铁氧体吸波材料在电磁环境中近况

2017-04-21 10:17:13      点击:

  由于电磁活动对各维空间的渗透,电磁环境己上升为信息化战场上最复杂的环境要素,电磁空间战场成为与陆、海、空、天并列的“第五维战场”。随着电子信息装备的大量使用,战场电磁环境日益复杂,在空域、时域、频域、能量上均与以往有显著变化,常规的吸波材料越来越不能满足现代战争的需要。

 

  随着信息技术在军事领域中的广泛应用,现代战场的电磁环境变得越来越复杂,武器装备面临着以激光、红外、微波、毫米波、可见光等电磁波为媒介的先进探测系统的严重威肋、,急需发展武器装备的隐身作战能力。吸波材料通过有效地吸收入射雷达波从而使目标雷达散射截面(RCS)显著缩减并降低其可探测性,是实现武器装备隐身化的重要物质基础之一,成为各军事强国的研宄热点之一。传统吸波材料设计多是针对雷达波段的探测手段而进行的,而信息化条件下的战场环境则增加了复杂电磁环境这一新要素,对吸波材料的性能提出了严峻的挑战。
 

  常规吸波材料主要针对厘米波段雷达波(SCXKu等波段),覆盖的频率范围较窄,如介电型吸波材料主要覆盖低频段厘米波,磁性吸波材料覆盖高频段厘米波,而乔曼式吸波体仅对特定的几个频率有吸收效果。随着反隐身技术的发展,雷达探测波段正从厘米波向米波(5MHz-200MHz)、毫米波(30GHz-140GHz)扩展,因此,吸波材料所能适用的波段不但应扩展到覆盖整个厘米波段,还应向更宽的频段扩展。

 

  吸波材料应成为兼顾雷达波、红外、激光和可见光隐身的多频谱复合材料。然而不同波段的电磁波隐身对材料特性的需求不尽一致,甚至会相互制约,如雷达波和激光隐身要求反射率尽可能的低,热红外隐身要求材料的发射率尽可能的低,可见光和近红外隐身则要求材料与背景的反射特性相一致。如何实现吸波材料对多个波段电磁波的同时隐身是吸波材料设计必须面临的难题。常规吸波材料将因电磁脉冲的热效应引起吸收剂的升温变质,并在材料内部产生温度梯度,带来加速老化、层间分离、开裂、附着力下降等一系列基体损伤问题,进而导致产生隐身效果降低、使用寿命下降等问题.

 

  电磁环境动态化。战场空间的电磁信号是在人为控制下产生的,因作战时间和作战目的的不同具有动态变化的特性,具体表现为空域上的纵横交织、时域上的持续不断、频域上的密集重叠、能量上的密度不均。隐身的最终目标是使武器装备的信号特征与周围环境融为一体,动态的电磁环境必然要求武器装备的隐身特性也是动态变化的,其釆用的吸波材料性能也应具备动态变化的特性。传统吸波材料是静态的被动防御,不能实时调控,难以适应现代探测技术和作战环境的多样性变化。

 

  过去铁氧体吸波材料和以碳系材料为主的介电损耗性吸波材料,存在吸波频段窄、厚度密度大、环境适应性差等缺点,不能满足复杂电磁环境下武器装备的隐身作战需求。随着材料技术的不断发展,许多新材料、新技术、新概念不断引入到吸波材料的设计中,形成了许多具有新奇特性的新材料。

 

  多种新型微波吸波材料与结构相继被提出,包括全极化吸波结构、频谱可调节吸波结构、反射吸收可切换吸波结构等。新型材料充分运用人工超材料的特殊物理特性和参数可设计性,有效提高了对电磁波的调控能力,具有一定的应用前景。