隱形涂料簡介

隱形涂料也叫雷達吸波材料。雷達吸波材料是最重要的隱身材料，其中尤以結(jié)構(gòu)型雷達吸波材料和吸波涂料最為重要，國外已實用的主要也是這兩類隱身材料。

隱形涂料結(jié)構(gòu)性

結(jié)構(gòu)型雷達吸波材料是一種多功能復(fù)合材料，它既能承載作結(jié)構(gòu)件，具備復(fù)合材料質(zhì)輕、高強的優(yōu)點，又能較好地吸收或透過電磁波，已成為當(dāng)前隱身材料重要的發(fā)展方向。

國外的一些軍機和導(dǎo)彈均采用了結(jié)構(gòu)型RAM，如SRAM導(dǎo)彈的水平安定面，A-12機身邊緣、機翼前緣和升降副翼，F(xiàn)-111飛機整流罩，B-1B和美英聯(lián)合研制的鷂-Ⅱ飛機的進氣道，以及日本三菱重工研制的空艦彈ASM-1和地艦彈SSM-1的彈翼等均采用了結(jié)構(gòu)型RAM。復(fù)合材料的高速發(fā)展為結(jié)構(gòu)吸波材料的研制提供了保障。新型熱塑性PEEK(聚醚醚酮)、PES(聚醚砜)、PPS(聚苯硫醚)以及熱固性的環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺和異氰酸酯等都具有比較好的介電性能，由它們制成的復(fù)合材料具有較好的雷達傳輸和透射性。采用的纖維包括有良好介電透射性的石英纖維、電磁波透射率高的聚乙烯纖維、聚四氟乙烯纖維、陶瓷纖維，以及玻纖、聚酰胺纖維。碳纖維對吸波結(jié)構(gòu)具有特殊意義，國外對碳纖維作了大量改良工作，如改變碳纖維的橫截面形狀和大小，對碳纖維表面進行表面處理，從而改善碳纖維的電磁特性，以用于吸波結(jié)構(gòu)。

美國空軍研究發(fā)現(xiàn)將PEEK、PEK和PPS抽拉的單絲制成復(fù)絲分別與碳纖維、陶瓷纖維等按一定比例交替混雜成紗束，編織成各種織物后再與PEEK或PPS制成復(fù)合材料，具有優(yōu)良的吸收雷達波性能，又兼具有重量輕、強度大、韌性好等特點。據(jù)稱美國先進戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(ATF)結(jié)構(gòu)的50%將采用這一類結(jié)構(gòu)吸波材料，材料牌號為APC(HTX)。

國外典型的產(chǎn)品有用于B-2飛機機身和機翼蒙皮的雷達吸波結(jié)構(gòu)，其使用了非圓截面(三葉形、C形)碳纖維和蜂窩夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，吸波物質(zhì)的密度從外向內(nèi)遞增，并把多層透波蒙皮作面層，多層蒙皮與蜂窩芯之間嵌入電阻片，使雷達波照射在B-2的機身和機翼時，首先由多層透波蒙皮導(dǎo)入，進入的雷達在蜂窩芯內(nèi)被吸收。該吸波材料的密度為0.032g/cm，蜂窩芯材在6-18GHz時，衰減達20dB；其它的產(chǎn)品如英國Plessey公司的"泡沫LA-1型"吸波結(jié)構(gòu)以及在這一基礎(chǔ)上發(fā)展的LA-3、LA-4、LA-1沿長度方向厚度在3.8～7.6cm變化，厚12mm時重2.8kg/m2，用輕質(zhì)聚氨酯泡沫構(gòu)成，在4.6～30GHz內(nèi)入射波衰減大于10dB；Plessey公司的另一產(chǎn)品K-RAM由含磁損填料的芳酰胺纖維組成，厚5～10mm，重7～15kg/m2，在2～18GHz衰減大于7dB。美國Emerson公司的Eccosorb CR和Eccosorb MC系列有較好的吸波性，其中CR-114及CR-124已用于SRAM導(dǎo)彈的水平安定面，密度為1.6～4.6kg/m2，耐熱180℃，彎曲強度1050kg/cm2，在工作頻帶內(nèi)的衰減為20dB左右。日本防衛(wèi)廳技術(shù)研究所與東麗株式會社研制的吸波結(jié)構(gòu)，由吸波層(由碳纖維或硅化硅纖維與樹脂復(fù)合而成)、匹配層(由氧化鋯、氧化鋁、氮化硅或其它陶瓷制成)、反射層(由金屬、薄膜或碳纖維織物制成)構(gòu)成，厚2mm，10GHz時復(fù)介電數(shù)為14-j24、樣品在7～17GHz內(nèi)反射衰減>10dB。

在結(jié)構(gòu)吸波材料領(lǐng)域，西方國家中以美國和日本的技術(shù)最為先進，尤其在復(fù)合材料、碳纖維、陶瓷纖維等研究領(lǐng)域，日本顯示出強大的技術(shù)實力。英國的Plesey公司也是該領(lǐng)域的主要研究機構(gòu)。

隱形涂料吸波涂料

雷達吸波涂料主要包括磁損性涂料和電損性涂料

磁損性涂料主要由鐵氧體等磁性填料分散在介電聚合物中組成。國外航空器的雷達吸波涂層大都屬于這一類。這種涂層在低頻段內(nèi)有較好的吸收性。美國Condictron公司的鐵氧體系列涂料，厚1mm，在2～10GHz內(nèi)衰減達10～12dB，耐熱達500℃；Emerson公司的Eccosorb Coating 268E厚度1.27mm，重4.9kg/m2，在常用雷達頻段內(nèi)(1～16GHz)有良好的衰減性能(10dB)。磁損型涂料的實際重量通常為8～16kg/m2，因而降低重量是亟待解決的重要問題。

電損性涂料通常以各種形式的碳、SiC粉、金屬或鍍金屬纖維為吸收劑，以介電聚合物為粘接劑所組成。這種涂料重量較輕(一般可低于4kg/m2)，高頻吸收好，但厚度大，難以做到薄層寬頻吸收，尚未見純電損型涂層用于飛行器的報道。90年代美國Carnegie-Mellon大學(xué)發(fā)現(xiàn)了一系列非鐵氧體型高效吸收劑，主要是一些視黃基席夫堿鹽聚合物，其線型多烯主鏈上含有連接二價基的雙鏈碳-氮結(jié)構(gòu)，據(jù)稱涂層可使雷達反射降低80%，比重只有鐵氧體的1/10，有報道說這種涂層已用于B-2飛機。

隱形涂料電路模擬

電路模擬吸收體是西方80年代研究的一種吸波機理和方法，它運用等鏟電路技術(shù)對電阻片的電感、電容等參數(shù)進行分析和設(shè)計，以衰減大部分入射能量。與電路模擬吸收體相關(guān)的設(shè)計問題是頻率選擇表面(FSS)設(shè)計。電路模擬吸收體可以由吸波材料中周期性金屬條、柵、片構(gòu)成的電阻片制成，也可以采用帶有刻蝕成專門設(shè)計的格網(wǎng)圖案的金屬或金屬陶瓷涂層的介質(zhì)薄膜或薄纖維織物，涂層材料和厚度決定電路模擬薄膜網(wǎng)格單元的有效電阻值；網(wǎng)格單元的循環(huán)間隔以及薄膜厚度的電性能可決定吸波體的電感和電容值。這種涂層可采用氣相沉積或濺射方法敷于介質(zhì)薄膜表面。典型的FSS有振子型、條帶型、正交線型、矩型、圓形等形狀。電路模擬吸收體圖案比較復(fù)雜，一般由多個薄膜層組成。每層的設(shè)計不同且沿整個吸波體厚度變化，層間距離由設(shè)計頻率確定。這種吸波體一般用于吸收寬頻帶電磁波，已用于隱身飛機座艙蓋、隱身雷達天線罩的設(shè)計。

另一類吸波材料是稱為R卡的電阻性薄膜和纖維織物。這些材料由介質(zhì)基體材料與非常薄的真空沉積層、濺涂金屬或金屬陶瓷組成。R卡可利用沉積厚度逐漸變化和/或電阻率逐漸變化的材料構(gòu)成分級涂層。R卡用于機翼時，能較好地滿足氣動外形的要求。在吸收前緣表面的次行波方面也很有用。