建筑。

國(guó)內(nèi)有關(guān)單位雖然就吸波結(jié)構(gòu)材料用基體材料樹脂和增強(qiáng)纖維進(jìn)行了大量的篩選研究 , 對(duì)結(jié)構(gòu)吸波材料吸波機(jī)理也進(jìn)行了探索 , 制作了模擬體并將所研結(jié)構(gòu)吸波材料在實(shí)船進(jìn)行了推廣應(yīng)用。但由于受當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)吸收劑及增強(qiáng)纖維的條件限制 , 所研結(jié)構(gòu)型吸波材料普遍存在吸收頻帶窄 , 吸波結(jié)構(gòu)的吸波性能與力學(xué)性能不匹配的問題 , 僅僅為次承力吸波結(jié)構(gòu)的研究打下了基礎(chǔ) , 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到在武器裝備上推廣應(yīng)用。因此 , 為了使我國(guó)的艦艇隱身技術(shù)能夠滿足軍事需求 , 急需開展適用于現(xiàn)代化艦艇使用的艦用吸波多層結(jié)構(gòu)和吸波夾層結(jié)構(gòu)材料研制及應(yīng)用研究 , 其材料的剛性要好 , 適合于制造承力構(gòu)件。

光電隱身材料

光電隱身材料包括可見光隱身材料、紅外隱身材料和激光隱身材料等 .

（1）可見光隱身材料

可見光偵察設(shè)備利用目標(biāo)反射的可見光進(jìn)行偵察 , 通過目標(biāo)與背景間的亮度比來(lái)識(shí)別目標(biāo) . 目標(biāo)表面材料對(duì)可見光的反射特性是影響目標(biāo)與背景之間亮度及顏色對(duì)比的主要因素 . 同時(shí) , 目標(biāo)材料的粗糙狀態(tài)以及表面的受光方向也直接影響目標(biāo)與背景之間的亮度及顏色差別 . 因此 , 可見光隱身材料就是要消除和減小目標(biāo)在可見光波段下與背景間亮度和色度的差別 . 常用的可見光隱身材料是迷彩涂料 . 此外 , 針對(duì)潛艇在淺水防探測(cè)的“迷彩涂料”膠也正在研制之中 .

（2）紅外隱身材料

紅外隱身材料就是降低紅外輻射強(qiáng)度并改變表面紅外輻射特性的材料 . 目前主要是反紅外表面?zhèn)窝b材料 , 尤其是涂料 , 它具有散射紅外輻射的效能 , 敷涂在通氣管、排氣管等部位吸收自身的紅外輻射和減少自身的反射特性 . 在國(guó)內(nèi) , 已研制出了微波與紅外兼容的新型隱身材料 . 在國(guó) 外 , 美國(guó) SDS（Spectral Dynamics Systems）公司研制出吸收微波與紅外能量的微陶瓷球 , 它在 1 ～ 100GHz 頻段內(nèi)有較好的吸收能力 . 目前我國(guó)對(duì)海上艦艇熱紅外隱身材料的研究和應(yīng)用才剛剛起步 , 因此加速研制艦艇紅外隱身材料 , 使之與雷達(dá)隱身材料一起實(shí)現(xiàn)寬頻帶、多頻段隱身是近期奮斗目標(biāo)之一 .

（3）激光隱身材料

目前激光探測(cè)技術(shù)是一種先進(jìn)的探測(cè)技術(shù) , 因此激光隱身材料應(yīng)運(yùn)而生 . 這種材料可以縮小目標(biāo)的激光反射截面 , 從而達(dá)到隱身的目的 . 常用的激光隱身材料有兩類 :

①吸收激光的材料 : 它使照射在目標(biāo)上的激光被吸收 .

②光致變色材料 : 它使入射激光穿透或反射后變成另一波長(zhǎng)的激光 .

光電隱身材料的發(fā)展趨勢(shì)是研究全波段隱身材料 , 即兼顧可見光隱身、激光隱身、紅外隱身，甚至包括雷達(dá)隱身。

聲隱身材料

艦艇的噪聲源主要是機(jī)械噪聲、螺旋槳噪聲、水動(dòng)力噪聲等。針對(duì)艦艇噪聲特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)聲隱身的手段主要有兩個(gè)方面：降低噪聲源的噪聲強(qiáng)度、控制噪聲的傳遞過程。目前，艦艇采取的主要聲隱身技術(shù)包括低噪聲技術(shù)、隔振技術(shù)、吸振和阻振技術(shù)以及消聲瓦、吸聲涂層和有源消聲等。

（1）低噪聲技術(shù)

低噪聲技術(shù)是指電力推進(jìn)、噴水推進(jìn)、磁流體推進(jìn)、多葉大側(cè)斜槳、低噪聲船體外型等技術(shù)。例如俄羅斯“基洛”級(jí)常規(guī)潛艇采用水滴型艇體，封閉流水孔，盡量減少突出部位；法國(guó)的“寶石”級(jí)攻擊型潛艇采用無(wú)主泵的自然循環(huán)水堆和電力推進(jìn)，從而消除主泵和減速齒輪箱的噪聲。

（2）隔振技術(shù)

隔振技術(shù)包括雙層隔振、浮筏隔振、減震器減振和艙室懸浮等措施。國(guó)內(nèi)自20 世紀(jì) 80 年代開始開展了雙層隔振系統(tǒng)的理論和試驗(yàn)研究，自 90 年代開始進(jìn)行浮筏隔振系統(tǒng)研究。

（3）吸振和阻振技術(shù)

在艦艇減振降噪工程中，除對(duì)主要噪聲源和振源進(jìn)行治理外，傳播途徑的治理也很重要。艦艇的管路系統(tǒng)多，包括水管、風(fēng)管、油管、氣管等，振動(dòng)可通過這些管路傳向全船。管路系統(tǒng)減振降噪最簡(jiǎn)單有效的方法是在管路外壁、馬腳、管路基座等部位貼敷阻尼材料。目前投入使用的主要有隔振墊和阻尼帶。

振動(dòng)和噪聲是能量的一種表現(xiàn)形式。因此，要減振降噪，必須設(shè)法將這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量釋放出來(lái)。艦艇聲隱身的主要材料包括吸聲材料、阻尼材料和隔聲材料。

（4）空氣吸聲材料

空氣聲吸聲材料在艦艇艙室內(nèi)可以使用空氣聲吸聲材料來(lái)控制噪聲。使用最廣泛的是多孔吸聲材料，另外還有片膜狀材料和共鳴型吸聲結(jié)構(gòu)以及漸變式吸聲結(jié)構(gòu)材料。常用多孔型吸聲材料有木絲板、纖維板、玻璃棉、泡沫混凝土和泡沫塑料等。

（5）水聲吸聲材料

最常見的水聲吸聲材料為消聲瓦，它能夠?qū)⒙曓D(zhuǎn)化為熱能而被消耗。因此，敷設(shè)消聲瓦是一種較為成熟的防聲納探測(cè)方法。高性能的消聲瓦不僅具有優(yōu)良的吸聲性能，而且具備優(yōu)良的隔聲性能和抑振性能；也就是說(shuō)使用消聲瓦不僅能吸收敵方聲納的探測(cè)聲波，也能最大限度地隔離本艇的輻射聲波。高性能的消聲瓦還可用于聲納艙的非窗口艙壁，作為吸聲障板，消除回波干擾和艦艇的輻射噪聲干擾，提高聲納的探測(cè)性能。當(dāng)前的艦艇聲隱身技術(shù)要求消聲瓦必須在低頻、寬帶情況下具有良好的吸聲性能，并且具備瓦的尺寸小、重量輕、抗老化和耐壓能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

（6）阻尼材料

目前發(fā)展的阻尼材料可分為四類：阻尼合金、防震橡膠、高聚物阻尼材料和高聚物中添加各種無(wú)機(jī)填料（如硫酸鋇、硫酸鈣、鉛鹽等）的復(fù)合材料。采用橡膠阻尼材料，不僅可以最大限度地降低機(jī)械噪聲和減輕機(jī)械振動(dòng)，提高工作效率，而且十分利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（7）隔聲材料

國(guó)內(nèi)外開發(fā)和應(yīng)用的隔聲材料很多，？比較先進(jìn)的是聚酰亞胺泡沫。目前，美國(guó)海軍已把聚酰亞胺泡沫用作所有水面戰(zhàn)艦和潛艇的隔熱隔聲材料。

新型隱身材料 [7-10]

隨著探測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)隱身材料也提出了更高的要求?，F(xiàn)在發(fā)展的新型隱身材料主要包括 : 手性材料、納米隱身材料、導(dǎo)電高聚物材料、多晶鐵纖維吸收劑、智能型隱身材料等。

（1）手性材料（chiralmaterial）

手性是指一種物體與其鏡像不存在幾何對(duì)稱性且不能通過任何操作使物體與鏡像相重合的現(xiàn)象。研究表明，具有手性特性的材料，能夠減少入射電磁波的反射并能吸收電磁波。目前研究的雷達(dá)吸波型手性材料，是在基體材料中摻雜手性結(jié)構(gòu)物質(zhì)形成的手性復(fù)合材料。

（2）納米隱身材料

近幾年來(lái)，對(duì)納米材料的研究不斷深入，證明納米材料具有極好的吸波特性，因而引起研究人員的極大興趣。目前，美、法、德、日、俄等國(guó)家把納米材料作為新一代隱身材料進(jìn)行探索和研究。

（3）導(dǎo)電高聚物材料

這種材料是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，由于其結(jié)構(gòu)多樣化、高度低和獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，因而引起科學(xué)界的廣泛重視。將導(dǎo)電高聚物與無(wú)機(jī)磁損耗物質(zhì)或超微粒子復(fù)合，可望發(fā)展成為一種新型的輕質(zhì)寬頻帶微波吸收材料。

（4）多晶鐵纖維吸收劑

歐洲伽瑪（GAMMA）公司研制出一種新型的雷達(dá)吸波涂層，系采用多晶鐵纖維作為吸收劑。這是一種輕質(zhì)的磁性雷達(dá)吸收劑，可在很寬的頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)高吸收效果，且重量減輕 40% ～ 60%，克服了大多數(shù)磁性吸收劑所存在的過重的缺點(diǎn)。

（5）智能型隱身材料

智能型隱身材料和結(jié)構(gòu)是一種具有感知功能、信息處理功能、自我指令并對(duì)信號(hào)作出最佳響應(yīng)功能的材料和結(jié)構(gòu)，為利用智能型材料實(shí)現(xiàn)隱身功能提供了可能性。

綜合考慮目前國(guó)內(nèi)各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，我國(guó)隱身技術(shù)的發(fā)展應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：一是設(shè)計(jì)更為獨(dú)特的外形以達(dá)到最優(yōu)隱身效果；二是研制新型推進(jìn)系統(tǒng)以減少船體震動(dòng)和噪聲；三是采用吸波效能更好的涂敷材料以減少雷達(dá)反射面積；四是學(xué)習(xí)國(guó)外較為先進(jìn)的技術(shù)措施（如等離子體技術(shù)）等以提高現(xiàn)有技術(shù)水平。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料和新工藝的出現(xiàn)，為隱身技術(shù)展提供了更為可靠的技術(shù)保障。為了在未來(lái)海戰(zhàn)中立于不敗之地，為了應(yīng)對(duì)各種探測(cè)技術(shù)，加快發(fā)展隱身技術(shù)已成為各軍事大國(guó)的首要任務(wù)。新型隱身艦艇的不斷出現(xiàn)，新隱身技術(shù)的綜合應(yīng)用為隱身技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也為隱身技術(shù)的研究指明了方向。

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