解密:用于尖端领域战斗机中的隐形涂料

2011-02-21 09:28:23 894

        自从歼-20于本月11日首次试飞被曝光以来,中国的新一代战机便成为全世界关注的焦点。人们首先发现,不仅歼-20炫酷的外形让人眼前一亮,而且其机身一改以往颜色,变成了灰黑色。这几乎可以确定,中国新一代战机为隐形飞机。国内外分析家普遍认为,这说明中国歼-20成为继美国的F-22、俄罗斯的T-50之后的又一个隐形战机家族成员,说明中国已跻身第四代隐形飞机行列。
  这同时说明,中国的吸波涂料技术已经可以以非常自信的姿态亮相。
  涂料家庭中最神秘的成员
  所谓飞机隐形,并不是像中国古代神话中描绘的隐形草一样,只要拿在手中,别人就看不见了。它是指通过各种手段,尽量降低飞机被敌方雷达、红外辐射等探测系统发现和跟踪的可能性。其中吸波涂料在飞机隐形功能上起到的作用仅次于飞机的外形结构,按其功能又可分为雷达吸波涂料、红外吸波涂料、可见光吸波涂料、激光吸波涂料、声纳吸波涂料和多功能吸波涂料。
  雷达吸波涂料是目前吸波涂料的主要应用种类。雷达吸波涂料就是对雷达波具有低反射的涂料。其作用方式有两种:一是涂料吸收雷达波,转换为热能;二是当涂层厚度等于雷达波长的1/4时,通过谐振作用减少雷达波的反射。
  目前,应用于飞机的雷达吸波涂料比较多,如铁氧体吸波涂料,其价格低廉,吸波能力强,应用广泛;羰基铁吸波涂料吸收能力强,应用方便,但面密度大;陶瓷吸波涂料密度低,吸波性能好;放射性同位素吸波涂料,涂层薄且轻,具有吸收频带宽、耐用性好、能承受高速空气动力等优点;导电高分子吸波涂料涂层薄且易维护,吸收频带宽。近年来,纳米吸波涂料成为吸波涂料新的亮点,其机械性能好,面密度低,是高效的宽频带吸波涂料,可以覆盖电磁波、微波和红外,并能增强腐蚀防护能力,耐候性好,涂装性能优异。另外手征吸波涂料是近几年来吸波涂料领域研究的热点,与一般吸波涂料相比,具有吸波频率高、吸收频带宽的优点,并可以通过调节旋波参量来改善吸波特性,在提高吸波性能、扩展吸波带方面具有很大潜能。
  红外吸波涂料是指用于减弱武器系统红外特征的信号以达到隐形技术要求的特殊功能涂料。红外吸波涂料的主体树脂是单组分橡胶树脂,其与过氯乙烯涂料、环氧铁红底漆、聚氨酯涂料具有良好的配套性。
  可见光吸波涂料又称视频隐形技术,可以弥补雷达隐形和红外隐形的不足。它针对人的目视、照相、摄像等观测手段,通过降低飞机目标与背景之间的亮度、色度和运动的对比特征,达到降低目标被发现的概率。
  据坊间猜测,中国的歼-20可能部分采用了等离子吸波涂料。等离子体吸波涂料是将放射性物质涂覆在目标上,使目标表面附近的局部空间电离,形成等离子体来吸收电磁波的能量。早在20世纪60年代,前苏联就开始了等离子体吸收电磁波性能的研究。20世纪80年代初开始了等离子体的实验,重点研究等离子体在高空超声速飞行器上的潜在应用。此技术最大的特点就是不用改变装备的结构,只需利用等离子体发生器就可以实现隐身目的,且隐身效果非常好。
  有意思的是,以上内容基本上是CCIN记者通过各种资料“恶补”来的。虽然吸波涂料也是涂料的一种,但当CCIN记者就此按常规采访国内涂料企业时,大部分被访者对此一无所知。显然,吸波涂料是涂料家庭中最神秘的成员,它本身就隐形了。
  大国竞相开发且硕果累累
  正是这个涂料家庭中的神秘成员,代表了一个国家政治、经济、军事的实力。美、英、俄、法等军事强国无一不投入巨资加大吸波涂料的开发力度,其中美国始终居于前列。
  从20世纪50年代起,美国开展了较为系统的飞机隐形技术的研究,经过20多年的发展,20世纪70年代开始研制隐形飞机,80年代装备部队并投入使用。美国研制的最早一款真正意义上的隐形战斗机F-117,机身表面包覆了红外与微波隐形材料,其对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力,可以逃避雷达的监视。其后的B2轰炸机,据说机身覆盖了一层极其复杂的机身蒙皮,由300多种环氧树脂和填充材料组成。现在正在服役的F-22和F-35战斗机的隐形材料则主要来自吸波涂料。据欧洲复合材料机构消息,美国已经研究出新型耐高温吸波涂料。
  近年来,纳米材料作为新一代隐形材料成为各国新宠。据报道,法国也已经研制出一种宽频隐形涂层,是由黏合剂和纳米级微填充材料构成。
  据业内人士介绍,其实,国外吸波涂料的发展起初并不是用在飞机上,而是用在舰艇和陆地武器装备上。比如美国早期研制过一种防辐射涂料布,是用橡胶和塑料填充导电的鳞片状铝粉、铜粉或铁磁材料制成。这些早期材料主要通过增加厚度来提高吸波性能,一般较重,所以用于舰船和陆地武器装备。美国花费巨资研制的纳米雷达波吸波涂料技术,可使坦克获得涂层薄、吸收率高、吸收波带宽的隐形涂层。它采用金属、铁氧体等纳米微粒与聚合物形成的复合涂层,能吸收和衰减电磁波和声波,达到电磁隐形和声隐形,有很高的军事价值。
  法国研制的最新型主战坦克“勒克莱尔”,其隐形措施主要就是依靠先进的防红外涂料。这种涂料可以使车体表面温度与外界温度在最大程度上保持一致,以达到雷达难以探测的目的。另外,“勒克莱尔”上用了两种不同配方的涂料:在动力舱附近的涂料偏重于红外辐射的抑制,而在车体其他部位的涂料则掺杂有更大比例的吸波物质。高性能的吸波涂料配合车体外形的精心修改,使“勒克莱尔”的雷达反射截面降低到一个头戴钢盔的普通士兵水平。据称,法国正在研制可投入使用的仿生学变色涂料,具有在不同色彩及温度环境下改变涂料本身颜色的能力。有人说,该变色涂料完全可以称作人造的变色龙。
  中国制造犹抱琵琶半遮面
  中国的军事技术尤其是尖端技术通常是世界各国关注的焦点。而吸波涂料的研发更是中国最高的军事机密。如今,歼-20的惊艳亮相,也使神秘的中国吸波涂料的发展水平浮出水面。顿时,各国的猜测和坊间传言让人感到天花乱坠。
  据中海油常州涂料化工研究院谭伟民博士分析,关于吸波涂料,国内在20世纪90年代开始有相关的文献报道,至于研究应该更早。
  上海社会科学院副院长黄仁伟近日在接受媒体采访时说:“对隐形飞机的材料研究,我国很早就开始了,而且在30年前就有了很好的研究成果,获得过国家科技一等奖。中国军事现代化是不可避免的过程。很长时间来,中国军队是用一种忍耐的方式在发展。按照邓小平的指示,在经济没有发展起来之前,我们的军队不能太多,现代化不能搞得太快。到了20世纪90年代后期,才开始补偿过去的欠账,投入多了些,发展快了些。经过十几年的发展,现在成果出来了,让外界大吃一惊。中国在科技上并不落后,放到军事用途上,有时是时机不到,或者是其他配套没跟上。所以,我们军事现代化过程很漫长,最近成果连续出现,给人以一鸣惊人的震撼。”
  在公开报道中,国内涂料行业从来没有关于吸波涂料的动态。这说明,国内吸波涂料的研制是不公开的。但是CCIN记者在网上也搜到了一些关于吸波涂料的报道,比如2001年由成都交大晶宇科技有限公司与空军第八研究所、西南交通大学合作研制的新型氧化锌晶须雷达吸波涂料已取得阶段性成果。又比如,据国外有关媒体报道,国内激光吸波涂料对1.06微米波长的激光吸收率已高达95%以上。
  从黄仁伟先生的介绍和有限的报道来看,我国在吸波涂料方面一直在紧跟世界最先进技术。虽然歼-20还处于试飞阶段,还没有真正接受雷达搜索的考验,而且不可否认的是,由于科研条件的限制,我国与一些工业发达国家仍然存在差距,但它那神秘的灰黑色已经明确地告诉世界,那不仅仅是华丽,而是真正的实力。
  谭伟民表示,吸波涂料要求具有较宽温度的化学稳定性,较好的频带特性,面密度小,质量轻,黏结强度高,耐一定的温度和不同环境变化的要求。因此,多功能吸波涂料是我国吸波涂料技术发展的必然趋势。
  纵观世界,所有科技领先的国家,必然是军事科技领先的国家。领先的军事科技同样也能够惠及整个社会。吸波涂料,这个中国涂料家庭神秘的成员,同样肩负着振兴中华的重任!

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