等離子體隱形技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2022-10-04 字體大小:大 中 小 【 關(guān)閉 】
??? 等離子體是宇宙中已知的五種基本物質(zhì)形態(tài)之一,其他四種形態(tài),除了大家熟悉的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)以外還有超密態(tài)(如中子星物質(zhì))。從物理本質(zhì)上來說,等離子體是一種宏觀上處于電中性、但不是由分子而是由離子組成的氣體,這決定了它具有許多獨(dú)特的性質(zhì),而對(duì)新技術(shù)嗅覺比狗還靈敏的軍事家們?cè)缫炎⒁獾竭@些獨(dú)特性質(zhì)在軍事上巨大的應(yīng)用潛力,他們認(rèn)為等離子體技術(shù)為武器的新發(fā)展提供了新的強(qiáng)有力的技術(shù)途徑,率先掌握實(shí)用等離子體技術(shù)的國(guó)家將獲得軍事上的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)?,F(xiàn)在世界各個(gè)軍事大國(guó)都在積極展開相關(guān)技術(shù)研究,但從目前情況來看,等離子體技術(shù)的大部分研究仍然處在概念、理論和試驗(yàn)的初級(jí)發(fā)展階段。

??? 基本原理
人們通過研究發(fā)現(xiàn)了等離子體對(duì)于電磁波的傳播有這樣的特點(diǎn):對(duì)于某種等離子體,當(dāng)入射電磁波頻率大于某個(gè)臨界數(shù)值的時(shí)候,它可以進(jìn)入等離子體傳播,但是在傳播過程中其能量將被等離子體吸收而不斷衰減;而當(dāng)入射電磁波頻率小于這個(gè)數(shù)值時(shí),電磁波通常將無法進(jìn)入等離子層,在其表面即發(fā)生全反射,同時(shí)等離子體以電磁波反射體的形式對(duì)電磁波產(chǎn)生干擾作用,即使電磁波往返途徑彎曲。這個(gè)臨界數(shù)值的頻率就叫作等離子體的截止頻率。
等離子體的這種獨(dú)特的電磁學(xué)特性為其應(yīng)用于雷達(dá)隱形展示了奇妙的前景:如果能夠以等離子體層包覆飛行器,那么,當(dāng)敵方雷達(dá)頻率高于截止頻率時(shí),雷達(dá)波進(jìn)出等離子體層后能量將嚴(yán)重衰減,使飛行器自身雷達(dá)反射信號(hào)大大減弱,而當(dāng)敵方雷達(dá)頻率低于截止頻率時(shí),等離子體層將使雷達(dá)波傳播途徑發(fā)生彎曲,這將使雷達(dá)接收不到反射波,即使接收到了,雷達(dá)得到的也將是飛行器的虛像位置而不是實(shí)際位置(也不能得到目標(biāo)真實(shí)的速度和尺寸信息),這時(shí)敵方如果依據(jù)所接收到的信息指揮進(jìn)行空中攔截,那么攔截編隊(duì)到達(dá)預(yù)定區(qū)域后將很可能找不到目標(biāo)。這就是飛行器等離子隱形技術(shù)的基本原理。與傳統(tǒng)的外形設(shè)計(jì)加吸波涂料的飛行器隱形設(shè)計(jì)方法相比較,等離子隱形的突出優(yōu)越性在于它幾乎不需要飛行器作任何結(jié)構(gòu)和性能上的改變—也就是說,在現(xiàn)代飛行器的設(shè)計(jì)中可以不再將隱形作為重要的考慮因素,對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)而言,就可以將其隱形、速度和機(jī)動(dòng)3方面的設(shè)計(jì)考慮簡(jiǎn)化為速度和機(jī)動(dòng)。此外,等離子體隱形還有吸收頻帶寬、吸收效果好、使用簡(jiǎn)便、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),而且該技術(shù)還能用來實(shí)現(xiàn)紅外隱形。

??? 研究情況
從目前已知的資料看,蘇聯(lián)和美國(guó)在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始進(jìn)行飛行器用等離子體隱形技術(shù)機(jī)理和使用方法的研究。20世紀(jì)80年代開始兩國(guó)先后進(jìn)入相關(guān)技術(shù)的試驗(yàn)階段,通過對(duì)雷達(dá)散射特性確定的目標(biāo)采用等離子隱形措施,證實(shí)了該技術(shù)具有雷達(dá)隱形作用。從已經(jīng)公開的信息來看,兩國(guó)目前的總體研究水平各有特色:俄羅斯在實(shí)際研究成果方面可能領(lǐng)先于美國(guó),而美國(guó)則在等離子體隱形新的實(shí)現(xiàn)途徑的研究方面領(lǐng)先于俄羅斯。西歐和我國(guó)也在開展一系列相關(guān)研究工作,但總體研究水平都落后于俄羅斯和美國(guó)。目前,已經(jīng)公開報(bào)道的實(shí)現(xiàn)等離子隱形的方法有獨(dú)立式等離子體發(fā)生器法和大氣壓局域放電法。

??? 未來展望
等離子隱形技術(shù)和等離子體雷達(dá)天線技術(shù)目前是等離子體最受關(guān)注的軍事應(yīng)用方向。不過,盡管這方面已經(jīng)取得不少研究成果,目前對(duì)等離子隱形技術(shù)的價(jià)值目前仍然存在爭(zhēng)議:一些專家認(rèn)為等離子隱形技術(shù)難度太大,并沒有可以預(yù)見的實(shí)用價(jià)值;但另一些專家則支持它的研究與發(fā)展,認(rèn)為它是最有發(fā)展前途的隱形技術(shù),最終將帶來飛行器隱形技術(shù)的一場(chǎng)革命。
等離子體隱形技術(shù)如果說在應(yīng)用上還存在問題,那么主要集中在能量和控制方面。除了涂敷放射性涂層,目前其他等離子體隱形途徑所需要的能量太高,所以形成能包覆整個(gè)飛行器的離子層不太現(xiàn)實(shí),只適合對(duì)重點(diǎn)強(qiáng)散射部位采用;而如果采用涂敷放射性涂層的方法,則顯而易見這是一種難以控制的主動(dòng)隱形途徑,存在使用效益和使用安全性等問題。
等離子體隱形技術(shù)使用在航空飛行器上,將導(dǎo)致飛機(jī)一體化設(shè)計(jì)朝更高的方向發(fā)展:如果采用涂敷放射性涂層的方法,則需要考慮氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)和隱形的綜合設(shè)計(jì);采用其他方法還必須考慮全機(jī)的電功率問題,與作戰(zhàn)飛機(jī)多電、全電化的發(fā)展趨勢(shì)及采用內(nèi)置能束武器的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)飛機(jī)綜合設(shè)計(jì)提出的要求相吻合。而無論采用哪種等離子體隱形技術(shù),可能都需要對(duì)飛行器的電空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。
與所有創(chuàng)新的工程技術(shù)概念在其研究階段所遭遇的一樣,等離子體隱形技術(shù)目前受到質(zhì)疑是可以理解的,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,等離子隱形技術(shù)終將投入廣泛實(shí)用。
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