D0L:10.163585.i5sn.1009-1300.2011.05.012 战术导弹技术Tactical Missile Technology Sept,201l,(5):121-126 ·121· [文章编号]10091300(2011)05012106 红外隐身技术与隐身涂料的发展 乐洪宇 (空军驻锦州地区军事代表室，锦州121000) [摘要]介绍了国外红外隐身技术与隐身涂料的发展历程以及装备的研制、改进情况，指出了在现代战争中发 展红外隐身技术与隐身涂料的优势和重要性，重点探讨了几种红外隐身技术与隐身涂料的性能及其特点，最后论 述了红外隐身技术与隐身涂料的发展动向与分析. [关键词红外隐身：隐身涂料：发雨 [中图分类号]T97 [文献标识码]A Development of Infrared Stealth Technology and Stealth Coating Le Hongyu (Air force Representative Bueau in Jinzhou,Jinzhou 121000,China) Abstract:The development of the infrared stealth technology and stealth coating abroad,and modifica- tion of equipments are described.In modern war superiority and important of the infrared stealth technolo- gyand coating are put forward.The technique propertie of evera ined stea technology and stealth coating are analvzed,and trend of the infrared stealth technology and stealth coating are dis- cussed. Keywords:infrared stealth;stealth coating:development 1引言 一步的研究和探讨0 随着军用光电技术的迅速发展，空中的军事目 标面临着日趋严重的光电威胁与红外威胁。各种先 2红外隐身技术 进的光电侦察设备和光电制导的空空、地空导弹， 红外隐身技术是利用屏蔽、低发射率涂料、热 都能以其高精度使现代化的飞机难以逃脱.现代军 抑制等措施，降低或改变目标的红外辐射特征即降 事技术已经达到了“目标只要被发现，就能被命中， 低目标的红外辐射强度与特性，从而实现目标的低 只要被命中，就能被摧毁”的水平.因此，要提高军 可探测性.这可通过改进结构设计和应用红外物理 事目标的生存能力，就要降低被探测和发现的概 原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量，使红外探 率，这就促使了红外隐身技术的飞速发展本文就 测设备难以探测到目标日 红外隐身技术、红外隐身涂料、发展分析等，做进 目标的红外隐身技术应包括三方面内容，一是 改变目标的红外辐射特性，即改变目标表面各处的 辐射率分布：二是降低目标的红外辐射强度，即通 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
［作者简介］ 乐洪宇，工程师． ［收稿日期］ 2011-05-10 ［文章编号］ 1009-1300( 2011) 05-0121-06 红外隐身技术与隐身涂料的发展 乐洪宇 ( 空军驻锦州地区军事代表室，锦州 121000) ［摘 要］ 介绍了国外红外隐身技术与隐身涂料的发展历程以及装备的研制、改进情况，指出了在现代战争中发 展红外隐身技术与隐身涂料的优势和重要性，重点探讨了几种红外隐身技术与隐身涂料的性能及其特点，最后论 述了红外隐身技术与隐身涂料的发展动向与分析． ［关键词］ 红外隐身; 隐身涂料; 发展 ［中图分类号］ TN97 ［文献标识码］ A Development of Infrared Stealth Technology and Stealth Coating Le Hongyu ( Air force Representative Bueau in Jinzhou，Jinzhou 121000，China) Abstract: The development of the infrared stealth technology and stealth coating abroad，and modification of equipments are described． In modern war superiority and important of the infrared stealth technology and stealth coating are put forward． The technique properties of several infrared stealth technology and stealth coating are analyzed，and trend of the infrared stealth technology and stealth coating are discussed． Keywords: infrared stealth; stealth coating; development 1 引 言 随着军用光电技术的迅速发展，空中的军事目 标面临着日趋严重的光电威胁与红外威胁． 各种先 进的光电侦察设备和光电制导的空空、地空导弹， 都能以其高精度使现代化的飞机难以逃脱． 现代军 事技术已经达到了“目标只要被发现，就能被命中， 只要被命中，就能被摧毁”的水平． 因此，要提高军 事目标的生存能力，就要降低被探测和发现的概 率，这就促使了红外隐身技术的飞速发展． 本文就 红外隐身技术、红外隐身涂料、发展分析等，做进 一步的研究和探讨［1］． 2 红外隐身技术 红外隐身技术是利用屏蔽、低发射率涂料、热 抑制等措施，降低或改变目标的红外辐射特征即降 低目标的红外辐射强度与特性，从而实现目标的低 可探测性． 这可通过改进结构设计和应用红外物理 原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量，使红外探 测设备难以探测到目标［2］． 目标的红外隐身技术应包括三方面内容，一是 改变目标的红外辐射特性，即改变目标表面各处的 辐射率分布; 二是降低目标的红外辐射强度，即通 战术导弹技术 Tactical Missile Technology Sept，2011，( 5) : 121 ～ 126 ·121· DOI:10.16358/j.issn.1009-1300.2011.05.012
·122 战术导弹技术Tactical Missile Technology Sept,201l,(5) 常所说的热抑制技术：三是调节红外辐射的传播途 反射、吸收和散射等定律，具有光的一般物理特 径（包括光谱转换技术）. 性，它在大气中的诱射能力与大气中水和二氧化碳 ()改变目标的红外辐射特性.改变红外辐射 的含量有关.物体向外发射红外辐射时，大气中的 波段：改变红外辐射波段，一是使飞机的红外辐射 水和二氧化碳要吸收一定波段的福射，而使此波段 波段处于红外探测器的响应波段之外：另外是使飞 的红外辐射信号衰减.不被吸收的波段无衰减地穿 机的红外辐射避开大气窗口而在大气层中被吸收和 过大气，这样的波段被称为大气窗口.红外大气窗 散射掉.具体技术手段可采用可变红外辐射被长的 口分为4个，分别是近红外、中红外、远红外和超 异型喷管、在燃料中加入特殊的添加剂来改变红外 远红外，前3个波段内大气窗口相对透明，超远红 辐射波长. 外波段基本是不透明的，红外探测器的工作波段主 调节红外辐射的传输过程：通常采用在结构上 要针对前3个大气窗口，因此红外隐身涂料的开发 改变红外辐射的辐射方向.对于直升机来说，由于 也应针对这3个大气窗口进行国 发动机排气并不产生推力，故其排气方向可任意改 红外隐身就是对目标进行处理，设法减少或消 变，从而能有效抑制红外威胁方向的红外辐射特 除目标与背景之间的亮度差别或温度差别，使隐身 征：对于高铝声速飞机来说，机体与大气摩擦生热 目标与背景的红外线特征相适应。目标的状态不 是主要问题之 ,可采用冷却的方法，吸收飞机下 同，隐身的被段也不同.当在工作状态时，目标红 表面热，再使热向上辐射 外隐身包括近红外波段、中红外波段和远红外波 模拟背景的红外辐射特征：模拟背景红外辐射 段，而非工作状态时的常温目标主要是近红外线隐 特征是通过改变飞机的红外辐射分布状态，使飞机 与背景的红外辐射分布状态相协调，从而使飞机的 近红外线隐身涂层主要任务是设法减少或消除 红外图像成为整个背景红外辐射图像的一部分 目标与背景间的亮度差别，做到在可见光到近红外 红外辐射变形：红外辐射变形就是通过改变飞 线波长范围内使目标与背景具有近似相同的光谱曲 机各部分红外辐射的相对值和相对位置，来改变飞 线，即同谱同色性.近红外线隐身涂料在目标上形 机易被红外成像系统所识别的特定红外图像特征， 成涂层，它的工作原理可分为单色迷彩、变形迷彩 从而使敌方难以识别。目前主要采用涂料来达到此 和变色迷彩类，且涂层应具有以下性能：和背景的 目的. 反射率差小：响应频带宽：与可见光隐身兼容：基 (2)降低目标红外辐射强度.降低飞机红外辐 本无镜面反射：与中红外、远红外线能尽量兼容. 射强度也就是降低飞机与背景的热对比度，使敌方 中红外线、远红外线隐身涂层主要任务是通 红外探测器接收不到足够的能量，减少飞机被发 过减少目标的温度或发射率来降低目标与背景之 现、识别和跟踪的概率.它主要是通过降低辐射体 间红外辐射能量的差别从而达到隐身的目的.中 的温度和采用有效的涂料来隆低飞机的辐射功率 远红外隐身涂层的工作原理可分为降低目标和背 具体可采用以下几项技术手段：减少散热源、热屏 景的辐射度差、热迷彩、热变频和热转换4种，其 蔽、空气对流散热技术、热废气冷却等. 中研究最多的也是最有效的方法则是降低目标的 (3)光谱转换.光谱转换技术就是采用在 热辐射 3~5μm和8~14μm波段这两个大气窗口发射率 根据Stefan-Bolwtan定律M=sT,式中，M为 低，而在这两个波段外的中远红外上有高的发射率 物质的辐射出射度：c为物质的表面发射率；6为常 的涂料，使所保护飞机的红外辐射落在大气窗口以 数：T为物质表面的绝对温度 外而被大气吸收和散射掉。 由此可知，实现红外隐身的技术途径有控制表 面发射率和控制表面温度，控制发射率的方法主要 3红外隐身涂料 是采用不同发射率的材料.通常情况下，涂覆低红 红外线辐射在大气中传播遵循可见光的折射、 外发射率的涂层是降低目标发射率的主要手段.而 ?1994-2016 China Academic Journal Electronie Publishing House.All rights reserved. http://www.cnkine
常所说的热抑制技术; 三是调节红外辐射的传播途 径( 包括光谱转换技术) ． ( 1) 改变目标的红外辐射特性． 改变红外辐射 波段: 改变红外辐射波段，一是使飞机的红外辐射 波段处于红外探测器的响应波段之外; 另外是使飞 机的红外辐射避开大气窗口而在大气层中被吸收和 散射掉． 具体技术手段可采用可变红外辐射波长的 异型喷管、在燃料中加入特殊的添加剂来改变红外 辐射波长． 调节红外辐射的传输过程: 通常采用在结构上 改变红外辐射的辐射方向． 对于直升机来说，由于 发动机排气并不产生推力，故其排气方向可任意改 变，从而能有效抑制红外威胁方向的红外辐射特 征; 对于高超声速飞机来说，机体与大气摩擦生热 是主要问题之一，可采用冷却的方法，吸收飞机下 表面热，再使热向上辐射． 模拟背景的红外辐射特征: 模拟背景红外辐射 特征是通过改变飞机的红外辐射分布状态，使飞机 与背景的红外辐射分布状态相协调，从而使飞机的 红外图像成为整个背景红外辐射图像的一部分． 红外辐射变形: 红外辐射变形就是通过改变飞 机各部分红外辐射的相对值和相对位置，来改变飞 机易被红外成像系统所识别的特定红外图像特征， 从而使敌方难以识别． 目前主要采用涂料来达到此 目的． ( 2) 降低目标红外辐射强度． 降低飞机红外辐 射强度也就是降低飞机与背景的热对比度，使敌方 红外探测器接收不到足够的能量，减少飞机被发 现、识别和跟踪的概率． 它主要是通过降低辐射体 的温度和采用有效的涂料来降低飞机的辐射功率． 具体可采用以下几项技术手段: 减少散热源、热屏 蔽、空气对流散热技术、热废气冷却等． ( 3) 光 谱 转 换． 光谱转换技术就是采用在 3 ～ 5 μm和 8 ～ 14 μm 波段这两个大气窗口发射率 低，而在这两个波段外的中远红外上有高的发射率 的涂料，使所保护飞机的红外辐射落在大气窗口以 外而被大气吸收和散射掉． 3 红外隐身涂料 红外线辐射在大气中传播遵循可见光的折射、 反射、吸收和散射等定律，具有光的一般物理特 性，它在大气中的透射能力与大气中水和二氧化碳 的含量有关． 物体向外发射红外辐射时，大气中的 水和二氧化碳要吸收一定波段的辐射，而使此波段 的红外辐射信号衰减． 不被吸收的波段无衰减地穿 过大气，这样的波段被称为大气窗口． 红外大气窗 口分为 4 个，分别是近红外、中红外、远红外和超 远红外，前 3 个波段内大气窗口相对透明，超远红 外波段基本是不透明的，红外探测器的工作波段主 要针对前 3 个大气窗口，因此红外隐身涂料的开发 也应针对这 3 个大气窗口进行［3］． 红外隐身就是对目标进行处理，设法减少或消 除目标与背景之间的亮度差别或温度差别，使隐身 目标与背景的红外线特征相适应． 目标的状态不 同，隐身的波段也不同． 当在工作状态时，目标红 外隐身包括近红外波段、中红外波段和远红外波 段，而非工作状态时的常温目标主要是近红外线隐 身． 近红外线隐身涂层主要任务是设法减少或消除 目标与背景间的亮度差别，做到在可见光到近红外 线波长范围内使目标与背景具有近似相同的光谱曲 线，即同谱同色性． 近红外线隐身涂料在目标上形 成涂层，它的工作原理可分为单色迷彩、变形迷彩 和变色迷彩类，且涂层应具有以下性能: 和背景的 反射率差小; 响应频带宽; 与可见光隐身兼容; 基 本无镜面反射; 与中红外、远红外线能尽量兼容． 中红外线、远红外线隐身涂层主要任务是通 过减少目标的温度或发射率来降低目标与背景之 间红外辐射能量的差别从而达到隐身的目的． 中、 远红外隐身涂层的工作原理可分为降低目标和背 景的辐射度差、热迷彩、热变频和热转换 4 种，其 中研究最多的也是最有效的方法则是降低目标的 热辐射． 根据 Stefan-Bolwtan 定律 M = εδT4 ，式中，M为 物质的辐射出射度; ε 为物质的表面发射率; δ 为常 数; T 为物质表面的绝对温度 ． 由此可知，实现红外隐身的技术途径有控制表 面发射率和控制表面温度． 控制发射率的方法主要 是采用不同发射率的材料． 通常情况下，涂覆低红 外发射率的涂层是降低目标发射率的主要手段． 而 ·122· 战术导弹技术 Tactical Missile Technology Sept，2011，( 5)
战术导弹技术Tactical Missile Technology Sept,201l,(5) ·123· 控制目标表面的温度变化范围则是采用大热惯量材 发展分析 料.这两种方法都可以用来降低目标的红外辐射能 红外隐身技术与隐身涂料的发展趋势：一是加 量 强隐身技术研究：二是开发新型隐身材料研究：三 ()红外隐身涂料的组成.红外隐身涂料一般 是综合运用、权衡隐身性能 由颜料、粘合剂和某些添加剂组成.其中颜料和粘 4.1加强隐身技术研究 合剂是影响红外隐身性能的基本因素 目前的反雷达探测隐身技术主要是针对厘米被 颜料.影响热红外隐身涂料性能的因素中颜科 段雷达，覆盖的频率段有限。例如，谐振型吸波材 的选择至关重要，一般情况下，粘合剂的红外发射 料只能吸收一种或几种频率的雷达波，介电型吸波 率均较高，而低发射率的红外隐身涂料主要由颜料 材料与磁性吸波材料主要覆盖范围大致分别在厘米 调节来实现.目前红外隐身涂料配方中的领料大致 波段的低端和高端。而近年来随着先进红外/紫外 分为：金属颜料、着色颜料和半导体颜料金属颜 探测器，米波段雷达，毫米波段雷达等新型先进探 料. 测器的相继问世，以及随之而来的装备部队使用 粘合剂。粘合剂是影响涂料隐身性能的又 给原有的隐身手段提出了新的严峻桃战，这就要求 基本因素.红外隐身涂料所用的粘合剂必须具备 隐身材料具备宽频带吸波特性，即用同一种隐身材 两个基本性能 是必须保护颜料，在涂料的整 料对抗多种波段的电磁被源的深测 个使用讨程中保特红外特性不变.第二是粘合 (1)EADS加强隐身技术研究.英国《简氏防务 必须在所选光谱范围内为红外透明。红外隐身涂 周刊》2005年10月12日报道：为研制新一代大型 料配方中粘合剂大致分为两种：有机粘合剂和无 隐身无人机/无人作战飞机(UAV/UCAV),欧洲航 机粘合剂 空防务与空间集团(EADS)将从11月开始在德国 其它添加剂.除了颜料和粘合剂外，红外隐身 建立一座新的大型专用微波暗室阿 涂料根据不同频段隐身的需要，配方中往往还会再 该暗室被称为RaSigma4(RaSigma表示“radar 加一些减小目标红外发射率的作用的物质增强其隐 signature management'”,雷达信号控制)，位于德因 身性能。 不莱梅市北部的莱姆韦德区，也是德国莱茵金属防 (2)红外隐身涂料性能要求 理想的红外隐身 务电子公司的原址.RaSigma4将是EADS在德国 涂料应具备以下性能要求 的第4座雷达隐身研究设临.此前的Rasigma1 具有满意的红外发射率或较强的控温能力 RaSigma2也是微波暗室，RaSigma3则是露天的隐 对太阳能的吸收率低： 身测试试验场. 具有对热辐射可进行漫反射的表面结构， RaSigma4是专为EADS第2代隐身无人机的 (3)红外隐身与激光隐身的兼容.红外探测指 研制而建立的.EADS目前正对一种高度保密的 的是利用波长在3~15μm的红外辐射特征进行探 “梭鱼”(Barracuda)隐身无人机进行测试，并称 测的方法，考虑到大气层对红外线的吸收，红外探 RaSigma4是“梭鱼”之后无人机开发计划的一部 测器的实际工作波段为3-5m和8~14m,其 分.据称这些后继无人机的任务设想包括侦察与侦 热成像技术在军事领域己经得到广泛的应用.随着 察/攻击，将要求具备可与有人机雌美的性能和续 红外侦察、探测、制导和热成像处理技术的发展 航能力.因此，它需要采用更大的发动机，容纳更 反红外探测隐身技术也趣来越重要，它是通过抑制 多的燃油和搭载各种载荷，这将使它比第一代的验 目标的红外辐射，或改变目标的热形状，从而达到 证机大许多. 目标与背景的红外辐射不可区分的一门技术 EADS称，这些无人机的雷达截面积(RCS)将 红外/激光隐身涂层在1.06m和10.6um具 比目前的航空飞行器降低1个数量级的标准.若以 有极低的反射率，而在其他红外波段则具有尽可能 美国F/A22战斗机作为参照，其RCS应达到0.001 高的反射率。 0.01°.为达到这一目标需要开发新的仿真技 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.net
控制目标表面的温度变化范围则是采用大热惯量材 料． 这两种方法都可以用来降低目标的红外辐射能 量． ( 1) 红外隐身涂料的组成． 红外隐身涂料一般 由颜料、粘合剂和某些添加剂组成． 其中颜料和粘 合剂是影响红外隐身性能的基本因素． 颜料． 影响热红外隐身涂料性能的因素中颜料 的选择至关重要，一般情况下，粘合剂的红外发射 率均较高，而低发射率的红外隐身涂料主要由颜料 调节来实现． 目前红外隐身涂料配方中的颜料大致 分为: 金属颜料、着色颜料和半导体颜料金属颜 料． 粘合剂． 粘合剂是影响涂料隐身性能的又一 基本因素． 红外隐身涂料所用的粘合剂必须具备 两个基本性能． 一是必须保护颜料，在涂料的整 个使用过程中保持红外特性不变． 第二是粘合剂 必须在所选光谱范围内为红外透明． 红外隐身涂 料配方中粘合剂大致分为两种: 有机粘合剂和无 机粘合剂． 其它添加剂． 除了颜料和粘合剂外，红外隐身 涂料根据不同频段隐身的需要，配方中往往还会再 加一些减小目标红外发射率的作用的物质增强其隐 身性能． ( 2) 红外隐身涂料性能要求． 理想的红外隐身 涂料应具备以下性能要求: 具有满意的红外发射率或较强的控温能力; 对太阳能的吸收率低; 具有对热辐射可进行漫反射的表面结构． ( 3) 红外隐身与激光隐身的兼容． 红外探测指 的是利用波长在 3 ～ 15 μm 的红外辐射特征进行探 测的方法，考虑到大气层对红外线的吸收，红外探 测器的实际工作波段为 3 ～ 5 μm 和 8 ～ 14 μm，其 热成像技术在军事领域已经得到广泛的应用． 随着 红外侦察、探测、制导和热成像处理技术的发展， 反红外探测隐身技术也越来越重要，它是通过抑制 目标的红外辐射，或改变目标的热形状，从而达到 目标与背景的红外辐射不可区分的一门技术． 红外/激光隐身涂层在 1． 06 μm 和 10． 6 μm 具 有极低的反射率，而在其他红外波段则具有尽可能 高的反射率． 4 发展分析 红外隐身技术与隐身涂料的发展趋势: 一是加 强隐身技术研究; 二是开发新型隐身材料研究; 三 是综合运用、权衡隐身性能［4］． 4． 1 加强隐身技术研究 目前的反雷达探测隐身技术主要是针对厘米波 段雷达，覆盖的频率段有限． 例如，谐振型吸波材 料只能吸收一种或几种频率的雷达波，介电型吸波 材料与磁性吸波材料主要覆盖范围大致分别在厘米 波段的低端和高端． 而近年来随着先进红外/紫外 探测器，米波段雷达，毫米波段雷达等新型先进探 测器的相继问世，以及随之而来的装备部队使用， 给原有的隐身手段提出了新的严峻挑战． 这就要求 隐身材料具备宽频带吸波特性，即用同一种隐身材 料对抗多种波段的电磁波源的探测． ( 1) EADS 加强隐身技术研究． 英国《简氏防务 周刊》2005 年 10 月 12 日报道: 为研制新一代大型 隐身无人机/无人作战飞机( UAV/UCAV) ，欧洲航 空防务与空间集团( EADS) 将从 11 月开始在德国 建立一座新的大型专用微波暗室［5］． 该暗室被称为 RaSigma 4( RaSigma 表示“radar signature management”，雷达信号控制) ，位于德国 不莱梅市北部的莱姆韦德区，也是德国莱茵金属防 务电子公司的原址． RaSigma 4 将是 EADS 在德国 的第 4 座雷达隐身研究设施． 此前的 RaSigma 1、 RaSigma 2 也是微波暗室，RaSigma 3 则是露天的隐 身测试试验场． RaSigma 4 是专为 EADS 第 2 代隐身无人机的 研制而建立的． EADS 目前正对一种高度保密的 “梭鱼”( Barracuda) 隐 身 无 人 机 进 行 测 试，并 称 RaSigma 4 是“梭鱼”之后无人机开发计划的一部 分． 据称这些后继无人机的任务设想包括侦察与侦 察/攻击，将要求具备可与有人机媲美的性能和续 航能力． 因此，它需要采用更大的发动机，容纳更 多的燃油和搭载各种载荷，这将使它比第一代的验 证机大许多． EADS 称，这些无人机的雷达截面积( RCS) 将 比目前的航空飞行器降低 1 个数量级的标准． 若以 美国 F /A-22 战斗机作为参照，其 RCS 应达到0． 001 ～ 0． 01 m2 ． 为达到这一目标需要开发新的仿真技 战术导弹技术 Tactical Missile Technology Sept，2011，( 5) ·123·
·124 战术导弹技术Tactical Missile Technology Sept,201l,(5) 术和测试手段，而建立RaSigma4就是这些工作的 较底部分也带有附加遮掩物，用以覆盖车轮.炮塔 部分」 设计向外侧倾斜，为105m口径炮设计和安装了 RaSigma4的测量支柱可容纳尺寸达12m 特别的表面保护物 12m、质量2250kg的测试物，而EADS声称其承 隐身设计旨在减少饱台产生的红外和雷达信 重能力最终将提高到5000kg,该暗室的尺十为 号.在战场环境下，即使使用在8~124m波段工 48m×31m×15m,室内的雷达天线的安装高度为 作的热能装置、雷达以及毫米波装置，都很难探测 1~13m,工作频段0.5100GHz.尽管Rasigm 到此种隐身型的坦卓.另外，为减少MBT的热能信 1/2的测试频段范围与RaSigma4相同，但仅能容 号，设计时在其外部RAM及内部夹层中都注入了 纳尺寸5m×5m的测试物.RaSigma4还将具备高 冷空气.与非隐身MBT不同的是隐身型MBT的炮 分辨率三维雷达成像能力， 塔及外壳都没有外部堆装物， 除了缩减RCS,EADS还投资研究其他信号特 Git公司还为法国陆军的AX0RC6×6装 征控制技术.它宣称正在研究从航空器发射可调制 甲车设计了红外隐身装置，并正在研制一种新型的 的光学和红外信号来实现光学和红外隐身，但拒绝 主动防护系统 透露任何技术细节。 4.2开发新型隐身材料研究 EADS已大力开展了对狂风(Tornado)战斗机和 国外先进的多功能隐身材料在可见光、近红 未来A4O0M战术运输机等在内的全机RCS测量与 外、远红外、8mm和3mm五波段一体化方面取得 减缩研究.这些飞机都没有采用隐身设计.EADS 较大进展.美国研制的多功能隐身涂层在30 称，若它们的全机RCS得以减缩，将呈指数级降低 100GHz毫米波的吸收率为10~15dB:中红外波段 对其机载自防御电子战系统的尺寸和能力要求.该 3~5m发射率为0.5~0.9，远红外波段8~14um 公司已为德国空军的狂风战斗轰炸机开发了一套经 发射率为0.60.95，可见光的光谱特性与背景基 济有效的RCS减缩组件，这是该机防御辅助子系统 致。德国研制的半导体多功能隐身材料在可见 (DASS)升级工作的一部分. 光范围有低发射率，在中远红外波段(3~5μm, EADS还新开发了一套用于制造大型复合材料 8-14um)有低发射率，在毫米波段有高吸收率 结构的真空辅助成形(VAP)系统，无需在热压罐中 这种涂层可同时对抗可见光、近红外、激光、中远 进行固化.。它可以生产具有多层雷达吸波结构的部 红外和雷达的威胁」 件，其效果远好于现有的任何雷达吸波材料. 开发新型隐身材料：一是研制开发手性材料 EADS还将其在隐身方面的专门技术用于航空 (chiralmaterial).手性是指一种物体与其镜像不存 之外的领域.例如，它为德国214常规潜艇制造 在几何对称性且不能通过任何操作使物体与镜像相 了低可探测电子支援桅杆和通气管 重合的现象，研究表明，具有手性特性的材料，能 (2)法国技露隐身坦克.英国《简氏防务周刊》 够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波.用于微 2002年3月27日报道：几年前，法国Giat公司曾 波波段的手性材料都是人造的.目前研究的雷达吸 以法军AMX30主战坦克(MBT)为基础开发并制造 波型手性材料，是在基体材料中掺杂手性结构物 出了隐身原型样车，最近，法国武器装备总署 形成的手性复合材料.二是纳米隐身材料.近几年 (DGA)己向Giat公司授予另一项合同，开发研制 来，对纳米材料的研究不断深入，证明纳米材料具 勒克莱尔(Leclere)主战坦克的隐身型，并将对其讲 有极好的吸波特性，因而引起研究人员的极大兴 行全面测试A 趣.目前，美、法、德、日、俄等国家把纳米材料作 已制造出的隐身原型样车AMX30的车身涂有 为新一代隐身材料进行探索和研究.三是导电高聚 特别设计的雷达波吸收材料(RAM),炮搭和底盘 物材料，这种材料是诉几年木发展起来的，由于其 在形状设计上也力求将雷达信号反射降至最低.例 结构多样化、高度低和独特的物理、化学特性，因 如，其侧面装甲皆向内倾斜，车身侧面特制裙体的 而引起科学界的广泛重视.将导电高聚物与无机磁 21994-2016 China academic lournal electronic Publishing house.all rights reserved. http://www.cnkine
术和测试手段，而建立 RaSigma 4 就是这些工作的 一部分． RaSigma 4 的测量支柱可容纳尺寸达 12 m × 12 m、质量 2250 kg 的测试物，而 EADS 声称其承 重能力最终将提高 到 5000 kg． 该暗室的尺寸为 48 m × 31 m × 15 m，室内的雷达天线的安装高度为 1 ～ 13 m，工作频段 0． 5 ～ 100 GHz． 尽管 RaSigma 1 /2 的测试频段范围与 RaSigma 4 相同，但仅能容 纳尺寸 5 m × 5 m 的测试物． RaSigma 4 还将具备高 分辨率三维雷达成像能力． 除了缩减 RCS，EADS 还投资研究其他信号特 征控制技术． 它宣称正在研究从航空器发射可调制 的光学和红外信号来实现光学和红外隐身，但拒绝 透露任何技术细节． EADS 已大力开展了对狂风( Tornado) 战斗机和 未来 A400M 战术运输机等在内的全机 RCS 测量与 减缩研究． 这些飞机都没有采用隐身设计． EADS 称，若它们的全机 RCS 得以减缩，将呈指数级降低 对其机载自防御电子战系统的尺寸和能力要求． 该 公司已为德国空军的狂风战斗轰炸机开发了一套经 济有效的 RCS 减缩组件，这是该机防御辅助子系统 ( DASS) 升级工作的一部分． EADS 还新开发了一套用于制造大型复合材料 结构的真空辅助成形( VAP) 系统，无需在热压罐中 进行固化． 它可以生产具有多层雷达吸波结构的部 件，其效果远好于现有的任何雷达吸波材料． EADS 还将其在隐身方面的专门技术用于航空 之外的领域． 例如，它为德国 U214 常规潜艇制造 了低可探测电子支援桅杆和通气管． ( 2) 法国披露隐身坦克． 英国《简氏防务周刊》 2002 年 3 月 27 日报道: 几年前，法国 Giat 公司曾 以法军 AMX-30 主战坦克( MBT) 为基础开发并制造 出了隐 身 原 型 样 车． 最 近，法国武器装备总署 ( DGA) 已向 Giat 公司授予另一项合同，开发研制 勒克莱尔( Leclerc) 主战坦克的隐身型，并将对其进 行全面测试［6］． 已制造出的隐身原型样车 AMX-30 的车身涂有 特别设计的雷达波吸收材料( RAM) ，炮塔和底盘 在形状设计上也力求将雷达信号反射降至最低． 例 如，其侧面装甲皆向内倾斜，车身侧面特制裙体的 较底部分也带有附加遮掩物，用以覆盖车轮． 炮塔 设计向外侧倾斜，为 105 mm 口径炮设计和安装了 特别的表面保护物． 隐身设计旨在减少炮台产生的红外和雷达信 号． 在战场环境下，即使使用在 8 ～ 12 μm 波段工 作的热能装置、雷达以及毫米波装置，都很难探测 到此种隐身型的坦克． 另外，为减少 MBT 的热能信 号，设计时在其外部 RAM 及内部夹层中都注入了 冷空气． 与非隐身 MBT 不同的是隐身型 MBT 的炮 塔及外壳都没有外部堆装物． Giat 公司还为法国陆军的 AMX-10RC 6 × 6 装 甲车设计了红外隐身装置，并正在研制一种新型的 主动防护系统． 4． 2 开发新型隐身材料研究 国外先进的多功能隐身材料在可见光、近红 外、远红外、8 mm 和 3 mm 五波段一体化方面取得 较大进展． 美国研制的多功能隐身涂层在 30 ～ 100 GHz毫米波的吸收率为 10 ～ 15 dB; 中红外波段 3 ～ 5 μm发射率为 0． 5 ～ 0． 9，远红外波段 8 ～ 14 μm 发射率为 0． 6 ～ 0． 95，可见光的光谱特性与背景基 本一致． 德国研制的半导体多功能隐身材料在可见 光范围有低发射率，在中远红外波段( 3 ～ 5 μm， 8 ～ 14 μm) 有低发射率，在毫米波段有高吸收率． 这种涂层可同时对抗可见光、近红外、激光、中远 红外和雷达的威胁． 开发新型隐身材料: 一是研制开发手性材料 ( chiralmaterial) ． 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，具有手性特性的材料，能 够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波． 用于微 波波段的手性材料都是人造的． 目前研究的雷达吸 波型手性材料，是在基体材料中掺杂手性结构物质 形成的手性复合材料． 二是纳米隐身材料． 近几年 来，对纳米材料的研究不断深入，证明纳米材料具 有极好的吸波特性，因而引起研究人员的极大兴 趣． 目前，美、法、德、日、俄等国家把纳米材料作 为新一代隐身材料进行探索和研究． 三是导电高聚 物材料． 这种材料是近几年才发展起来的，由于其 结构多样化、高度低和独特的物理、化学特性，因 而引起科学界的广泛重视． 将导电高聚物与无机磁 ·124· 战术导弹技术 Tactical Missile Technology Sept，2011，( 5)
战术导弹技术Tactical Missile Technology Sept,201l,(5) ·125· 损耗物质或超微粒子复合，可望发展成为一种新型 比、低阻安装和高推重比特点，能够提高超声速巡 的轻质宽频带微波吸收材料.四是多品铁纤维吸收 航能力 剂.欧洲伽玛(GAMMA)公司研制出一种新型的雷 这种发动机最引人注日的是其复杂的进气首 达吸波涂层，系采用多晶铁纤维作为吸收剂。这是 并与三排固定和可调进口导流叶片组合的复杂叶片 一种轻质的磁性雷达吸收剂，可在很宽的顿带内实 排向结合，其中第一排由窄孩弯掠导叶组成，其后 现高吸收效果，且重量减轻40%~60%，克服了大 是宽弦$形的第二排叶片，然后紧跟着是位于风扇 多数磁性吸收剂所存在的过重的缺点. 之前的一排可调进口导流叶片，采用这种结构的目 4.3综合运用、权衡隐身性能 的是阻止雷达波照射到风扇并反射出来，否则风扇 目前，隐身技术正向着综合运用、权衡隐身性 会成为前向雷达信号的一个强劲反射源 能和其他性能、扩展频率范围和应用范围、降低成 低压涡轮的大型中心体结构令人联想到美国通 本等方向发展。根据目前吸波材料的发展状况， 用电气航空集团的F414和法国斯奈克玛公司M88 种类型的材料很难满足日益提高的隐身技术所提出 的设计，看来是为了向出口导流叶片和加力燃烧室 的“薄、轻、宽、强”的综合要求，因此需要将多利 火焰稳定器提供大量的冷却空气之用.冷却气流通 吸波材料进行多种形式的复合来获得最佳隐身效 过高压轴上的孔进输送到中心体，同时还可以从外 果，如铁磁性MnZm、NiZn铁氧体与铁电性Ba- 涵道获得冷却空气 TO3复合，能够极大的提高吸被性能：也可以采用 而火焰稳定器也异常的宽大，其可能拥有另一 有机一无机纳米材料复合技术，这种方法能很方便 种功能，即阻止涡轮反射雷达波，从而改善正后方 的调节复合物的电磁参数以达到阻抗配的要求， 的低可深测性.另外发动机还采用了大型的二元矢 而且可以大大减轻质量，可望成为今后吸波材料研 量喷管 究与发展的重点方向 日本将在2014年试验本国产隐身飞机.美联 (1)日本开始研究用于未来战斗机的隐身发动 社2011年3月8日报首日本国防部负责领导空军 机.美国《侮日航宇》2011年2月14日报道，日本 未来系统研发工作的吉冈秀正中将指出，日本希望 防卫省和工业界计划研发一种具有先进隐身特征的 在3年内试验本国的隐身飞机，计划在2014年实 发动机，以摆脱对美国第六代战斗机的依赖，后者 现未来战斗机首飞 将在本世纪30年代服役 日本在美国国会整止出口最新武器研究成果之 日本工程师为他们提出的这种发动机设计了能 后，于2004年开始启动隐身战斗机研制项目.自 够避免反射敌方雷达波能量的前部结构，另有迹象 2009年开始，已投资了390亿日元（约合4.73亿美 表明发动机的后部也会布置为使涡轮免受飞机后向 元)用于隐身战斗机研制项目。 雷达波的照射 (2)苏霍伊PAK FA飞机彩光学隐身和红外隐 从日木航空字宙工业会(SJAC)给出的一张草 身技术.饿罗斯《苏蛋伊公司》网钻2011年3月3 图上显示出一些重要的设计细节.项目的一个关键 日报道：3月3日，俄罗斯第二架试验型第五代战 目标是采用低阴构型，草图是示出较窄的机体比 斗机(PAK FA)在阿稳尔共青城完成首飞.飞机由 例。发动机的尺寸和推力都不得而知，不过据信其 俄罗斯联邦试飞员谢尔盖博格旦驾驶.飞机在空 推力等级可能为133.5kN左右. 中飞行了44min,在阿穆尔共青城航空工的机场 与配装美国洛马公司F22的普惠公司F119发 上完成了着陆.飞机成功完成了各项飞行任务.在 动机相似，该双轴发动机也采用三级风扇、六级高 飞行的过程中通过了飞机稳定性检验和动力系统工 压压气机以及对转的单级高低压涡轮。在同样的压 作评估。飞机在拟定的飞行计划所有阶段都较好地 气机级数情况下，日本工程师能够达到更高的总用 展示了自身的性能 比，与二十年前F119的设计相比单级做功更多 PAK FA项目的试验与批准的计划完全相符 改进了发动机的效率.发动机结构显示为小函道 当前初步的地面和飞行试验工作己经完成，所有 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.net
损耗物质或超微粒子复合，可望发展成为一种新型 的轻质宽频带微波吸收材料． 四是多晶铁纤维吸收 剂． 欧洲伽玛( GAMMA) 公司研制出一种新型的雷 达吸波涂层，系采用多晶铁纤维作为吸收剂． 这是 一种轻质的磁性雷达吸收剂，可在很宽的频带内实 现高吸收效果，且重量减轻 40% ～ 60% ，克服了大 多数磁性吸收剂所存在的过重的缺点． 4． 3 综合运用、权衡隐身性能 目前，隐身技术正向着综合运用、权衡隐身性 能和其他性能、扩展频率范围和应用范围、降低成 本等方向发展． 根据目前吸波材料的发展状况，一 种类型的材料很难满足日益提高的隐身技术所提出 的“薄、轻、宽、强”的综合要求，因此需要将多种 吸波材料进行多种形式的复合来获得最佳隐身效 果，如铁磁性 Mn-Zn、Ni-Zn 铁氧体与铁电性 BaTiO3 复合，能够极大的提高吸波性能; 也可以采用 有机 － 无机纳米材料复合技术，这种方法能很方便 的调节复合物的电磁参数以达到阻抗匹配的要求， 而且可以大大减轻质量，可望成为今后吸波材料研 究与发展的重点方向． ( 1) 日本开始研究用于未来战斗机的隐身发动 机． 美国《每日航宇》2011 年 2 月 14 日报道，日本 防卫省和工业界计划研发一种具有先进隐身特征的 发动机，以摆脱对美国第六代战斗机的依赖，后者 将在本世纪 30 年代服役［9］． 日本工程师为他们提出的这种发动机设计了能 够避免反射敌方雷达波能量的前部结构，另有迹象 表明发动机的后部也会布置为使涡轮免受飞机后向 雷达波的照射． 从日本航空宇宙工业会( SJAC) 给出的一张草 图上显示出一些重要的设计细节． 项目的一个关键 目标是采用低阻构型，草图显示出较窄的机体比 例． 发动机的尺寸和推力都不得而知，不过据信其 推力等级可能为 133． 5 kN 左右． 与配装美国洛马公司 F-22 的普惠公司 F119 发 动机相似，该双轴发动机也采用三级风扇、六级高 压压气机以及对转的单级高低压涡轮． 在同样的压 气机级数情况下，日本工程师能够达到更高的总压 比，与二十年前 F119 的设计相比单级做功更多， 改进了发动机的效率． 发动机结构显示为小涵道 比、低阻安装和高推重比特点，能够提高超声速巡 航能力． 这种发动机最引人注目的是其复杂的进气道， 并与三排固定和可调进口导流叶片组合的复杂叶片 排向结合． 其中第一排由窄弦弯掠导叶组成，其后 是宽弦 S 形的第二排叶片，然后紧跟着是位于风扇 之前的一排可调进口导流叶片． 采用这种结构的目 的是阻止雷达波照射到风扇并反射出来，否则风扇 会成为前向雷达信号的一个强劲反射源． 低压涡轮的大型中心体结构令人联想到美国通 用电气航空集团的 F414 和法国斯奈克玛公司 M88 的设计，看来是为了向出口导流叶片和加力燃烧室 火焰稳定器提供大量的冷却空气之用． 冷却气流通 过高压轴上的孔进输送到中心体，同时还可以从外 涵道获得冷却空气． 而火焰稳定器也异常的宽大，其可能拥有另一 种功能，即阻止涡轮反射雷达波，从而改善正后方 的低可探测性． 另外发动机还采用了大型的二元矢 量喷管． 日本将在 2014 年试验本国产隐身飞机． 美联 社 2011 年 3 月 8 日报道日本国防部负责领导空军 未来系统研发工作的吉冈秀正中将指出，日本希望 在 3 年内试验本国的隐身飞机，计划在 2014 年实 现未来战斗机首飞． 日本在美国国会禁止出口最新武器研究成果之 后，于 2004 年开始启动隐身战斗机研制项目． 自 2009 年开始，已投资了 390 亿日元( 约合 4． 73 亿美 元) 用于隐身战斗机研制项目． ( 2) 苏霍伊 PAK FA 飞机彩光学隐身和红外隐 身技术． 俄罗斯《苏霍伊公司》网站 2011 年 3 月 3 日报道: 3 月 3 日，俄罗斯第二架试验型第五代战 斗机( PAK FA) 在阿穆尔共青城完成首飞． 飞机由 俄罗斯联邦试飞员谢尔盖-博格旦驾驶． 飞机在空 中飞行了 44 min，在阿穆尔共青城航空工厂的机场 上完成了着陆． 飞机成功完成了各项飞行任务． 在 飞行的过程中通过了飞机稳定性检验和动力系统工 作评估． 飞机在拟定的飞行计划所有阶段都较好地 展示了自身的性能［10］． PAK FA 项目的试验与批准的计划完全相符． 当前初步的地面和飞行试验工作已经完成，所有三 战术导弹技术 Tactical Missile Technology Sept，2011，( 5) ·125·