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吸波材料知识介绍

FABIAOSHIJIAN:2020-11-11   FANGWENLIANG:


吸波材料的定义
所谓吸波材料,指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。在工程应用上,除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外,还要求它具有重量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。
结构:
电磁波吸收原理
电磁波吸收材料的原理是吸收入射的电磁波,并将电磁能转换成热能损耗掉。
隐身材料
声隐身材料:包括吸声材料,隔音材料,消声材料等,主要用于潜艇的螺旋桨和外壳的消声瓦,避开敌方的声纳系统。
红外隐身材料:就是要降低物体的红外辐射或者使物体的红外辐射与背景基本达到一致,难以被敌人的红外探测发现。红外隐身材料主要用于飞机蒙皮,坦克外壳等部件。
可见光隐身材料:一般采用颜色与环境一致的保护色材料,形成于背景颜色接近的迷彩图案,用于战斗机、坦克、装甲车等军用设备。
激光隐身材料:用来对抗激光制导武器、激光雷达等,这些材料对激光的反射率低而吸收率高。
雷达隐身材料:(也称吸波材料)能吸收雷达波,使反射波减弱甚至不反射雷达波,从而达到隐身的目的。
非隐身材料与隐身材料比较示意图
雷达依据目标反射的电磁波来跟踪目标。根据反射信号的强弱、方位、时间等信息可计算出敌方目标的方位、运动速度等。目标的反射信号越强,雷达就越容易探测到目标。雷达隐身材料(也称吸波材料)能吸收雷达波,使反射波减弱甚至不反射雷达波,从而达到隐身的目的。吸波材料主要是通过电磁能转化为热能而耗散或者使电磁波因干涉而抵消。
雷达吸波复合材料至少有三层(有的达几十层)。最外层是透波层.通常由涂覆透波树脂涂层的特殊碳纤维编织物编成;中间层为电磁损耗层,由低介电性能的特殊碳纤维,石英纤维,玻璃纤维或混杂纤维与电磁损耗填加物组成。中间层还可以设计成波纹形, 角锥形, 蜂窝夹芯(单层或多层蜂窝夹芯层),泡沫夹芯等。最内层(底板/基板层)必须具有反射雷达波的特性,一般由碳纤维复合材料或金属材料组成。中层间的吸波填料可以是无规则球形粒子,无规则纤维或片状填料。使用球形填料较多,它有利于改进结构性能和热特性。
军事隐身领域
F-117A(夜鹰)战斗机在海湾战争中取得的巨大成绩促使吸波材料快速的发展。
外形像一个堆积起来的复杂多面体,大部分表面向后倾斜,具有大后掠机翼和V形垂尾。这种外形能使反射雷达波改变方向,产生散射,敌方雷达很难收到反射信号。F-117的机身、机翼和垂尾大量采用了玻璃纤维、碳纤维等雷达隐身材料。
民用领域
测量设备
吸波材料的分类
按成型工艺和承载能力可分为涂覆型和结构型两类:
涂覆型:涂料(如铁氧体)贴片(塑料、橡胶和陶瓷);
结构型:碳纤维骨架和碳基体(碳粒、碳化硅粉等)组成的复合材料。
按其工作原理不同,吸波材料可分为干涉型和吸收型两种。
按损耗机理的不同,可分为介电型吸波材料和磁性吸波材料。
介电型吸波材料的主要特点是具有高的介电常数和较大的介电损耗角,以介质的电子极化或界面衰减来吸收电磁波。
磁性吸波材料损耗机理主要为铁磁共振吸收,具有较大的磁损耗角,以涡流损耗、磁滞损耗、剩余损耗机制衰减,吸收电磁波。
几种吸波材料
吸波材料的发展趋势
兼容化: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。
复合化:需要将多种材料进行各种形式的复合以满足“薄、宽、轻、强”等综合性能。
智能化:智能型材料是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料。
智能隐身材料
智能隐身材料:能从自身的表层或内部获取关于环境条件及其变化信息,进行判断、处理和做出反应,以改变自身的一种或多种参数,使其很好的与外界协调。其实是一种自适应的材料系统。
雷达波智能隐身材料
英国谢菲尔德大学研制的自适应雷达波吸收材料,能够通过调节电压,使得吸收体中每层导电聚合物的电阻可调节,实现了反射率、吸收峰不同频率下可调的目的,使得在很宽的频带内具有很强的隐身能力。
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