一、概述

軍工新材料技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用決定著武器裝備性能和水平。以四代機(jī)為 例，第四代機(jī)是目前世界上現(xiàn)役機(jī)種最先進(jìn)的一代戰(zhàn)斗機(jī)，其性能特點(diǎn)為 4S， 分別是：

隱形（ Stealth ）、

超音速巡航能力（Super Sonic Cruise）、

超機(jī)動(dòng)能力 （Super Maneuverability）、

超級(jí)信息優(yōu)勢(shì)（Super Avionics），

主要代表機(jī)型有 F-22、蘇-57 和殲-20，到 21 世紀(jì)的隱身設(shè)計(jì)以及更加完善的綜合航電系統(tǒng)，使得四代機(jī)較其他代級(jí)的戰(zhàn)斗機(jī)更具強(qiáng)勁戰(zhàn)斗能力。參考美國(guó)軍用飛機(jī)各自材料占機(jī)體結(jié)構(gòu)總量百分比，不難看出復(fù)合材料、鈦合金、鋁合金這三類材料的占比都有所提升，軍用飛機(jī)向輕量化發(fā)展，而且長(zhǎng)時(shí)間超音速巡航會(huì)是飛機(jī)表面溫度急劇升高，更加耐高溫的鈦合金比例也大幅提升。

綜合性是國(guó)防軍工行業(yè)的特性之一，集成了空氣動(dòng)力學(xué)、燃燒學(xué)、材料 科學(xué)、控制、冶金等眾多學(xué)科，對(duì)材料種類的需求也更加多樣，大致可分為 金屬材料、高性能纖維及復(fù)合材料。

隱身能力是新一代作戰(zhàn)裝備的重要技術(shù)特征，隱身已成為飛行器等重要武器裝備發(fā)展的必然趨勢(shì)。由于各國(guó)在隱身技術(shù)領(lǐng)域存在 嚴(yán)密的技術(shù)封鎖，針對(duì)當(dāng)前新型國(guó)際形勢(shì)，隱身技術(shù)是國(guó)家國(guó)防建設(shè)的重大 需求。軍用飛機(jī)隱身的實(shí)現(xiàn)離不開隱身材料，隱身材料技術(shù)的應(yīng)用可最大限 度降低探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別目標(biāo)能力，而提高現(xiàn)代武器裝備的生產(chǎn)能力和突擊能力，達(dá)到克敵制勝的效果。

二、 隱身技術(shù)

隱身技術(shù)是一類技術(shù)的統(tǒng)稱，并非專門針對(duì)某種探測(cè)器或某種專門的技 術(shù)的應(yīng)用，隱身技術(shù)又稱為“低可探測(cè)技術(shù)”，是指通過(guò)弱化呈現(xiàn)目標(biāo)存在的雷 達(dá)、紅外、聲波和光學(xué)等信號(hào)特征，最大限度地降低探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別目 標(biāo)能力的技術(shù)，其目的是提高武器平臺(tái)的生存力，是一種防御性軍事技術(shù)。根據(jù)探測(cè)器的種類不同，隱身技術(shù)可分為雷達(dá)隱身、紅外隱身、聲波隱 身、可見光隱身和磁隱身等技術(shù)：雷達(dá)隱身是通過(guò)精心設(shè)計(jì)武器外形，減少雷達(dá)波散射截面（RCS），使結(jié) 構(gòu)吸波材料或貼片或涂層吸收掉部分雷達(dá)波或透過(guò)部分雷達(dá)波，以減少雷達(dá) 回波，從而實(shí)現(xiàn)隱身目的。代表探測(cè)器為雷達(dá)。紅外隱身是通過(guò)適當(dāng)改變發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，減少發(fā)射。熱量，主要采用多頻譜涂料和防熱偽裝材料，改變目標(biāo)的紅外特征，以減少紅外輻射，從而 實(shí)現(xiàn)紅外隱身。代表探測(cè)器為紅外傳感器。

聲波隱身 是通過(guò)使用 低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī) ，并運(yùn)用消聲隔聲 蜂窩狀或泡沫夾層結(jié)構(gòu)， 控制信號(hào)特征，以降低噪聲，從而達(dá)到聲波隱身的目的。

代表探測(cè)器為聲吶。

可見光隱身 是通過(guò)涂覆迷彩涂料、視覺偽裝網(wǎng)、施放遮蔽煙霧，降低目 視特征等方式實(shí)現(xiàn)偽裝遮障，以達(dá)到可見光隱身的目的。代表探測(cè)器為可見 光傳感器。磁隱身多用于艦船，在艦船上安裝消磁系統(tǒng)是艦船磁性防護(hù)的最有效手段，主要目的是預(yù)防敵方磁性武器攻擊和磁性探測(cè)，提高艦船的生命力。

代表探測(cè)器為磁異常探測(cè)器。

三、國(guó)際水平

對(duì)比全球，我國(guó)當(dāng)前的隱身技術(shù)已逐步步入世界先進(jìn)水平，但由于海外發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、英國(guó)等隱身技術(shù)起步較早、因此市場(chǎng)相對(duì)成熟，企業(yè)較多，代表企業(yè)如萊爾德（杜邦子公司）、Intermat defense、Hyper stealth technologies Pvt. Ltd、Micromag、MAST Technologies、MWT Materials 及 ARC 技術(shù)（赫氏子公司）。

（1）美國(guó)

美國(guó)隱身技術(shù)領(lǐng)先全球，主要采用 隱身涂層材料及結(jié)構(gòu)隱身復(fù)合材料， 如 B-2 轟炸機(jī)、 F-117A 戰(zhàn)斗機(jī)、 F-22 戰(zhàn)斗機(jī)和 F-35 戰(zhàn)斗機(jī)。上述隱形飛機(jī)均采用隱身涂層材料和結(jié)構(gòu)隱身材料相結(jié)合的方式。以 F-22 戰(zhàn)斗 機(jī)為例，在機(jī)翼前后緣和進(jìn)氣道等重點(diǎn)部位采用了將隱身涂層涂覆于吸波結(jié)構(gòu)材料表面的方法，同時(shí)機(jī)體大量采用了 復(fù)合材料結(jié)構(gòu) ，復(fù)合材料占整個(gè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的 26%；最終低頻雷達(dá)信號(hào)則被吸波結(jié)構(gòu)材料吸收，高頻雷達(dá)信號(hào)被表面吸波涂層吸收，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力換向和反推力噴管以及發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的構(gòu)件可能采用了 陶瓷基復(fù)合結(jié)構(gòu)隱身材料 。

（2）俄羅斯

俄羅斯由于蘇聯(lián)時(shí)期的積累主要采用 等離子體隱身技術(shù) ，在飛機(jī)或?qū)椛闲枰[身的部位添加等離子體發(fā)生裝置，通過(guò)等離子云團(tuán)對(duì)電磁波產(chǎn)生吸收和繞射現(xiàn)象，從而達(dá)到隱身的目的。隱身涂層材料的隱身效果隨波 長(zhǎng)的增加而降低，而等離子體隱身恰好相反，隱身效果隨雷達(dá)波波長(zhǎng)的增加而增加。如 3M25“流星”高超音速 戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈采用等離子發(fā)生裝置進(jìn)行隱身，其等離子隱身系統(tǒng)是一種電子束發(fā)射裝置，裝在進(jìn)氣道附近，在 遇到威脅時(shí)產(chǎn)生等離子，吸收雷達(dá)波，等離子的電力由導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)。

（3）其他國(guó)家

眾多發(fā)達(dá)國(guó)家也在隱身領(lǐng)域有獨(dú)特的發(fā)展。法國(guó)和英國(guó)均研制出了 碳化硅陶瓷基復(fù)合隱身材料 ，已經(jīng)成功應(yīng)用于如 M88-2 發(fā)動(dòng)機(jī)噴管外調(diào)節(jié)片和 F136 發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片等各種發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)周圍部件。同時(shí)，法國(guó) SEP 公司研制的 C/SiC 復(fù)合隱身材料已用在陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)和幻影 2000 戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)上。而日本的 三菱重工 研制的空艦導(dǎo)彈 ASM-1 和地艦導(dǎo)彈 SSM-1 的彈翼等部位均采用了 結(jié)構(gòu)型吸波材料 。

四、隱身材料梳理

1 耐高溫紅外隱身涂層

紅外隱身的目的是降低或改變目標(biāo)的紅外輻射特征，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的低可探測(cè)性。紅外隱身涂層具有低發(fā) 射率，高反射率，在紅外線輻射頻段有良好的隱身效果，是目前隱身涂料中最重要的品種。耐高溫紅外隱身涂層主要原材料涉及陶瓷粉末、金屬粉末和合金粉末等，且這些粉末往往以靶材的形態(tài)供 應(yīng)，形成耐高溫紅外隱身涂層可廣泛應(yīng)用于下游的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈頭罩、主戰(zhàn)坦克排氣煙羽等武器裝備。

2 常溫雷達(dá)隱身涂層

雷達(dá)隱身材料能夠吸收衰減入射的電磁波，并通過(guò)吸收劑的介電振蕩、渦流以及磁致伸縮，將電磁能轉(zhuǎn)化 成熱能而耗散掉或使電磁波因干擾而消失。常溫雷達(dá)隱身涂層上游原材料主要包括羰基鐵、碳粉等吸波劑以及 樹脂等黏著劑，形成的隱身涂層可涂覆于航天器、地面單位、 艦船等裝備表面。

3 常溫雷達(dá)結(jié)構(gòu)隱身材料

常溫雷達(dá)結(jié)構(gòu)隱身材料由于復(fù)合材料的參與，因此上游主要包括纖維、高強(qiáng)度芳綸蜂窩等基體以及羰基鐵等吸波劑，纖維又可以分為芳綸纖維、碳纖維與玻璃纖維，另外還需要樹脂、特種結(jié)構(gòu)件等材料。產(chǎn)品應(yīng)用于導(dǎo)彈的尾翼、殼體、飛機(jī)的蒙皮及隱身直升機(jī)旋翼等部位。

電磁吸波材料可以通過(guò)損耗電磁能量來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁波較少反射甚至無(wú)反射，在電子、通訊設(shè)備電磁兼容領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著5G和雷達(dá)通訊等技術(shù)的興起，電磁波應(yīng)用頻譜從米波拓展至毫米波，導(dǎo)致吸波材料需求日益增大。傳統(tǒng)的吸波隱身材料如鐵氧體、鈦酸鋇，碳化硅、石墨、金屬纖維等，它們通常都存在吸收頻帶窄或密度大的缺點(diǎn)。已經(jīng)難以滿足如今的生活需求。電磁波吸收頻帶窄、吸收材料本身厚度、質(zhì)量大等都是傳統(tǒng)吸波隱身材料面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)具有厚度薄、質(zhì)量輕、吸收譜帶寬、吸收強(qiáng)度大 ( 即 “薄、寬、輕、強(qiáng)”）的新型吸波體材料迫在眉睫。

纖維材料具有柔性、質(zhì)輕的特點(diǎn)，把吸波材料與纖維結(jié)合是實(shí)現(xiàn)薄、輕、寬、強(qiáng)的一個(gè)重要途徑。尤其是可編織、可設(shè)計(jì)的高性能吸波織物已經(jīng)成為提高隱身技術(shù)的重要手段。因此，研制新型高性能吸波纖維材料在日常生活和軍事領(lǐng)域均具有重要意義，目前已引起各國(guó)廣泛重視和關(guān)注。

4 耐高溫雷達(dá)結(jié)構(gòu)隱身材料

由于耐高溫雷達(dá)結(jié)構(gòu)隱身材料需要在高溫下使用，因此其相比常溫結(jié)構(gòu)隱身材料樹脂基體應(yīng)用非常少，而改為 碳化硅陶瓷基體，并且添加了二氧化硅等既具有一定的紅外隱身特性，又具有隔熱特性的原料 。

5 隱身超材料

超材料具有很大的設(shè)計(jì)靈活度，在新型物理器件、天線系統(tǒng)、隱身材料等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。近幾年來(lái)，超材料在隱身領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，利用超材料不同的物理性質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)不同物理機(jī)制的隱身，在 電磁隱身、電磁兼容、軍事通信、電子對(duì)抗等重要領(lǐng)域都可以發(fā)揮顯著作用。隱身超材料的原料和常溫結(jié)構(gòu)隱身材料相似，均為纖維、樹脂、半導(dǎo)體吸波劑等原料，但多出基板等超材料專用的原料，其區(qū)別主要在于工藝。原材料可分為玻纖預(yù)浸料、碳纖預(yù)浸料、環(huán)氧樹脂和基板四大品類， 產(chǎn)品應(yīng)用在航天器蒙皮、海軍裝備、雷達(dá)罩及天線、導(dǎo)彈殼體蒙皮等裝備部件 上，達(dá)到最佳的隱身效果。

五、隱身材料存在的問(wèn)題

隱身材料具有明顯的耗材屬性，且維修周期更短。裝備使用和貯存過(guò)程中，高溫、高速氣流、石擊、碰撞、 機(jī)械震動(dòng)、熱震、擦掛等外因會(huì)造成隱身涂層的多種失效現(xiàn)象，包括脫落、開裂、起層和吸波性能下降等。在 列裝服役過(guò)程中，沿海濕潤(rùn)環(huán)境會(huì)腐蝕涂層；沙漠高溫干燥環(huán)境會(huì)加速隱身材料的龜裂、脫落；高速大機(jī)動(dòng)飛 行時(shí)，強(qiáng)烈的氣流沖擊也會(huì)影響隱身涂層的牢固度。涂層的開裂和脫落，會(huì)增大裝備的雷達(dá)散射截面面積，降 低裝備的隱身功能。判斷涂層是否完好需要檢測(cè)涂層厚度、涂層表面狀態(tài)、涂層結(jié)合強(qiáng)度、涂層硬度、涂層孔 隙率等方面。對(duì)壽命期內(nèi)吸波涂層局部損傷引起的涂層開裂、脫落，通常采取原位修復(fù)的方法進(jìn)行修補(bǔ)，即在 外場(chǎng)條件下，對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行局部脫漆、底材表面處理、涂漆、固化、后處理、檢測(cè)等，以修復(fù)故障區(qū)域。往 往一小塊涂層的脫落為保證連續(xù)性就需要全部重新噴涂，因?yàn)榫S護(hù)周期較短，需求量較大。

隱身技術(shù)是現(xiàn)代武器裝備發(fā)展中出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，是當(dāng)今世界三大軍事尖端技術(shù)之一，是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)，涉及空氣動(dòng)力學(xué)、材料科學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)等多種學(xué)科。世界軍事強(qiáng)國(guó)已把隱身技術(shù)提升到與電子信息戰(zhàn)術(shù)同等地位來(lái)發(fā)展。我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的“卡脖子”問(wèn)題，很多就卡在材料方面。隱身材料--讓“隱身”不再局限于科幻，讓科幻變成現(xiàn)實(shí)的背后蘊(yùn)藏的是高科技的力量和無(wú)數(shù)科研工作者的心血和汗水。

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