透视/遮阳/控温/红外隐身多功能集成序构薄膜研究

为了解决光学材料多功能耦合与集成的光谱诉求及其材料设计冲突难题,本文提出一种基于[TiAlN/Ag]^(2)/TiAlN序构复合薄膜开展可见光透射诱导与红外辐射抑制的协同设计方法,诠释序构薄膜材料多功能耦合的新原理与新机制,并对其光学兼容性能测试表征。研究表明,构筑的[TiAlN(厚度为30 nm)/Ag(厚度为15 nm)]^(2)/TiAlN(厚度为30 nm)序构复合薄膜具备带通状选择性透射与中远红外低辐射的光学特性,可较好实现透视、遮阳、低辐射控温与红外隐身多功能兼容效果,在军用车辆、绿色建筑等特种玻璃的辐射控温与红外隐身领域有应用潜力。

基于粒子群结构寻优的电磁隐身微网格超表面

针对电磁隐身超表面设计中寻求精确单元反射相位时存在的难点,提出一种将单元金属贴片区域网格化分割,并通过粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)自动寻优的设计方法,可自动生成符合预设反射相频特性的金属贴片图案.该方法将方形超表面单元的金属贴片区域划分为N×N网格(N为偶数,根据N和全对称条件可得到其中的自由网格数n),再用PSO对其自由网格的贴片编码进行训练,直至对应的贴片单元所构建的平面周期结构可实现预期反射相频特性(包括目标频率的反射相位精度及其邻域频段上相频曲线的平坦度).作为案例,在厘米波段和太赫兹波段,将寻优获得的反射相位相差约90°的4种单元,分别以90°和180°的相位梯度构建1 bit和2 bit超表面,全波仿真结果显示其在中心频率附近均可以得到-10 dB以上的RCS削减效果.验证了该方法可自动设计出具备特定反射相位的单元,并且跨频段适用,其所构建的超表面在获得特定频率雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)削减效果的同时,可兼顾有效削减的频段宽度.

装甲战车隐身技术的研究现状及应用

随着装甲战车系列化、车族化、多样化、信息化的迅速发展,利用隐身技术提高装甲战车战场生存力、机动战斗力已经成为当前装甲战车的研究热点。在对装甲战车分类、特征及散射机理简要分析的基础上,按照装甲战车隐身机制、隐身技术原理、隐身材料和隐身技术应用等4个方面展开综述,详细分析装甲战车不同隐身技术基本原理、使用材料、应用及发展趋势、优势以及局限性,总结出装甲战车隐身技术未来发展趋势和面临的挑战。

一种多材料综合的装备多波段兼容隐身方法

现代战争中装备受到多波段、多手段综合探测威胁,隐身材料只能在特定频率下达到最优隐身效果,无法满足多波段兼容隐身需求。为提高装备多波段兼容隐身性能,在分析现有隐身材料性能的基础上,提出一种多材料综合应用的多波段兼容隐身方法,通过多种隐身材料的综合应用,提高装备多波段兼容隐身能力。建立了多种材料综合应用的兼容隐身模型,设计了基于遗传算法的兼容隐身模型求解流程,通过对模型的求解,获得了能够满足在不同频率探测下,装备多波段兼容隐身的隐身材料覆盖方案。通过装备多波段兼容隐身仿真实验,验证了所提出方法的有效性。该方法实现了装备对多探测波段的兼容隐身,为装备在多波段、多手段探测的战场环境下生存能力的提高提供了一种新方法。

基于涂料性能参数的红外隐身技术

根据数值传热学的方法模拟了目标表面温度分布,分析了隐身涂料的性能参数(短波吸收率αs、长波吸收率lα与表面发射率tε)对目标表面温度的影响;模拟了这些性能参数对红外探测系统作用距离的影响。分析结果表明:上述3种性能参数均会对目标表面温度产生影响。sα、lα与表面温度成正比,tε与表面温度成反比,影响幅度可达10℃左右;探测系统作用距离与背景温度、气象条件、探测器性能等多种因素相关,根据实际情况调整涂料性能参数可使作用距离最小。这些结果基本满足红外隐身涂料设计、选型与使用方面的实际需求。

光子晶体隐身应用分析

激光隐身和红外隐身的兼容是现代战场的迫切需求,但是二者对材料的要求是相互制约的,利用掺杂光子晶体的缺陷能级形成的"光谱挖孔"结构可以很好地解决这一难题。利用薄膜光学理论中的特征矩阵法计算了设计的掺杂ZnSe的CdSe/SiO2光子晶体薄膜的反射、透射和吸收光谱,计算结果表明掺杂光子晶体能够很好的满足热红外与1.06μm或10.6μm激光隐身兼容的要求。指出掺杂光子晶体的缺陷能级是由高透射引起的低反射,并不满足激光隐身的实际要求,解决方法是在光子晶体薄膜的基底中引入吸收材料,从而把缺陷能级透过的激光吸收掉。

智能隐身材料的研究现状

智能隐身材料由于具有传感、控制、执行的能力,获得了比常规隐身材料更优越的功能,本文概述了智能隐身材料的研究现状,并对智能隐身材料的主要研究方向为智能蒙皮、可见光及红外智能隐身、智能声隐身和雷达波智能隐身分别作了简要介绍。

基于目标与背景红外辐射对比度的红外隐身效能研究

较深入分析了目标与背景的红外特性,进一步完善了红外辐射对比度计算模型,通过外场实验,采集了目标与背景随时间变化的温度,利用建立的红外隐身效能指标,对普通钢板与相变材料板进行了评估,验证了此红外隐身效能评估方法的可行性。

基于Radau伪谱法的制导炸弹最优滑翔弹道研究

基于Radau伪谱法求解最优控制问题的原理,研究了滑翔型制导炸弹的最大射程优化问题。对制导炸弹动力学模型进行了无量纲化处理,结合极小值原理推导了最优控制轨迹的解析解和一阶必要性条件,采用Radau伪谱法将弹道优化问题转化为非线性规划问题,基于协态映射原理给出了数值解的最优性验证方法。仿真结果表明,Radau伪谱法能够提供具有工程应用价值的最优解,与常规的最大升阻比滑翔弹道相比,优化后的弹道射程增加10%以上。

基于光子晶体技术的红外隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构功能材料,其光子禁带对入射电磁波具有高反射率,能够有效改变目标的辐射特性,降低目标在红外波段的可探测性,是未来红外隐身技术的重点发展方向。为理清光子晶体红外隐身材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外辐射特性调控、光子禁带的展宽、多波段兼容技术、变发射率自适应隐身技术等方面的应用进展进行梳理和总结,并对新一代光子晶体红外隐身材料技术发展进行了展望,以期为光子晶体红外隐身材料对宽频隐身、多波段兼容、可逆的动态调整等的需求提供一定的解决思路。

磁性吸波材料的研究进展

简单阐述了吸波材料的吸波原理及各类吸波材料的特点和应用,重点介绍了铁氧体、磁性金属微粉及多晶铁纤维、纳米磁性吸波材料等的性质、吸波性能及改进其吸波性能的方法。指出目前研制的磁性吸波材料还存在频带窄、密度大、性能低等缺点,并针对此提出了进一步研究的方向。

连续三叶形碳化硅纤维的性能研究

利用先驱体转化法制备三叶形 SiC纤维,并对纤维性能、电磁参数及其环氧基复合材料的力学性能等进行研究。结果表明三叶形 SiC纤维的异形度、当量直径有一定的分布;三叶形 SiC纤维增强复合材料的弯曲强度为 400MPa,弯曲模量为 30GPa,拉伸强度为425MPa,拉伸模量为 66GPa;电磁参数研究表明在x波段具有较好的频响特性;反射率测试表明,厚度为1.55mm时,在Ku 波段具有较好的吸波效果,反射衰减最大达-26dB。

二茂铁基复合推进剂红外/紫外低特征信号应用研究

针对精确制导武器隐身性能的需要,首先利用模拟的火箭发动机喷口结构测试了HTPB复合推进剂的红外和紫外特征信号,然后分析了二茂铁作为一种消光材料对HTPB复合推进剂火焰在红外波段和紫外波段的辐射信号衰减能力。同时,测试了二茂铁消光材料对火箭发动机的喷口温度的影响。结果表明,利用硝酸钾、硫和酚醛树脂为基础的烟火药配方提供初始能量,促使二茂铁快速汽化,并在推进剂火焰外形成薄层作为消光材料,对红外波段和紫外波段具有明显的遮蔽吸收作用,衰减率可以达到50%以上。得出二茂铁含量为30%时在710~3 500 cm-1波段,对于HTPB复合推进剂的红外辐射衰减效果最好;含量高于50%时对于HTPB复合推进剂的2 400~3 500 cm-1波段的红外辐射强度有所增加。

基于舰船雷达散射特性的对消隐身仿真研究

提出了基于舰船强散射场减缩的有源对消方法。用多层快速多级子算法(MLFMA)分析了舰船的散射特性并对数据作平滑处理,直接从散射场中提取强散射源点的幅值、相位和极化信息,避免了估计散射中心的误差。分析了空间电磁信号的干涉特性,通过对消信号同回波信号在半空间的相干抵消实现了舰船隐身。仿真表明:对消后向散射场可以有效地降低单站雷达对舰船的探测能力,对消其它方向峰值散射场可以有效地降低舰船的总散射场。所提方法可为舰船有源对消隐身的工程实现提供重要的参考。

红外隐身技术与发展

红外隐身技术通过降低和改变目标的红外辐射特征 ,实现对目标的低可探测性。综述了国内外红外隐身材料的发展历程。

可见光隐身技术的现状与研究动态

针对迷彩、伪装网和烟雾等传统可见光隐身技术的一些缺点,为了探索全天候和复杂背景条件下有效的可见光隐身技术,分析了热致变色、光致变色和电致变色三种智能变色材料的变色机理和研究进展。

成像目标的红外隐身效果评估

装甲车辆红外隐身效果评估是研制新型装甲车辆,提高其生存力和战斗力的关键技术之一。建立了利用识别概率进行装甲车辆隐身效果评估的方法,该方法通过基于目标与背景纹理相似度的红外图像目标识别概率计算模型,计算模拟红外图像中装甲车辆的识别概率。结果表明该评估方法可以对战车的红外隐身效果进行评估,结合目标与背景红外辐射特性模拟软件可以对研制中的新型装甲车辆的红外隐身方案以及现役型号装甲车辆红外隐身改进措施的隐身效果进行评估。

等离子体涡电磁散射特性及隐身性能

针对非均匀等离子体在飞行器隐身中的应用,采用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分(PLJERC-FDTD)方法计算等离子体涡及涡串电磁散射特性,分析等离子体涡对飞行器隐身性能影响。计算表明,等离子体涡在很大频率区间对电磁波吸收效果显著,RCS降低很大,具有明显的隐身效果。等离子体涡表现出一定规律性的极化特性,对L,S和C波段电磁波具有不同的吸收、反射特性。

碳纳米管填充PMI泡沫的制备及其吸波性能研究

将碳纳米管引入到PMI泡沫中,制备具有吸波性能的PMI泡沫,分析了碳纳米管对于PMI化学结构、泡孔结构以及力学性能的影响。结果表明,5%碳纳米管填充的PMI泡沫反射率能达到-15.23 dB,但碳纳米管的加入,会对PMI泡孔结构、力学性能造成不利影响。

平面各向异性羰基铁/铁氧体复合吸波材料的设计

研究了平面各向异性羰基铁/石蜡、铁氧体/石蜡同轴样品的介电常数与磁导率频谱特性,制备了平面各向异性羰基铁与铁氧体不同配比的石蜡同轴样品,并测试了样品的电磁频谱,发现以适当配比对二者进行复合后,可以发挥各自的优点。以环氧树脂-聚酰胺固化剂体系为基,按铁氧体和平面各向异性羰基铁的体积分数均为10%制备了厚1.3 mm的单层平板吸波材料,测试了其在8～18 GHz频段内的反射损耗曲线,其最小反射值达到了-19.7 dB,小于-10 dB的带宽达到8 GHz。