激光隐身涂料兼容性
日期：2019-10-17 15:41
图1-1 理想状态下的激光/红外隐身兼容涂层示意图
目前,常用激光探测器的探测频率主要集中在1.06μm和10.6μm两个频段。在此频段激光隐身材料具有高的摩尔吸收率,其化学稳定性、热稳定性和力学性能等综合性能优良,所以其应用范围很广。然而,值得注意的是,对某种探测、制导手段具有单一隐身作用的材料,也可能对另一探测、制导手段毫无作用,甚至反而具有“显形”作用。激光隐身涂料应用还必须要考虑的一点是和其他隐身技术兼容的问题,如激光隐身涂料与可见光、红外以及雷达波隐身技术的兼容问题,需要通过复合技术将不同波段的吸波剂及低红外发射材料有效地耦合在一起,将其做成涂料等,以实现对多种探测手段的复合隐身。
(1)激光隐身涂料与可见光隐身的兼容
可见光一般指波长为0.4~0.78μm的光线,可见光隐身涂料也称为迷彩涂料,它的作用是使目标与背景的颜色协调一致,使敌方难以辨识,故选用适当的迷彩颜料进行配色是可见光隐身涂料的关键。激光隐身涂料主要是以降低激光反射率为目标,其对光的作用范围和可见光隐身涂料不同,因此需要对激光隐身涂料进行适当的配色处理,以使得其同时实现可见光隐身的兼容。
(2)激光隐身与雷达波隐身的兼容
雷达波长范围很宽,100MHz~3000GHz都是雷达波的范畴,其中218GHz的雷达应用比较广泛,然而由于30~300GHz的毫米波雷达在大气中存在几个损耗较小的“窗口”(35GHz、94GHz、140GHz、220GHz),所以其在军是外形技事上的应用正越来越受到重视。雷达波隐身技术主要有两个方面术,二是雷达隐身材料,目标通过合理的外观设计,并应用雷达波隐身材料便可达到目标对雷达波隐身的目的。就雷达波隐身涂料来说,其目的就是降低目标表面的雷达波反射率。激光隐身涂料的目的是降低目标在1.061μm以及10.6μm处的反射率,因此激光隐身涂料与雷达波隐身涂料并不矛盾。可采用多频段吸收剂应用于涂料中解决,其难点在于寻求具有宽频带吸收的涂料用吸收剂,如能制得宽频带吸收剂,激光隐身与雷达隐身的问题就可迎刃而解。对于近红外激光隐身涂料,可利用近红外激光隐身涂料对毫米波的透明性,将激光隐身涂料涂敷到毫米波隐身涂层表面,制备毫米波与激光复合隐身涂层。
(3)激光隐身与红外隐身的兼容
红外探测指的是利用波长在3~15μm的红外辐射特征进行探测的方法,考虑到大气层对红外线的吸收,红外探测器的实际工作波段为3~5μm和8~14μm,其热成像技术在军事领域已经得到广泛的应用。随着红外侦察、探测、制导和热成像处理技术的发展,反红外探测隐身技术也越来越重要,它是通过抑制目标的红外辐射,或改变目标的热形状,从而达到目标与背景的红外辐射不可区分的一门技术目前,反红外探测隐身技术的主要技术措施有:是改变红外辐射特征,二是降低红外辐射强度,主要是通过降低辐射体的温度和目标的辐射功率,除目标的设计因素外,使用红外隐身涂料是应用最为广泛的红外隐身技术手段。
红外隐身涂料主要是针对红外热像仪的侦察,旨在降低武器在红外波段的亮度,掩盖或变形武器在红外热像仪中的形状,降低其被发现和识别的概率,红外隐身涂料根据其隐身机理可大致分为两个类别类是通过隔热的方式,使目标体表面温度降低以达到降低红外信号的目的;另一类,也是应用范围最广的是红外低辐射隐身涂料,即通过隐身涂料在目标表面的涂覆,使得目标体的红外辐射信号减弱从而达到红外隐身的目的根据平衡态辐射理论,对于非透明材料,相同波段范围内的发射率与反射率之和等于1。由于目前激光探测器工作波长绝大部分为1.06μm和10.6μ,正好处于红外波段,激光隐身要求材料有尽可能低的反射率,而同时红外隐身要求材料有尽可能低的发射率,这样激光隐身和红外隐身就不可避免地成为了一对矛盾体,故两者协调很重要。而且,采用多频谱隐身材料是无法协调此矛盾的。通常是在涂覆红外隐身涂料或多波段兼容隐身涂料的基础上对激光反射采取一些补救措施。如采用对抗激光的方法,如发射烟幕弹等;还有一种方法是牺牲局部范围的红外隐身,就是使涂料在1.06μm/10.6μm附近出现较窄的低反射率带,而其他波段均为低辐射,以此来达到对激光的隐身,同时又要对红外隐身的影响不大。这一方法要求低反射带尽可能窄,因而也成了该方法的难点。理想状态的激光/红外隐身涂层应在1.06m和10.6m具有极低的反射率,而在其他红外波段则具有尽可能高的反射率,如图1-1所示。然而这种材料实际上很难获取。
红外隐身涂料主要是针对红外热像仪的侦察,旨在降低武器在红外波段的亮度,掩盖或变形武器在红外热像仪中的形状,降低其被发现和识别的概率,红外隐身涂料根据其隐身机理可大致分为两个类别类是通过隔热的方式,使目标体表面温度降低以达到降低红外信号的目的;另一类,也是应用范围最广的是红外低辐射隐身涂料,即通过隐身涂料在目标表面的涂覆,使得目标体的红外辐射信号减弱从而达到红外隐身的目的根据平衡态辐射理论,对于非透明材料,相同波段范围内的发射率与反射率之和等于1。由于目前激光探测器工作波长绝大部分为1.06μm和10.6μ,正好处于红外波段,激光隐身要求材料有尽可能低的反射率,而同时红外隐身要求材料有尽可能低的发射率,这样激光隐身和红外隐身就不可避免地成为了一对矛盾体,故两者协调很重要。而且,采用多频谱隐身材料是无法协调此矛盾的。通常是在涂覆红外隐身涂料或多波段兼容隐身涂料的基础上对激光反射采取一些补救措施。如采用对抗激光的方法,如发射烟幕弹等;还有一种方法是牺牲局部范围的红外隐身,就是使涂料在1.06μm/10.6μm附近出现较窄的低反射率带,而其他波段均为低辐射,以此来达到对激光的隐身,同时又要对红外隐身的影响不大。这一方法要求低反射带尽可能窄,因而也成了该方法的难点。理想状态的激光/红外隐身涂层应在1.06m和10.6m具有极低的反射率,而在其他红外波段则具有尽可能高的反射率,如图1-1所示。然而这种材料实际上很难获取。
近来,掺杂半导体成为激光隐身涂料的研究热点,掺杂半导体可作为涂料体系中的非着色颜料,经过适当选配半导体载流子参数可使涂料的红外和激光隐身性能都达到令人满意的结果,同时也不会妨碍涂层满足可见光伪装的要求。掺杂半导体一般选用InO3或者In2O3和SnO2。通过掺杂使得等离子波长处于合适的范围,使材料在1.06μm处具有强吸收低反射,在热红外波段具有低吸收高反射,从而达到者隐身兼容。图1-1所示为理想状态下的激光/红外隐身兼容涂层示意图。
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