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1、第十五章第十五章 隐隐身材料身材料 n15.1 隐身技术隐身技术n15.2 微波隐身材料微波隐身材料n15.3 红外隐身材料红外隐身材料n15.4 激光、声和多功能隐身材料激光、声和多功能隐身材料 教学目标及基本要求教学目标及基本要求n掌握隐身技术，微波隐身的基本原理，涂敷掌握隐身技术，微波隐身的基本原理，涂敷型吸波材料，红外隐身的基本原理，近红外型吸波材料，红外隐身的基本原理，近红外隐身材料，中远红外隐身材料，激光隐身材隐身材料，中远红外隐身材料，激光隐身材料。料。n熟悉和了解结构型吸波材料，声隐身材料，熟悉和了解结构型吸波材料，声隐身材料，红外和微波兼容隐身材料；红外和激光兼容红外和微波兼
2、容隐身材料；红外和激光兼容隐身材料。隐身材料。 教学重点教学重点和难点和难点n（1）隐身技术）隐身技术n（2）微波隐身的基本原理及涂敷型吸波材）微波隐身的基本原理及涂敷型吸波材料料n（3）红外隐身的基本原理、近红外隐身材）红外隐身的基本原理、近红外隐身材料和中远红外隐身材料料和中远红外隐身材料n（4）激光隐身的基本原理及激光隐身材料）激光隐身的基本原理及激光隐身材料第十五章第十五章 隐身材料隐身材料 n我国古代就有“隐身法”的传说。n在士兵的装备和武器上也采用了各种形式来达到“隐身”，其基本的办法就是伪装和诱骗。n随着现代军事技术发展，雷达、毫米波、红外、激光、声波等现代探测和制导技术大量应用
3、于武器系统中，给飞机、舰艇、坦克和其他武器的生存造成了极大的威胁。为了提高武器的生存和突防能力，形成了一项专门技术隐身技术。 n武器的隐身技术是一门综合性的应用科学技术。n隐身技术：凡是能使军事目标的各种可探测的目标特征减少或迷盲的技术。15.1 隐身技术隐身技术n隐身技术分为主动隐身技术和被动隐身技术。n主动隐身技术是采用各种主动措施如干扰、假目标、烟幕、地形匹配等使敌方的探测手段受到迷惑而无法识别目标。n被动隐身技术是指武器系统的设计和使用过程中，降低其作为目标特征的技术。n按目标特征，隐身技术又可分为可见光、雷达或微波、红外、激光、声隐身技术。n隐身技术概念的明确提出虽然较晚，而武器的伪
4、装和遮障则很早就已应用。这些都是可见光隐身技术，不属于现代隐身技术。现代可见光隐身技术也称低视觉信号技术，主要有迷彩伪装、烟幕伪装、假目标和低尾迹等技术。n微波或称雷达隐身技术是研究较早和发展最快的现代隐身技术。 n红外隐身技术是现代隐身技术中越来越重要的技术领域，因为现代探测遥感手段主要是雷达、红外、光学、声波四种类型。n20世纪80年代中期以来，红外探测和制导技术迅速发展，红外型探测器仅次于雷达，约占30%，而在精确制导武器中，红外制导的占60%，红外隐身技术按波段可分为近红外（0.762.6m）和中远红外（主要是35m和814m）两类。n近红外隐身技术主要用于静止、常温目标，研究进展较大
5、 。中远红外隐身技术主要用于运动、高温目标，但难度较大，进展较慢。n声隐身技术和激光隐身技术是现代隐身技术的两个开展研究较晚的领域。n隐身技术作为一项高技术，与激光武器、巡航导弹被称为军事科学上最新的三大技术成就。n隐身材料是隐身技术的重要组成部分。广义来说，凡是隐身技术用的材料都可认为是隐身材料。n隐身材料：在武器系统的使用和设计过程中，降低其目标特征的材料。n对应于隐身技术的分类，隐身材料分为微波、可见光、红外、激光、声和多功能隐身材料。 15.2 微波隐身材料微波隐身材料 n一、微波隐身的基本原理一、微波隐身的基本原理n雷达是探测武器特别是飞行器的最可靠方法。雷达是利用电磁波发现目标并测
6、定其位置的设备。电磁波在传播过程中遇到阻碍物将产生散射。这是雷达发现目标的依据。电磁波具有恒速、定向传播的规律，是测定目标距离和方向的依据。n雷达的工作波段绝大多数在微波波段，故称微波隐身。微波一般是指波长从1m到1mm的电磁波，相应的频率范围为0.3300GHz。有人把1mm0.1mm的波段也划入微波范围。 n微波波段还可细分为分米波（1dm1m）、厘米波（1cm1dm）、毫米波（1mm1cm），把0.11mm波段称为亚毫米波。n雷达隐身技术的目的是要使武器的雷达目标特征即散射信号减弱到最小限度。武器的雷达散射信号的大小一般用雷达散射截面（RCS）来表示。nRCS是在单位立体角内接收机天线处
7、散射回波的功率流面密度Ir与目标处单位立体角内入射波功率流面密度Ii之比，即nR为目标到接收天线的距离n的数值变化很大，常用的分贝数来表示，即n人的是1m2，非隐身的B-52轰炸机是100m2，隐身的B-1B、B-2、F-117A轰炸机的分别是0.75m2、0.1m2、0.025m2，相当于鸟类的值。n根据雷达距离方程 n目标的值降为原来的10%时，rr缩短为原来的56%，目标的值降为原来的1%时，rr缩短为原来的18%。由此可见雷达隐身技术的作用。n电磁波的散射来自武器的各散射源，散射的基本类型有镜面反射、边缘和尖顶散射、行波散射、爬行波散射以及非细长体电磁边界突变引起的散射。这些局部散射源
8、称散射中心，武器的总散射场是各局部散射场之和。 n减少武器RCS值的途径主要有三条：n（1）外形技术。n（2）阻抗加载技术。n（3）材料技术。n吸收雷达波的材料称雷达波吸收材料或微波吸收材料，简称吸波材料，它是主要微波隐身材料。按工艺方法分为涂敷型、贴片型和结构型。透过雷达波的材料称雷达波透射材料（透波材料）。n二、涂敷型吸波材料二、涂敷型吸波材料n（一）对涂敷型吸波材料的一般要求（一）对涂敷型吸波材料的一般要求n涂敷型吸波材料是一种吸波的高分子复合材料，简称吸波涂料。对它的一般要求为：(6)n（1）反射率低。n（2）响应频带宽。n（3）密度小，厚度薄。n（4）机械性能好。n（5）耐候性好。n
9、（6）价格比较便宜。n总之，吸波涂料的性能要求归纳为薄、轻、宽。n（二）涂敷型吸波材料的工作原理（二）涂敷型吸波材料的工作原理n吸波涂料降低电磁反射的工作原理可分为干涉型和吸收型两类。一般都做成涂层。n干涉型涂层是按电磁波相干原理设计的。如图15-1所示，当电磁波I直射到涂层C表面时，一部分被反射出去，为第一反射波R1。其余部分透入涂层，在两个界面之间来回反射。n当一部分波穿出界面，返回自由空间，叠加后形成第二反射波R2。若R1和R2处于同一偏振面上，相位差180，发生干涉，使总的反射波衰减。n要这两个反射波相位差180，必须使其波程差图151 电磁波直射到涂层上的反射 n如果直射到涂层的电磁
10、波满足上式，且R1和R2振幅相等，则总反射率可降到零。n实际上，这两种反射波的振幅不可能相同，目前单纯的干涉型涂层可有-30dB左右的反射衰减。n从上式可见，产生干涉的涂层厚度取决于0、。0越小，和越大，则涂层越薄。相对磁导率相对磁导率相对介电常数相对介电常数nd一定，则能发生干涉的0也一定，当0发生变化时，涂层的总反射率就急速上升，因此这种涂层的工作频段很窄。要得到宽的响应频带，则n即要求和随0而变化，并满足上式，在宽频段内，目前还找不到这样的材料。因此，干涉型涂层很难满足使用要求。n吸收型涂层是按电磁波吸收原理设计的。电磁波在涂层中传播时通过感应的传导电流损耗、介电损耗和磁性损耗把电磁波的
11、电磁能转化为热能而散失掉，这样电磁波就被涂层吸收了。因此，涂层吸收电磁波有两个基本条件：n（1）阻抗匹配条件阻抗匹配条件。电磁波入射到涂层时，首先要让它最大限度地进入涂层内部而不被反射掉。如果电磁波能在涂层中基本被吸收掉，则可忽略R2。此时，当电磁波垂直入射时电电磁磁波波在在涂涂层层表表面面的的振振幅幅反反射率射率自自由由空空间间的的相相对本性阻抗对本性阻抗涂涂层层的的相相对对本本性阻抗性阻抗n可见，要直射电磁波完全进入涂层即阻抗完全匹配，涂层的相对磁导率和相对介电常数要相等。实际上还不可能，因此只能尽可能地使之匹配。 n（2）衰减条件衰减条件。进入涂层的电磁波能迅速地最大限度衰减，吸收率可表
12、示为下式n要完全衰减，即涂层吸收率a=1，必须涂层衰减常数或厚度d为无限大。实际上没有为无限大的涂料。为无限大没有实用意义。故只能做到使电磁波尽可能多地衰减掉。同时吸波涂料的大和阻抗匹配是矛盾的，一般涂料的越大，其本性阻抗越小，越难与自由空间的本性阻抗匹配。n因此，吸收型涂层的反射率不可能达到零吸收型涂层的反射率不可能达到零。它比干涉型涂层的响应频带要宽，但厚度较厚。n以上讨论的都是单层同组分的涂层，且很简化的，很难满足“薄、轻、宽”的要求。实际情况要复杂得多，如电磁波入射并非直射而是斜入射，涂层不是单层，涂层表面不是平滑面，电磁波有偏振等。这些都需根据具体条件进行较精确的计算。由吸波涂料构成
13、的涂层称为涂敷型吸波体。它的设计方法按吸波体的构成和形状而采用不同的物理模型和计算方法，已形成一个专门领域。n（三）平面涂敷型吸波体的设计原理（三）平面涂敷型吸波体的设计原理n（四）涂料型吸波体的计算机辅助设计（四）涂料型吸波体的计算机辅助设计n（五）吸波涂料的特征值（五）吸波涂料的特征值n吸波涂料的主要特征值如下：n（1）最小反射率R。又称峰值反射率。n（2）反射率R和微波频率f的关系R(f)-f。n（3）响应带宽。带宽可用频率的绝对值f表示，也可用相对带宽表示，相对带宽等于带宽除以该波段的中心频率。响应带宽必须是指明反射率小于某一值(R-10dB)时的带宽。n（4）复介电常数和复磁导率。n
14、（5）、和频率的关系-f、-f。n（6）涂层厚度d和面密度A。 复介电常数和复磁导率的频谱特性 反射率与频率的关系曲线n（六）吸波涂料及其吸波体的组成和种类（六）吸波涂料及其吸波体的组成和种类n1、吸波涂料、吸波涂料是以高分子溶液、浮液或液态高聚物为基料，分散加入吸波剂和其他附加成分制成的。n吸波剂是决定涂料吸波性能的关键组分，一般是粉末或纤维形态。n按化学成分吸波剂可分为无机吸波剂和有机高分子吸波剂。n按对微波的损耗机理吸波剂分为电损耗型和电磁损耗型。n吸波剂在涂料中的含量在一定范围内对涂料的力学和理化性能影响不大，但容积含量太大时就会恶化力学性能，并使工艺过程非常困难，甚至无法加工。 n高
15、分子基料是决定吸波涂料物化性质，特别是力学性质的关键成分。没有磁性，电损耗极低，无磁损耗，吸波性能接近于零。n高分子基料的选择主要根据吸波涂料所需的物理和化学性能及工艺加工要求。一般有橡胶型和树脂型两类。n附加成分分为两类：一类是为了改善涂料的物理和化学性能的；另一类是工艺过程需要的。n吸波涂料的工艺较简单，和一般涂料差不多。n2、吸波涂料的种类、吸波涂料的种类n按对电磁波的衰减原理分为干涉型和吸收型。n干涉型涂料用于薄层涂层。其、越大，则涂层越薄，但工作带宽很窄。其吸波性能对厚度极敏感，因而施工精度要求很高。低频时，它的厚度显著增加。因此，很难满足实用要求。n吸收型涂料按吸收机理可分为电损耗
16、型、电磁损耗型和等离子体吸收型。n1、电损耗型n电损耗来源于导电损耗和介电损耗。电损耗型涂料按吸波剂的种类主要有以下五种系列：炭系涂料、陶瓷系涂料、非磁性的金属系涂料、导电高分子型和视黄基席夫碱盐型。n电损耗型涂料的主要优点是密度小，高频性能较好，但一般厚度大，难以满足薄层宽频的要求。n2、电磁损耗型n电磁损耗源于电损耗、磁损耗（磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗）。电磁损耗型吸波涂料按吸波剂种类主要有三种：铁氧体系涂料、磁性金属粉系涂料和有机金属络合物型。n3、等离子体吸收型n3、涂敷型吸波体、涂敷型吸波体n涂敷型吸波体是吸波涂料在金属表面上涂制而成的，按其构成的涂层数分为单层和多层吸波体。n单层
17、吸波体由同一种涂料涂成的电磁参数相同的吸波涂层构成。现有吸波体涂料作成的单层吸波体很难兼顾阻抗匹配和最大衰减两个基本条件而满足“薄、轻、宽”的要求。n多层吸波体由不同涂料涂成的电磁参数各不相同的多层涂层构成。其设计目的就是解决上述两个基本条件的兼顾。多层吸波体中层数最少的是双层吸波体，采用最多的是由“吸收层”和“变换层”所构成的双层结构，吸收层是由铁氧体、导电纤维和高分子基料构成，变换层是由铁氧体和高分子基料组成。如图15-2所示。n涂敷型吸波材料施工方便，适用于复杂外形，对隐身目标的原设计改变不大，价格较便宜。重量和厚度受到严格的限制。n“寄生型”吸波材料还有贴片型，是把吸波剂和基料加工成片
18、、板或其他形状的吸波体。其要求、设计原理、特征值和涂敷型吸波材料基本相同。图152 双层涂敷型吸波体的构造 高分子基料高分子基料n三、结构型吸波材料三、结构型吸波材料n涂敷型吸波材料是一种“寄生型”材料。目前很难同时满足“薄、轻、宽、牢”的要求。n兼顾吸波和承受载荷的结构型吸波材料，它既能保证在200300温度下结构与吸波性能的稳定，又能减轻武器特别是飞行器的质量，显示了作为微波隐身材料在性能上的优越性。n结构型吸波材料目前主要有陶瓷型、塑料型和复合材料型三类。可以制成实心的和泡沫的。n为了提高承载和吸波性能，减轻飞行器质量和改善气动特性，发展了一种由结构型吸波材料、透波材料和其他材料构成的结
19、构型吸波体，也称雷达吸波结构（RAS），或简称吸波结构。n这种结构把隐身技术中的两个主要技术外形技术和隐身技术结合起来，有时还可结合阻抗加载技术，其综合性能明显优于单独的材料技术。n结构型吸波体主要有三种基本形式：叠层结构，由透波层、阻抗变换层、吸波层和反射背衬等构成；层片复合结构，先分别制成复合材料和吸波材料的片或板，再用粘结剂粘合成“夹层”式结构；夹芯结构，由面板和芯构成，芯可做成波纹、角锥或蜂窝状。n（一）结构型吸波材料的一般要求和特征值（一）结构型吸波材料的一般要求和特征值n结构型吸波材料在吸波性能如反射率低和响应频带宽等要求上基本和涂敷型吸波材料是一样。由于结构型吸波材料的质量和体积
20、不是附加的，所以对密度和厚度的要求不是很严格。n由于它要同时承担吸波和承载双重功能，对机械性能的要求比对涂敷型吸波材料要高，特别是对主承载部件的要求更高，要求高比强度、高比模量、耐高温、抗疲劳、长寿命。另外，对耐候性的要求也有所提高。价格也要求比较便宜。也有人对其性能的要求归纳为“牢、轻、宽”的目标。目前的材料水平还不是很“牢”，用于次承载部件较多，很少用于主承载部件。n结构型吸波材料的吸波性能特征值基本和涂敷型吸波材料一样。有时还加用透射率T、透射率T和频率f的关系T(f)-f两个特征值。n（二）结构型吸波材料的工作原理和平面吸波结（二）结构型吸波材料的工作原理和平面吸波结构的设计原理构的设
21、计原理n（三）结构型吸波体的计算机辅助设计（三）结构型吸波体的计算机辅助设计n（四）结构型吸波材料和吸波体的组成和种类（四）结构型吸波材料和吸波体的组成和种类n吸波材料：塑料型、陶瓷型和复合材料型。n吸波体：叠层、层片复合和夹芯复合结构。n种类：透波材料、吸波塑料、吸波陶瓷、吸波复合材料、蜂窝材料、电阻片、电路模拟吸波材料。 n（五）结构型吸波材料的形状（五）结构型吸波材料的形状n微波隐身材料目前的主要研究方向为：n微波隐身材料新概念、新原理和新技术的研究。n高效微波吸收剂的研究。n薄、轻、宽吸波涂层的研究。n宽、轻、牢新型结构型吸波复合材料的研究。n微波隐身材料在各类武器和装备上的应用研究。
22、15.3 红外隐身材料红外隐身材料 n一、红外隐身的基本原理一、红外隐身的基本原理n红外探测是仅次于雷达探测的探测武器的可靠方法。红外探测通常是以被动方式进行的，是利用目标发出的红外线来发现、识别和跟踪目标。n按大气对红外线传输过程的影响，一般分为近红外、中红外、远红外和极远红外四个波段。在前三个波段内，大气对某些波长范围是相对透明的，对其余的波长是不透明的。这些相对透明的波长范围称为大气窗口，一共有三个大气窗口，窗口（0.762.60m）、窗口（35m）、窗口（814m）。极远红外波段内，大气基本上是不透明的。 n红外侦察用探测器的工作波段主要为0.762.6m，红外制导用探测器的工作波段主
23、要为35m，红外热成像系统的工作波段则扩展到814m。n红外隐身技术的目的是要使目标与背景的红外信号特征之间的差别减少到最低限度，使之迷盲而无法识别。目标的红外信号特征基本上是红外辐射和反射。高速飞行的飞机有以下四种较强的红外辐射源和反射源：n发动机的尾喷口及其热部件；n发动机尾喷流；n飞机蒙皮有气动加热的红外辐射；n飞机受阳光照射后反射的红外辐射。n以上四种红外辐射，除阳光反射的红外辐射处于近红外波段外，其余均处于中远红外波段内。图15-3是太阳和各种温度下的辐射光谱特性。图153 太阳和各种温度黑体的辐射光谱n处于非工作状态的目标则只有阳光反射和本身的红外辐射，它们本身温度约300K，其红
24、外辐射处于34m波段，辐射强度较弱。n工作状态的目标红外隐身应包括近、中远红外波段，非工作状态的常温目标主要是近红外隐身。n近红外隐身的途径主要是使目标对阳光反射的特征相同或相似于背景对阳光的反射。n中远红外隐身的途径，可概括为以下四个方面：n改变目标的红外辐射特征。n降低目标的红外辐射强度。n控制目标红外辐射的传输过程。n干扰目标的红外辐射信号。n实现中、远红外隐身的具体技术主要有：n发动机技术；n红外抑制和遮挡技术；隔热层或冷凝设施n红外气溶胶技术（施放烟幕来吸收和散射对方红外监测）；n红外伪装网和遮障技术：模拟背景红外辐射n红外假目标技术；n红外干扰技术；n材料技术。n近红外隐身技术主要
25、是、项。、项属被动红外隐身技术，其余项属主动隐身技术。红外隐身材料指的是第项中所用材料。n红外隐身材料按其工作波段可分为近红外和中远红外隐身材料。n二、近红外隐身材料二、近红外隐身材料n近红外探测是指利用波长为0.762.60m的近红外辐射特性进行探测的方法。n近红外探测仪器主要有红外观测镜、红外摄影仪和红外夜视仪三类。目前它们的工作波段主要在0.71.2m波长范围内。n近红外隐身材料都是涂敷型的。由于它是模拟背景的近红外辐射特征，又称为近红外伪装涂料。n（一）对近红外隐身涂料的一般要求（一）对近红外隐身涂料的一般要求n（1）和背景的反射率差小。n（2）响应频带宽。n（3）与可见光隐身兼容。n
26、（4）基本无镜面反射。n（5）与中远红外尽量兼容。n（6）机械性能和耐候性能好。n近红外隐身涂层的厚度为10100m。n（二）近红外隐身涂料的工作原理（二）近红外隐身涂料的工作原理n近红外隐身涂料在目标上形成涂层，其工作原理可分为单色迷彩、变形迷彩和变色迷彩三类。n1、单色迷彩：在可见光范围内，涂层与背景的色彩一致；在近红外波段主要是0.761.20m波长范围内，涂层与背景的反射率一致。n颜色容限又称颜色阈限是指人的视觉辨认可见光波长变化的能力。n亮度容限是指视觉恰可觉察的目标和背景的亮度差异，是一个生理数值。 n近红外隐身涂层要求在可见光和近红外波段和背景的光谱反射率一致，首先要研究背景的光
27、谱反射率曲线。如图154和图155所示。图154 沙土的发射率1干沙 2湿沙 3土壤n图中E、E+F、Ph和ND分别表示人眼、人眼+红色滤光镜、红外摄影和红外夜视仪的光谱最大敏感区。从图156可看出上述四个观察手段的敏感全范围。图155 叶的发射率1蒲公英 2菩提树叶 3白枞树叶图156 各种观测方法的敏感光谱区1人眼 2人眼载红色滤光镜 3红外摄影 4红外夜视仪n2、变形迷彩：是把涂层作成不同颜色和不同形状的斑点构成的图案，使目标的形象失真而无法识别。变形迷彩颜色有四色迷彩和三色迷彩两种。n变形迷彩是根据不同的背景选择颜色并进行组合。除了颜色组合外，其图案的设计也很重要。n3、变色迷彩：它的
28、原理是能随环境而自动变色以便在不同的背景上均能与背景的色调一致。n（三）近红外隐身涂料的特征值（三）近红外隐身涂料的特征值n（1）色度。n（2）反射率R和可见光、近红外线频率f的光谱曲线R(f)-f。n（3）响应带宽。n（4）镜面反射率与漫反射率之比。n（四）近红外隐身涂料的组成和种类（四）近红外隐身涂料的组成和种类n近红外隐身涂料由颜料、高分子基料和其他附加成分复合而成。n颜料是决定近红外隐身涂料特征值的关键成分，一般是粉末，可以是粒状、片状或其他形状。按化学成分可分为无机颜料和有机颜料。n高分子基料是决定近红外隐身涂料的机械性能和施工性能的关键成分，由于它的含量很大，对红外隐身性能有很大影
29、响，因此，要求它对太阳能的吸收系数低，近红外波段的比辐射率也低。n附加成分的选择原则和一般涂料相仿。n近红外隐身涂料按工作原理可分为单色迷彩涂料、多色变形迷彩涂料和变色迷彩涂料。 n1、单色迷彩涂料：按颜料类型分，主要有四种：铬酸铅系涂料、三氧化铬系涂料、芘四酸酐衍生物系涂料、偶氮化合物系涂料。n2、多色变形迷彩涂料n3、变色涂料：变色颜料系涂料、组合变色效应涂料。n近红外隐身涂料的主要研究方向为：n对可见光和近红外波段（0.393.00m）都能满足反射率差值标准的新涂料。n研究新型的变形迷彩图案。n研究变色迷彩用的各种变色材料及其组合效应。n研究适用海上和空中目标的近红外隐身涂料。n研究与中
30、、远红外兼容的途径。 n三、中远红外隐身材料三、中远红外隐身材料n中、远红外探测是指利用波长315m的红外辐射特性进行探测的方法。n热红外辐射：由目标和背景本身温度所引起的热辐射。由于受大气红外窗口的限制，中远红外探测系统实际工作波段为35m和814m。中远红外探测系统已从热点扫描发展到成像扫描。热成像探测系统是中远红外隐身的主要对象。n中远红外隐身材料主要是涂敷型涂料。n（一）对中远红外隐身材料的一般要求（一）对中远红外隐身材料的一般要求n（1）和背景的辐射能量差小；n（2）响应频带宽；n（3）与可见光和近红外隐身兼容；n（4）对太阳能吸收率低；n（5）具有漫反射型的表面结构；n（6）机械性
31、能和耐候性好。n（二）中、远红外隐身材料的工作原理（二）中、远红外隐身材料的工作原理n为了使中、远红外探测器特别是红外成像探测系统探测不到或识别不了目标，中远红外隐身材料的工作原理可分为降低目标和背景的辐出度差，热迷彩，热变频和热转换四类。n1、降低目标和背景辐射差原理n降低目标和背景辐射差原理是由于热成像系统依靠探测目标自身与背景的辐射差别来发现和识别目标。因此，热红外隐身的原理之一就是降低目标和背景的辐出度差M。n根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律：n由于工作状态中目标的温度远高于背景的温度，目标的辐出度也远大于背景的辐出度。因此，要降低M，就要降低Mt。降低Mt有两个途径：n一是降低目标的表面温度
32、Tt，Mt由于和Tt4成正比，因此，降低Tt可使Mt下降很多。n二是降低目标表面的发射率，即采用低发射率材料作为热红外隐身材料。 n2、热迷彩原理n热迷彩原理是把不同热辐射特性材料作成不同形状的组合图案，使得热成像系统上反映出来的目标图象失真或轮廓模糊而无法识别。n3、热变频原理n热变频原理是使目标辐射出的中远红外辐射频率发生变化，使之变为对红外大气窗口透过率很小，甚至不透明的频率。n4、热转换原理n热转换原理是使目标发出的热能通过材料的吸收转化为其他形式的能量。n（三）中、远红外隐身材料的特征值（三）中、远红外隐身材料的特征值n（1）热成像系统的识别距离r。指相同条件下，目标用热隐身材料后，
33、同一性能的热成像系统能识别的最大距离。n（2）温差数值T。指相同测试条件下，同一性能热成像仪测出的用热隐身材料后目标和背景的实际温差值。n（四）中远红外隐身材料的种类（四）中远红外隐身材料的种类n中远红外隐身材料按工作原理可分为降温材料、低发射率材料、热迷彩材料、变频材料、杂化材料和双层材料等六类。n能实用的、效果优良的中远红外隐身材料并不多，因此，中远红外隐身材料的主要研究方向：n（1）研究新型的降温材料。n（2）研究中、远红外高度透明或高反射的颜料和粘结剂。n（3）研制出具体的变频材料和杂化材料。n（4）研制各种热迷彩图案和双层组合涂层。n（5）研究能兼容微波波段隐身的宽波段中、远红外隐身
34、材料。 15.4 激光、声和多功能隐身材料激光、声和多功能隐身材料 n随着激光探测、制导技术和声探测技术的日益发展和广泛应用，激光和声隐身材料的研究也已开始。同时由于探测技术的多样化，单一特征的隐身材料往往不能满足隐身技术的要求，需要开发多功能隐身材料。但是各种隐身功能之间往往是相互矛盾的。n一、激光隐身材料一、激光隐身材料n激光在军用探测和制导技术上已经广泛应用。激光侦测手段主要有激光测距机、激光目标指示器、激光制导和激光雷达。激光雷达尚处于探索性发展阶段，因此，激光隐身主要要对付激光测距机、激光指示器和激光制导系统。n激光隐身的技术途径目前主要有以下四种。n1、激光报警技术:对对方发射的激
35、光发出警报。n2、激光干扰技术:发射激光干扰对方的激光系统使之无法正常工作。n3、激光烟幕技术（激光气溶胶技术）:用施放烟幕来吸收和散射对方的激光。n4、激光隐身材料技术：利用用于目标上的材料来降低目标的激光反射特征以降低对方激光探测器收到的激光反射能量，达到激光隐身的目的。激光隐身技术对激光隐身涂料的要求主要有：n（1）对激光的反射率要很低。n（2）响应波段要宽。n（3）对激光的镜面反射要低。n（4）能耐强激光的照射。n（5）物理机械性能和耐候性好。n激光隐身涂料的工作原理工作原理是利用涂料对激光的吸收来降低其反射率。吸收率的大小主要取决于涂料对激光的吸收光谱，而吸收光谱又取决于涂料的跃迁能
36、级的种类和能级差。n激光隐身涂料由吸收剂、基料和附加成分组成。n二、声隐身材料二、声隐身材料n声探测手段是探测水面和水下目标如潜艇、鱼雷的主要手段。声探测手段主要是声纳。n声纳可分为主动声纳和被动声纳两类。因此，声隐身材料也分为两类：主动声纳主要用吸声材料；被动声纳主要用隔声材料和防振降噪材料。n声隐身材料的具体要求：n（1）吸声或隔声效果要大于声纳的探测灵敏度和分辨力。n（2）对声波的频率响应要宽。n（3）对海水要耐腐蚀。n（4）能阻止海洋生物污染。n（5）厚度和比重要小。n（6）有良好的力学性能和耐候性。n三、红外和微波兼容隐身材料三、红外和微波兼容隐身材料n在现代军事探测和制导技术中红外
37、和微波技术是两种最主要和普遍使用的技术。n红外和微波兼容隐身材料要求在可见光和近红外有伪装作用，对微波有低反射，在热红外波段有低的发射率。 n目前可应用的热红外隐身材料和微波隐身材料都达不到上述要求。n实现红外和微波兼容的隐身材料有两条技术途径：n一是研制一种微波高吸收、热红外低辐射和可见光、近红外能伪装的材料；n二是分别研制高性能微波吸收材料和热红外低辐射材料，然后将其复合起来，复合后其微波吸收性能和热红外低辐射性能仍能保持基本不变。n这两条技术途径，从原理上是可行的，实际上相当困难。因为对不透明材料，存在+R=1的关系式，大R就小。尽管如此，和R又是波长的函数，由于微波和热红外的波长相差很
38、大，因此有可能找到微波区R小而热红外区R大即小的材料。n红外和微波兼容材料主要有掺杂半导体材料或涂料、导电高聚物、双层材料、网格型多层材料和毯式多层材料等五种。 n四、红外和激光兼容的隐身材料四、红外和激光兼容的隐身材料n红外和激光兼容的隐身材料要求红外有低发射率，对激光有很低的反射率。n这在技术上很难实现，因为具有低发射率的材料必然导致高反射率（因为R=1-）。n从实战要求来看，能对抗所有现代探测、跟踪和制导手段的多功能隐身材料是最理想的，也是隐身材料的主要追求的方向，但由于技术难度很大，离实用还有很长的路。当前，迅速提高单功能和双功能隐身材料的技术水平和实际应用研究仍是隐身材料的研究重点。 本章小结本章小结n1、隐身技术？、隐身技术？n2、微波隐身的基本原理及涂敷型吸波材料、微波隐身的基本原理及涂敷型吸波材料？n3、红外隐身的基本原理、近红外隐身材料、红外隐身的基本原理、近红外隐身材料和中远红外隐身材料？和中远红外隐身材料？n4、激光隐身的基本原理及激光隐身材料？、激光隐身的基本原理及激光隐身材料？作业作业7n1、微波隐身材料与红外隐身材料的区别？、微波隐身材料与红外隐身材料的区别？n2、可见光、微波、红外、激光和声隐身的、可见光、微波、红外、激光和声隐身的基本原理？基本原理？
