基本介紹
- 中文名：隱形塗料
- 英文名：Stealth coating
- 別稱：雷達吸波材料
- 化學式：無
- 分子量：無
- 套用：軍機和飛彈
- 特點：質輕、高強
簡介,分類,結構性,吸波塗料,電路模擬,
簡介
分類
結構性
國外的一些軍機和飛彈均採用了結構型RAM，如SRAM飛彈的水平安定面，A-12機身邊緣、機翼前緣和升降副翼，F-111飛機整流罩，B-1B和美英聯合研製的鷂-Ⅱ飛機的進氣道，以及日本三菱重工研製的空艦彈ASM-1和地艦彈SSM-1的彈翼等均採用了結構型RAM。複合材料的高速發展為結構吸波材料的研製提供了保障。新型熱塑性PEEK(聚醚醚酮)、PES(聚醚碸)、PPS(聚苯硫醚)以及熱固性的環氧樹脂、雙馬來醯亞胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺和異氰酸酯等都具有比較好的介電性能，由它們製成的複合材料具有較好的雷達傳輸和透射性。採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、聚醯胺纖維。碳纖維對吸波結構具有特殊意義，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，以用於吸波結構。
美國空軍研究發現將PEEK、PEK和PPS抽拉的單絲製成復絲分別與碳纖維、陶瓷纖維等按一定比例交替混雜成紗束，編織成各種織物後再與PEEK或PPS製成複合材料，具有優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。據稱美國先進戰術戰鬥機(ATF)結構的50%將採用這一類結構吸波材料，材料牌號為APC(HTX)。
國外典型的產品有用於B-2飛機機身和機翼蒙皮的雷達吸波結構，其使用了非圓截面(三葉形、C形)碳纖維和蜂窩夾芯複合材料結構。在該結構中，吸波物質的密度從外向內遞增，並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入，進入的雷達在蜂窩芯內被吸收。該吸波材料的密度為0.032g/cm，蜂窩芯材在6-18GHz時，衰減達20dB；其它的產品如英國Plessey公司的"泡沫LA-1型"吸波結構以及在這一基礎上發展的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，用輕質聚氨酯泡沫構成，在4.6～30GHz內入射波衰減大於10dB；Plessey公司的另一產品K-RAM由含磁損填料的芳醯胺纖維組成，厚5～10mm，重7～15kg/m2，在2～18GHz衰減大於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已用於SRAM飛彈的水平安定面，密度為1.6～4.6kg/m2，耐熱180℃，彎曲強度1050kg/cm2，在工作頻帶內的衰減為20dB左右。日本防衛廳技術研究所與東麗株式會社研製的吸波結構，由吸波層(由碳纖維或矽化矽纖維與樹脂複合而成)、匹配層(由氧化鋯、氧化鋁、氮化矽或其它陶瓷製成)、反射層(由金屬、薄膜或碳纖維織物製成)構成，厚2mm，10GHz時復介電數為14-j24、樣品在7～17GHz內反射衰減>10dB。
在結構吸波材料領域，西方國家中以美國和日本的技術最為先進，尤其在複合材料、碳纖維、陶瓷纖維等研究領域，日本顯示出強大的技術實力。英國的Plesey公司也是該領域的主要研究機構。
吸波塗料
雷達吸波塗料主要包括磁損性塗料和電損性塗料
磁損性塗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塗層大都屬於這一類。這種塗層在低頻段內有較好的吸收性。美國Condictron公司的鐵氧體系列塗料，厚1mm，在2～10GHz內衰減達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(1～16GHz)有良好的衰減性能(10dB)。磁損型塗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。
電損性塗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。這種塗料重量較輕(一般可低於4kg/m2)，高頻吸收好，但厚度大，難以做到薄層寬頻吸收，尚未見純電損型塗層用於飛行器的報導。90年代美國Carnegie-Mellon大學發現了一系列非鐵氧體型高效吸收劑，主要是一些視黃基席夫鹼鹽聚合物，其線型多烯主鏈上含有連線二價基的雙鏈碳-氮結構，據稱塗層可使雷達反射降低80%，比重只有鐵氧體的1/10，有報導說這種塗層已用於B-2飛機。
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對電阻片的電感、電容等參數進行分析和設計，以衰減大部分入射能量。與電路模擬吸收體相關的設計問題是頻率選擇表面(FSS)設計。電路模擬吸收體可以由吸波材料中周期性金屬條、柵、片構成的電阻片製成，也可以採用帶有刻蝕成專門設計的格網圖案的金屬或金屬陶瓷塗層的介質薄膜或薄纖維織物，塗層材料和厚度決定電路模擬薄膜格線單元的有效電阻值；格線單元的循環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。這種塗層可採用氣相沉積或濺射方法敷於介質薄膜表面。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複雜，一般由多個薄膜層組成。每層的設計不同且沿整個吸波體厚度變化，層間距離由設計頻率確定。這種吸波體一般用於吸收寬頻帶電磁波，已用於隱身飛機座艙蓋、隱身雷達天線罩的設計。
另一類吸波材料是稱為R卡的電阻性薄膜和纖維織物。這些材料由介質基體材料與非常薄的真空沉積層、濺塗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成分級塗層。R卡用於機翼時，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。
