【原创】纳卡冲突今日暂停!交战近半月,多架飞机被当成活靶子,吸波材料对武器装备的隐身有多重要?


来源:中国粉体网   山川

[导读]  隐身技术不仅影响着现代战争的胜负,而且还将影响现代战争的模式。

中国粉体网讯  据俄罗斯媒体报道,当地时间10月10日凌晨,阿塞拜疆与亚美尼亚同意在纳卡地区停火并进行实质性谈判!


自阿塞拜疆和亚美尼亚9月27日在纳卡地区爆发新一轮冲突以来,双方交火愈发激烈,场面一度失去控制。据外媒报道,亚美尼亚国防部发言人斯捷潘尼扬称,该国军队使用各种反坦克武器和火炮,在纳卡地区已经摧毁了阿塞拜疆137辆坦克和装甲车辆,击落了72架无人机、7架直升机和1架飞机


同时,亚美尼亚声称自家一架苏-25战机在纳卡地区被击落。


据了解,苏-25战机十分强调皮实和战场生存力,在紧急情况下,用普通汽车用柴油也能飞。但是,需要注意的是,苏-25还是采用油耗和红外特征都较高的涡喷发动机,红外特征太过明显,无疑会随时暴露在对手的监视范围里,在不容有失的战场上,这或许成为了致命缺陷。



(图片来源于网络)


未来战争对武器装备隐形要求的不断提高


随着电子技术的发展,新型雷达、探测器及精密制导武器相继问世,军事空中防御能力和反导弹能力日益增强,使得武器系统,特别是大型作战武器,如飞机、导弹、舰艇、坦克等所面临的威胁越来越大,作为提高战争中的生存能力、防卫能力和攻击能力的隐身技术,普遍受到世界各国的高度重视。



(图片来源于网络)


隐身技术是指降低目标的雷达、红外、激光、磁信号等特征,使其在一定范围内难以被探测,从而提高其生存能力的技术。已经成为现代电子战争的重要组成部分,它伴随着武器攻击、防卫技术的发展而产生,其最终目的是使武器系统能在多个的频率范围,进行多方位的隐身。隐身技术发展的关键在于材料技术的发展,要求材料具有质量轻、适应性强的特点。为了适应未来战争的需要,世界各发达国家都在积极致力于开发新型高效的吸波材料,并对其吸波机理进行更进一步的研究。


什么是吸波材料


所谓吸波材料,是指能够将电磁波转换成为其它形式的能量(如机械能、电能和热能)而消耗掉的材料。经合理的材料选择、结构设计和适当的制备工艺,吸波材料可以吸收所入射电磁波的大部分能量。


吸波材料是隐身技术中不可缺少的组成部分,隐身兵器主要依靠吸波材料来吸收和衰减雷达波以达到隐身的目的。


吸波材料分类


按照吸波材料的结构,可将其分为涂料型吸波材料、贴片型吸波材料、吸波腻子、吸波复合材料等。


按照吸波机理,可以将吸波材料分为磁损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料和“双复”型吸波材料三类。


陶瓷吸波材料属于介电损耗型吸波材料,主要包括碳化硅、Si3N4、莫来石、钛酸钡、Al2O3、AlN、堇青石、硼硅酸铝、粘土和炭黑等一类陶瓷材料,同铁氧体、复合金属粉末等比较,这一类材料的吸波性能好,而且还可以有效地减弱红外辐射信号,能有效损耗雷达波的能量。由于它们比重小、耐高温、介电常数随烧结温度有较大的变化范围,是制作多波段吸波材料的主要成分,有可能通过对显微结构和电磁参数的控制,来获得所希望的吸波效果。


陶瓷吸波材料的发展现状


陶瓷材料具有优良的力学性能和热物理性能,特别是耐高温、强度高、蠕变低、膨胀系数低、耐腐蚀性强和化学稳定性好,同时又具有吸波功能,能满足隐身的要求,因此已被广泛用作吸收剂。据报道,美国用陶瓷基材料制成的吸波材料,加到F-117隐身飞机的尾喷管上,可以承受1093℃的高温。


陶瓷吸波材料主要有碳化硅吸波材料、碳化硅-碳纤维吸波材料、铁氧体吸波材料等。


1、碳化硅吸波材料


在陶瓷吸波材料中,碳化硅是制作多波段吸波材料的主要组分,有可能实现轻质、薄层、宽频带和多频段吸收,很有应用前景。国外耐高温陶瓷吸收剂的研究报道多以碳化硅为主,日本、美国、德国对碳化硅陶瓷研究应用的重要方向之一正是吸波材料。碳化硅不仅是一种性能优异的结构陶瓷材料,具有硬度高、高温强度大、抗蠕变、耐蚀、抗氧化、热膨胀系数小、热传导率高等特点;同时,它还是一种宽带隙半导体(~3eV),可用于高功率、高频率和高温电子器件。碳化硅的粒径、热处理时间等对其吸波性能影响非常大,在不同处理温度和时间条件下,其电阻率变化范围较大(100~105Ω·cm),因此可以通过控制工艺参数,对其显微结构和电磁参数进行控制,获得所希望的吸波效果。


2、碳化硅-碳纤维吸波材料


SiC-C纤维是新近研究的一类材料。它综合了SiC耐高温氧化和碳纤维高强度、导电的优点。由于这种纤维是以β-SiC型微晶与自由状态的X(X可以是C,N,Fe,Ni,Co,Ti,Zr单独一种或同时多种元素)成混晶状态,所以它的损耗综合了介电损耗和磁损耗。


航天材料及工艺研究所的黎义等人利用SiC涂层和SiC-C共沉积涂层改性碳纤维表面,通过改变涂层或沉积层的厚度及其中的碳含量来改变材料的复介电常数,从而使材料对电磁波的反射特性有所降低。


3、铁氧体吸波材料


铁氧体吸波材料是研究得较多也较成熟的吸波材料。它的优点是吸收效率高、涂层薄、频带宽;不足之处是比重大,使部件增重,以至影响部件性能。近两年在铁氧体吸收剂方面的研究很多,主要集中在日本,其思路、手段对我国的研究具有一定的启示。


4、莫来石陶瓷


莫来石陶瓷具有耐高温、抗氧化、低热导率、低膨胀系数、低蠕变、低弹性模量、高温下强度不会衰减等优良特性,加之化学稳定性好、抗腐蚀耐磨、来源方便、价格便宜,可作为优质的高温结构材料,在航空航天领域有着极好的应用前景,其适中的复介电常数将有利于制备出具有良好力学性能和吸波性能的高温吸波材料。


随着研究的深入,一些新型吸波材料也不断被开发出来。如哈尔滨工业大学(威海)张涛教授研究团队发现一种轻质、耐高温吸波新材料,其密度仅为15mg/cm3,是已知陶瓷材料中最轻的。这种材料是通过先驱体分子设计合成的六方BCN三元化合物陶瓷,独特的微纳结构和成分可设计性使其在不同电磁波段(S、K等波段)具有优异的吸波性能。


总结


隐身技术不仅影响着现代战争的胜负,而且还将影响现代战争的模式,随着高科技的发展,未来的武器系统将综合采用各种隐身技术来提高武器系统的突防和攻击能力,实现宽频段、全方位、多功能的隐身将成为隐身技术发展的总趋势。经过几十年的努力、吸波材料的研究己取得了一定的进展,但是还存在一定的不足之处。为适应实际战争的需要,吸波材料要满足“薄、轻、宽、强”和耐腐蚀性要求,由于陶瓷吸波材料本身在这些方面的性能优势,所以对陶瓷吸波材料的开发将任重而道远。


参考来源:

[1]纳卡冲突升级.土耳其F-16战机击落亚美尼亚苏-25战机

[2]亚美尼亚国防部称:已摧毁阿塞拜疆137辆装甲车辆.人民日报海外网

[3]孙晶晶等.陶瓷吸波材料的研究现状

[4]范跃农.陶瓷吸波材料的研究进展

[5]最轻陶瓷吸波材料现身可为隐形飞机减负.化工新型材料


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作者:山川

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