等離子體隱身技術(shù)漫談

1、等離子體隱身技術(shù)漫談應(yīng)物82-08093031-段向陽 等離子隱身技術(shù)是目前談?wù)撦^多、被認(rèn)為最有效的一種隱身技術(shù)。自20世紀(jì)60年代以來美國、蘇聯(lián)等國就開始研究等離子體吸收電磁波的性能。20世紀(jì)80年代,美國掌握了等離子身技術(shù),并在彈道導(dǎo)彈和B-2隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)上進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐;英、法等國在等離子體技術(shù)的某些方面也取得了突破性的成果;近年來,俄羅斯在離子體技術(shù)上取得了突破性進(jìn)展。但是,從飛行器的設(shè)計(jì)、制造以及在復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)隱身作戰(zhàn)的實(shí)際情況來看,等離子體隱身技術(shù)目前還難以實(shí)現(xiàn)。 等離子體的概念 當(dāng)任何不帶電的普通氣體在受到外界的高能激勵(lì)作用(如對(duì)氣體加高能粒子轟擊、激光照射、氣體放電，

2、熱致電離等方法)后，部分原子中的電子脫離原子核束縛成為自由電子，原子因失去電子而成為帶正電的離子，這樣原來中性氣體就因電離而轉(zhuǎn)變成由大量自由電子、正電離子和部分中性原子組成的宏觀仍呈電中性的電離氣體，這類氣體稱為等離子體。等離子體被認(rèn)為是繼固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種形態(tài)之外的第四態(tài)物質(zhì)即等離子態(tài)，其運(yùn)動(dòng)主要受電磁力的支配。盡管等離子體在整體上呈電中性卻其有了很好的導(dǎo)電性，普通氣體中如有0.1的氣體被電離這種氣體就具有很好的等離子體特性，如果電離氣體增加到l，這樣的等離子體便成為導(dǎo)電率很大的理想導(dǎo)電體。 等離子體按其熱容量大小。可分為高溫等離子體、熱等離子體和低溫等離子體。等離子體隱身原理等離子體隱身

3、技術(shù)的原理是利用電磁波與等離子體互相作用的特性來實(shí)現(xiàn)的，其中等離子體頻率起著重要的作用。等離子體能夠吸收電磁波,還能使反射的電磁波失去原有的頻率和相位特征,即使雷達(dá)站截獲反射信號(hào),也無法計(jì)算出目標(biāo)的準(zhǔn)確位置和速度信息。從理論上看,該技術(shù)可使飛行器不受任何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工制造上的限制,就可以實(shí)現(xiàn)隱身。等離子體隱身的優(yōu)點(diǎn)吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好使用簡便、使用時(shí)間長、價(jià)格極其便宜由于等離子體是宏觀呈電中性的優(yōu)良導(dǎo)體，極易用電磁的辦法加以控制只要控制得當(dāng)還可以擾亂敵方雷達(dá)波的編碼，使敵方雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)出錯(cuò)誤的飛行器位置和速度數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)隱身無需改變飛機(jī)等裝備氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，由于沒有吸波材料和涂層，維護(hù)費(fèi)

4、用大大降低俄羅斯的實(shí)驗(yàn)證明，利用等離子體隱身技術(shù)不但不會(huì)影響飛行器的飛行性能還可以減少30以上的飛行阻力 等離子體在飛行器表面的存在方式主要有外部開放式和封閉循環(huán)式兩種（一）外部開放式 即等離子體覆蓋在飛行器體表面上。根據(jù)產(chǎn)生等離子體物質(zhì)的來源不同又分為大氣電離式和攜帶工作氣體介質(zhì)等離子體發(fā)生器 外部開放式等離子體隱身技術(shù)與傳統(tǒng)的被動(dòng)隱身技術(shù)相比 :吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好(尤其對(duì)長波)、對(duì)飛機(jī)的外形沒有特殊的要求、無須改變飛機(jī)的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)。此外,在氣動(dòng)力上還可以大大減少飛行阻力。 但是，該方式不足之處也很明顯1)對(duì)電源要求高,電源要有較高的功率2)外部開放式等離子體流場(chǎng)難穩(wěn)定維持,

5、很難形成大面積均勻等離子體覆蓋層3)等離子體發(fā)生器對(duì)于機(jī)載彈藥也十分危險(xiǎn)4)等離子體屏蔽敵方雷達(dá)探測(cè)信號(hào)的同時(shí)也屏蔽了自身的導(dǎo)航、通信、火控等電磁系統(tǒng),使飛行器和外界失去了聯(lián)系5)在飛行器的特定部位(如強(qiáng)散射區(qū))涂一層放射性同位素的方法對(duì)飛行器乘員和維護(hù)保障人員具有極大的危害,維護(hù)困難,且維護(hù)成本極高6)最致命的缺點(diǎn)是等離子體自身也輻射一定頻率的電磁波(尤其是本底頻率),極易被敵方采用無源被動(dòng)雷達(dá)所探測(cè)（二）封閉循環(huán)式 該方式將等離子體密封屏蔽在透波的材料中,基本原理就是將等離子發(fā)生裝置產(chǎn)生的等離子體封閉在透波材料為表面的密閉空間內(nèi),不僅能減小發(fā)生器的體積質(zhì)量、發(fā)射功率,還節(jié)約能量,等離子發(fā)生

6、器的開閉可自由控制,以實(shí)現(xiàn)飛行器的隱身或不隱身兩種狀態(tài)。 相對(duì)于外部放式,該方式控制簡單,可以解決屏蔽自身通信問題,激發(fā)功率也小得多,但在氣動(dòng)上不能減阻 該方式的最大難點(diǎn)在于飛行器的裝配制造上,如果將飛行器的所有表面都鋪設(shè)閉式等離子材料,首要的問題是結(jié)構(gòu)重量增大,影響機(jī)動(dòng)性能。最難的是飛行器機(jī)身與機(jī)翼接合處、進(jìn)氣道、座艙、起落架、尾噴口等外形復(fù)雜的過渡應(yīng)如何加工制造及鋪設(shè)。 因此, 將閉式等離子體隱身裝置覆蓋整個(gè)機(jī)表面也不太現(xiàn)實(shí),其次是載機(jī)雷達(dá)如何在被動(dòng)工作狀態(tài)探測(cè)工作以及主動(dòng)工作時(shí)的隱身問題。 無論是外部開放式,還是封閉循環(huán)式等離子隱身技術(shù),都存在著許多缺點(diǎn)和不足,這些缺點(diǎn)使得等離子體隱身技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有