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吸波材料知識(shí)介紹

發(fā)表時(shí)間:2020-11-11   訪問量:


吸波材料的定義
所謂吸波材料,指能吸收投射到它表面的電磁波能量的一類材料。在工程應(yīng)用上,除要求吸波材料在較寬頻帶內(nèi)對(duì)電磁波具有高的吸收率外,還要求它具有重量輕、耐溫、耐濕、抗腐蝕等性能。
結(jié)構(gòu):
電磁波吸收原理
電磁波吸收材料的原理是吸收入射的電磁波,并將電磁能轉(zhuǎn)換成熱能損耗掉。
隱身材料
聲隱身材料:包括吸聲材料,隔音材料,消聲材料等,主要用于潛艇的螺旋槳和外殼的消聲瓦,避開敵方的聲納系統(tǒng)。
紅外隱身材料:就是要降低物體的紅外輻射或者使物體的紅外輻射與背景基本達(dá)到一致,難以被敵人的紅外探測(cè)發(fā)現(xiàn)。紅外隱身材料主要用于飛機(jī)蒙皮,坦克外殼等部件。
可見光隱身材料:一般采用顏色與環(huán)境一致的保護(hù)色材料,形成于背景顏色接近的迷彩圖案,用于戰(zhàn)斗機(jī)、坦克、裝甲車等軍用設(shè)備。
激光隱身材料:用來對(duì)抗激光制導(dǎo)武器、激光雷達(dá)等,這些材料對(duì)激光的反射率低而吸收率高。
雷達(dá)隱身材料:(也稱吸波材料)能吸收雷達(dá)波,使反射波減弱甚至不反射雷達(dá)波,從而達(dá)到隱身的目的。
非隱身材料與隱身材料比較示意圖
雷達(dá)依據(jù)目標(biāo)反射的電磁波來跟蹤目標(biāo)。根據(jù)反射信號(hào)的強(qiáng)弱、方位、時(shí)間等信息可計(jì)算出敵方目標(biāo)的方位、運(yùn)動(dòng)速度等。目標(biāo)的反射信號(hào)越強(qiáng),雷達(dá)就越容易探測(cè)到目標(biāo)。雷達(dá)隱身材料(也稱吸波材料)能吸收雷達(dá)波,使反射波減弱甚至不反射雷達(dá)波,從而達(dá)到隱身的目的。吸波材料主要是通過電磁能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散或者使電磁波因干涉而抵消。
雷達(dá)吸波復(fù)合材料至少有三層(有的達(dá)幾十層)。最外層是透波層.通常由涂覆透波樹脂涂層的特殊碳纖維編織物編成;中間層為電磁損耗層,由低介電性能的特殊碳纖維,石英纖維,玻璃纖維或混雜纖維與電磁損耗填加物組成。中間層還可以設(shè)計(jì)成波紋形, 角錐形, 蜂窩夾芯(單層或多層蜂窩夾芯層),泡沫夾芯等。最內(nèi)層(底板/基板層)必須具有反射雷達(dá)波的特性,一般由碳纖維復(fù)合材料或金屬材料組成。中層間的吸波填料可以是無規(guī)則球形粒子,無規(guī)則纖維或片狀填料。使用球形填料較多,它有利于改進(jìn)結(jié)構(gòu)性能和熱特性。
軍事隱身領(lǐng)域
F-117A(夜鷹)戰(zhàn)斗機(jī)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中取得的巨大成績促使吸波材料快速的發(fā)展。
外形像一個(gè)堆積起來的復(fù)雜多面體,大部分表面向后傾斜,具有大后掠機(jī)翼和V形垂尾。這種外形能使反射雷達(dá)波改變方向,產(chǎn)生散射,敵方雷達(dá)很難收到反射信號(hào)。F-117的機(jī)身、機(jī)翼和垂尾大量采用了玻璃纖維、碳纖維等雷達(dá)隱身材料。
民用領(lǐng)域
測(cè)量設(shè)備
吸波材料的分類
按成型工藝和承載能力可分為涂覆型和結(jié)構(gòu)型兩類:
涂覆型:涂料(如鐵氧體)貼片(塑料、橡膠和陶瓷);
結(jié)構(gòu)型:碳纖維骨架和碳基體(碳粒、碳化硅粉等)組成的復(fù)合材料。
按其工作原理不同,吸波材料可分為干涉型和吸收型兩種。
按損耗機(jī)理的不同,可分為介電型吸波材料和磁性吸波材料。
介電型吸波材料的主要特點(diǎn)是具有高的介電常數(shù)和較大的介電損耗角,以介質(zhì)的電子極化或界面衰減來吸收電磁波。
磁性吸波材料損耗機(jī)理主要為鐵磁共振吸收,具有較大的磁損耗角,以渦流損耗、磁滯損耗、剩余損耗機(jī)制衰減,吸收電磁波。
幾種吸波材料
吸波材料的發(fā)展趨勢(shì)
兼容化:要求隱身材料具備寬頻帶吸波特性,即用同一種隱身材料對(duì)抗多種波段的電磁波源的探測(cè)。
復(fù)合化:需要將多種材料進(jìn)行各種形式的復(fù)合以滿足“薄、寬、輕、強(qiáng)”等綜合性能。
智能化:智能型材料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。
智能隱身材料
智能隱身材料:能從自身的表層或內(nèi)部獲取關(guān)于環(huán)境條件及其變化信息,進(jìn)行判斷、處理和做出反應(yīng),以改變自身的一種或多種參數(shù),使其很好的與外界協(xié)調(diào)。其實(shí)是一種自適應(yīng)的材料系統(tǒng)。
雷達(dá)波智能隱身材料
英國謝菲爾德大學(xué)研制的自適應(yīng)雷達(dá)波吸收材料,能夠通過調(diào)節(jié)電壓,使得吸收體中每層導(dǎo)電聚合物的電阻可調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)了反射率、吸收峰不同頻率下可調(diào)的目的,使得在很寬的頻帶內(nèi)具有很強(qiáng)的隱身能力。
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