對空中飛行物的識別并不是用人的肉眼,因此“隱身”的概念也略有不同,那么空中的戰斗機都是怎么做到“看不見”的呢?答案是隱身涂料。
簡單地說,隱身涂料并不能像哈利波特的隱身衣一樣讓飛機真正隱身。所謂的隱身涂料,多數只是一種吸波材料的特殊油漆,可以吸收一部分的雷達波。飛機、導彈等武器的主要特征信號有:可見的幾何形狀信號、機載雷達特征信號、熱力學上的紅外特征信號、磁特征信號、聲頻特征信號和電磁輻射等方面的特征信號等。其中雷達波是最常見的。相應的,隱身涂料也從這些方面著手達到使目標的特征信號減弱以至消失在敵方的監控機制上。
在初中的課堂上,物理老師講到聲音的反射通常會提到蝙蝠,蝙蝠生活在黑暗的洞穴里,它們沒有眼睛,而是靠發出此聲波之后物體反射回來的聲波而確定物體的準確位置的。飛機也是如此,發出特征信號(通常是雷達波),根據收集到的反射回來的信號,經過計算機處理,從而確定障礙物的準確位置。
隨著電子信息技術高速發展及其在軍事領域中的廣泛應用,軍事偵察技術手段已經實現了高技術化。精確制導武器的廣泛應用,意味著戰場目標“發現即可命中”,使武器裝備系統、軍事設施、作戰部隊生存能力及作戰效能受到嚴重威脅。隱身技術作為反偵察手段已成為戰場上必不可少的部分。
在各種隱身技術中,雷達隱身涂料技術是最成熟的。殲20和殲31上所應用的就是傳統的雷達隱身技術。雷達隱身涂料實質上是一種高分子復合涂料,其中包含有效吸波劑成分。按吸波劑的不同,吸波涂料有鐵氧體系列、視黃基席夫堿鹽、導電高分子、放射性同位素、納米吸波涂料等。
當雷達隱身涂料施工到各種武器裝備上時,涂層厚度需在1毫米以上,每平方米重量在3~5千克以上,不僅施工周期長,而且因涂層厚,容易開裂脫落,維修困難,加之隱身頻帶窄等。這些不足之處多年來沒有明顯改進,使得飛行器及許多先進武器裝備無法采用。
紅外隱身材料是采用屏蔽、低發射率涂料、紅外抑制等措施來改變目標的紅外輻射波段或降低紅外輻射強度,以隱蔽目標的紅外輻射特征信息,從而實現目標的低可探測性。很明顯隱身不隱身,主要取決于涂料中的吸波劑,換句話來說,吸波材料的發展才是隱身涂料發展變革的關鍵。下面動圖中黑色的材料是經過處理之后的石墨烯,紅色的激光在經過石墨烯材料之后,幾乎被完全吸收,石墨烯也因此成為隱身涂料中的潛力股。
2015年11月,我國華中科技大學研制的一種新型隱身材料成為了熱點。它被冠以“世界最先進隱身材料”的稱謂,它實際上是一整套的“自適應隱身”技術,屬于智能材料的范疇。它的原理是,飛機即時感受到環境背景、以及照射到自己身上的雷達/光學(比如激光)變化;然后根據預先設計好的規律,分析這些變化并向隱身材料給出指令;最后飛機上各個地方的隱身材料會各自根據需要,改變自己的吸波特性(吸收哪些波段的雷達波,吸收多少、反射多少),讓飛機總體特征極難以和四周環境區分。
但盡管這個隱身材料和技術聽起來性能優勢很強大,存在極大的軍事需求,但目前在應用上還有很大局限,有許多問題有待解決,產業化應用的難度還很大。當然,任何技術都要經歷產生、發展和成熟的過程。相信經過科研工作者和產業化技術人員的不懈努力,我國的隱身材料和技術終能達到與美國抗衡,甚至挑戰和超越美國的水平。
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