等離子體隱身

1、什么是等離子體隱身技術(shù)？隱身技術(shù)是陸、海、空、天、電磁五位一體戰(zhàn)爭(zhēng)中最重要、最有效的突防戰(zhàn)術(shù)技術(shù)措施之一。其中等離子體技術(shù)作為一種新型的隱身技術(shù)，在隱身方面將會(huì)發(fā)揮重要作用。等離子體隱身技術(shù)是指產(chǎn)生并利用在飛機(jī)、艦船等武器裝備表面形成的等離子云來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)避電磁波探測(cè)的一種隱身技術(shù)，它主要是利用噴射等離子體氣流，致使飛行器周?chē)h(huán)繞等離子云，同時(shí)利用等離子體與雷達(dá)波的相互作用，從而吸收雷達(dá)波、衰減反射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)隱身。與目前廣泛應(yīng)用的隱身技術(shù)相比，等離子體隱身技術(shù)在軍事上具有極高的潛在應(yīng)用價(jià)值，將成為隱身技術(shù)發(fā)展新的突破方向。什么是等離子體所謂等離子體，是指包含有自由電子、離子和中性粒子整體呈現(xiàn)準(zhǔn)電中

2、性的物質(zhì)的體系。它既不同于固體和液體，又跟普通氣體的性質(zhì)有本質(zhì)上的區(qū)別，是物質(zhì)的另一種全新的聚集態(tài)，即物質(zhì)的第四態(tài)（等離子體）。等離子體的分類(lèi)一般情況下，把等離子體分為低溫等離子體和高溫等離子體。通常把電離度小于0.1%的氣體稱(chēng)為弱電離氣體，把此氣體電離后的物質(zhì)也叫低溫等離子體。把電離度大于0.1%的氣體稱(chēng)為完全電離氣體，把此氣體電離后的物質(zhì)物質(zhì)叫高溫等離子體。低溫等離子體中電子和分子或原子類(lèi)粒子具有不同的溫度，其中電子溫度可達(dá)10000K以上，而其分子和中性類(lèi)粒子的溫度可低至300K500K，從而使得整體溫度較低，故稱(chēng)為低溫等離子體。等離子體的產(chǎn)生光和射線照射輝光放電，電暈放電燃燒氣體放電沖

3、擊波法等離子體的應(yīng)用等離子體冶煉等離子體噴涂等離子體焊接隱身技術(shù)隱形技術(shù)是傳統(tǒng)偽裝技術(shù)的一種應(yīng)用和延伸，它的出現(xiàn)，使偽裝技術(shù)由防御性走向了進(jìn)攻，有消極被動(dòng)變成了積極主動(dòng)，增強(qiáng)部隊(duì)的生存能力，提高對(duì)敵人的威脅力。隱身技術(shù)包括雷達(dá)隱身技術(shù)、紅外隱身技術(shù)、電子隱身技術(shù)、可見(jiàn)光隱身技術(shù)、聲波隱身技術(shù)、電磁隱身技術(shù)等，由于現(xiàn)代防空體系中最為重要、使用最廣、發(fā)展最快的探測(cè)器是雷達(dá)，因此，雷達(dá)隱身技術(shù)成為最主要的隱身技術(shù)。雷達(dá)隱身技術(shù)的核心就是降低目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積（RCS）。目前可采取的RCS減縮手段主要包括外形隱身技術(shù)、材料隱身技術(shù)及對(duì)消技術(shù)和等離子體隱身技術(shù)。隱身技術(shù)的實(shí)現(xiàn)外形隱身技術(shù)材料隱身技術(shù)對(duì)

4、消技術(shù)等離子體隱身技術(shù)應(yīng)用仿生技術(shù)實(shí)驗(yàn)證明，海鷗雖與燕八哥的形體大小相近，但海鷗的雷達(dá)反射截面積比燕八哥的大200倍。蜜蜂的體積小于麻雀，但它的雷達(dá)截面反而比麻雀大16倍。有關(guān)科學(xué)家們正在研究這些現(xiàn)象，試圖采用仿生技術(shù)，尋求新的隱身技術(shù)。應(yīng)用“微波傳播指示”技術(shù)這種技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)雷達(dá)波在大氣中的傳播情況。隱身技術(shù)的應(yīng)用美國(guó)的隱形兵器發(fā)展較快，居世界領(lǐng)先地位。它的F-117A、B-2、F-22等隱形飛機(jī)代表當(dāng)今世界隱形兵器的先進(jìn)水平。F-117A隱形攻擊機(jī)已投入實(shí)戰(zhàn)，在局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用。第一架B-2隱形轟炸機(jī)已于1993年12月開(kāi)始服役，空軍轟炸機(jī)聯(lián)隊(duì)裝備的B-2隱形轟炸機(jī)有6架已

5、具備初始作戰(zhàn)能力。俄羅斯也不甘落后，它已開(kāi)始研制隱形的輕型多用途第5代戰(zhàn)斗機(jī)（LFI）和S-54戰(zhàn)斗機(jī)，與美國(guó)的JSF相當(dāng)，預(yù)計(jì)在本世紀(jì)末前研制成功；米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局正在研制一種中型隱形戰(zhàn)斗機(jī)“米格-35”；蘇霍伊設(shè)計(jì)局的S-32隱身戰(zhàn)斗機(jī)的驗(yàn)證機(jī)已于1997年9月25日首飛成功；俄空軍還正在研制一種與美空軍B-2轟炸機(jī)相似的新型隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)；俄羅斯的隱形軍艦令人矚目，已有4艘交付使用除美、俄外，英、法、德、日和瑞典等國(guó)都在積極發(fā)展隱形兵器等離子體隱身技術(shù)原理等離子體是不同于空氣的另一種媒質(zhì)，對(duì)電磁波的傳播有很大的影響。在一定條件下，等離子體能夠反射電磁波；在另一條件下，又能吸收電磁波并能改變電

6、磁波的傳播方向。此外，它還能造成射頻信號(hào)頻譜離散和假調(diào)制。以上因素，使等離子體成為新型電子干擾和隱身物質(zhì)。等離子體隱身的關(guān)鍵技術(shù)等離子體隱身的關(guān)鍵技術(shù)歸納為：等離子體發(fā)生器的研制，包括等離子體產(chǎn)生及控制技術(shù)，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一種易于產(chǎn)生、易于控制的等離子體產(chǎn)生器，且能適應(yīng)各種武器的要求；等離子體與電磁波相互作用的理論研究（如等離子體參數(shù)的選擇）；等離子體的診斷技術(shù)；RCS 的理論計(jì)算方法研究；等離子體發(fā)生器與飛行器兼容性理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究；有關(guān)等離子體氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)和通信中斷等問(wèn)題的研究；等離子體發(fā)生器與飛行器一體化設(shè)計(jì)和研制。等離子體隱身技術(shù)的特點(diǎn)等離子體隱身技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效

7、果好、使用簡(jiǎn)便、使用時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格極其便宜等離子體隱身技術(shù)的缺點(diǎn)產(chǎn)生等離子體并維持一定的電子密度和范圍需要消耗能量，飛機(jī)利用其隱身會(huì)減小作戰(zhàn)半徑。產(chǎn)生等離子體需要分子原子作為電離對(duì)象，這給在真空中飛行的衛(wèi)星和戰(zhàn)略導(dǎo)彈利用等離子體隱身造成了困難。飛行器在較低高度飛行時(shí)等離子體隱身效果較差，這是由于高度低、空氣密度大，其復(fù)合速率大所造成的。飛行器所用的等離子體在吸收對(duì)方雷達(dá)波的同時(shí)，對(duì)其本身的通信、導(dǎo)航、雷達(dá)和敵我識(shí)別信號(hào)的傳輸都能造成衰減，甚至中斷等離子體隱身技術(shù)的應(yīng)用用于彈道導(dǎo)彈中段隱身利用等離子體實(shí)現(xiàn)彈頭隱身在彈頭的表面粘貼放射性同位素涂層，并利用充有特殊氣體的橢圓形氣囊將彈頭前部包裹起來(lái)，這

8、樣可利用同位素射線來(lái)電離氣囊內(nèi)的氣體形成等離子體。用于飛機(jī)隱身飛機(jī)的等離子體隱身技術(shù)是目前等離子體隱身應(yīng)用研究最熱門(mén)的方面，世界各軍事大國(guó)均為此投入了大量的人力物力，并已經(jīng)取得了一定的成果，甚至開(kāi)始轉(zhuǎn)入實(shí)用化階段。各國(guó)等離子體隱身技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀俄羅斯美國(guó)法國(guó)澳大利亞俄羅斯對(duì)等離子體隱身技術(shù)的研究始于 20 世紀(jì)60 年代20 世紀(jì) 7080 年代，隨著等離子體技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和美國(guó)隱身飛機(jī)的問(wèn)世，進(jìn)一步刺激了俄羅斯在等離子體隱身技術(shù)方面的研制，開(kāi)始了等離子體實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)是研究等離子體在高空超聲速飛行器上的潛在應(yīng)用。1999 年初，俄羅斯克爾德什研究中心開(kāi)發(fā)出第 1 代等離子體發(fā)生片和第 2 代

9、等離子體發(fā)生器，并在飛機(jī)試驗(yàn)中獲得了成功。此后俄羅斯開(kāi)始研制第 3代等離子體隱身系統(tǒng)，該隱身系統(tǒng)可利用飛行器周?chē)撵o電能量來(lái)減小飛行器的雷達(dá)反射截面積。美國(guó)20 世紀(jì) 90 年代初，美國(guó)休斯實(shí)驗(yàn)室也進(jìn)行了等離子體隱身技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。1997 年，美國(guó)海軍委托田納西大學(xué)等單位研究等離子隱身天線。該天線是將等離子體放電管作為天線元件，當(dāng)放電管通電時(shí)就成為導(dǎo)體，能發(fā)射和接收無(wú)線電信號(hào)，斷電時(shí)便成為絕緣體，基本不反射敵探測(cè)信號(hào)。美國(guó)田納西大學(xué)等離子體實(shí)驗(yàn)室還證實(shí)飛機(jī)表面的等離子體可以使飛行阻力大大降低，這足以說(shuō)明等離子體技術(shù)應(yīng)用的潛在價(jià)值。法國(guó)法國(guó)航空航天研究院(ONERA)將等離子作為主動(dòng)隱身技術(shù)的一部

10、分進(jìn)行研究，已從 2003 年初開(kāi)始進(jìn)行工作。等離子作為高度電離的氣體可與射線頻率能相互作用，包括可以吸收其能量，是一種有效的提供隱身的方法。ONERA 正在考慮在飛機(jī)機(jī)體周?chē)约伴]合腔體（如飛機(jī)雷達(dá)罩）內(nèi)產(chǎn)生等離子體來(lái)對(duì)無(wú)線電頻率能量亮點(diǎn)進(jìn)行偽裝。澳大利亞澳大利亞國(guó)立大學(xué)研制了一種等離子體無(wú)線電隱身天線。該天線外觀像長(zhǎng)形日光燈管，管內(nèi)密封有惰性氣體，管狀外殼采用耐沖擊性玻璃，底部裝有一個(gè)金屬電極。與常規(guī)天線相比,省去了大部分金屬材料，因而在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下不易被敵方雷達(dá)探測(cè)到。澳大利亞的其它一些單位還在研究等離子體天線噪聲特性，有實(shí)驗(yàn)表明，用等離子體發(fā)射HF和VHF信號(hào)效果良好，其基帶噪聲不高，可

11、以預(yù)先設(shè)定輻射方向圖。澳大利亞認(rèn)為等離子體天線可應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)、電子對(duì)抗、軍用通信、艦載通信、移動(dòng)通信及計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)等。等離子體隱身技術(shù)的前景由于等離子體隱身的特點(diǎn)，它可以不涉及飛行器本身的空氣動(dòng)力系統(tǒng)，在不影響被保護(hù)飛行器技術(shù)性能的同時(shí)，能夠降低飛行器的被發(fā)現(xiàn)概率，而且價(jià)格相當(dāng)便宜，能夠廣泛用于各類(lèi)作戰(zhàn)飛機(jī)、導(dǎo)彈彈頭和衛(wèi)星的隱身。隨著等離子體隱身技術(shù)的發(fā)展，作為未來(lái)隱身技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的突破方向，必將成為世界各軍事強(qiáng)國(guó)競(jìng)相研究和發(fā)展的重點(diǎn)，對(duì)未來(lái)的高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)、導(dǎo)彈突防技術(shù)和導(dǎo)彈、飛機(jī)等武器系統(tǒng)的發(fā)展和作戰(zhàn)模式產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響?？?結(jié)等離子體隱身技術(shù)是隨著等離子體物理學(xué)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的，雖說(shuō)只有短短幾十年的歷史，卻發(fā)揮著越來(lái)越廣泛的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，等離子體隱身技術(shù)的應(yīng)用為武器裝備的隱身帶來(lái)了突破性的革命，它不僅可以應(yīng)用于各種武器平臺(tái)的雷達(dá)隱身