等离子体隐身技术

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2007-11-09 09:45 | 只看楼主 树型| 收藏| 小中大 1^#

等离子体隐身技术

等离子体隐身技术

摘自《兵器大观》

　　当今，新型隐身兵器不断问世，新的隐身机理相继出现，等离子体隐身技术的开发就是一个典型例子。1999年5月，俄罗斯科学家称，一种等离子体发生器已经安装在一架“米格”喷气战斗机上。这表明等离于体隐身技术正向着实用化方向发展。

一、等离子体隐身技术的基本概念
　　等离子体是尺度大于德拜（De－bye，电偶极矩单位）长度的宏观中性电离气体，其运动主要受电磁力的支配，并表现出显著的集体行为。它是继物质存在的固体、液体、气体三种形态之后出现的第四态物质。在军事上，核爆炸，放射性同位素的射线，高超音速飞行器的激波，燃料中掺有铯、钾、钠等易电离成分的火箭和喷气式飞机的射流，都可以形成弱电离等离子体。
　　等离子体隐身技术是指利用等离子体回避探测系统的一种技术。目前产生隐身等离子体的方法主要有两种：一种是利用等离子体发生器产生等离子体，即在低温下，通过电源以高频和高压的形式提供的高能量产生间隙放电、沿面放电等形式，将气体介质激活、
电离形成等离子体；另一种是在兵器特定部位（如强散射区）涂一层放射性同位素，它的辐射剂量应确保它的a射线电离空气所产生的等离子体包层具有足够的电子密度和厚度，以确保对雷达波有最强的吸收。与前者相比，后者比较昂贵且维护困难。等离子体按其热容量大小可分为能等离子体、热等离子体和低温等离子体，目前，国外主要应用低温等离子体。
　　兵器实现等离子体隐身的基本原理是：利用等离子体发生器、发生片或放射性同位素在兵器表面形成一层等离子云，设计等离子的特征参数（能量、电离度、振荡频率和碰撞频率等）满足特定要求，使照射到等离子云上的雷达波一部分被吸收，一部分改变传播方向，因而返回到雷达接收机的能量很少，使敌方难以探测，达到隐身的目的；还能通过改变反射信号的频率，使敌雷达测出错误的飞机位置和速度数据以实现隐身。据报道，采用该技术的飞行器被敌方发现的概率可降低99％。

二、等离子体隐身技术的优缺点
　　等离子体隐身技术与已广泛应用的外形和材料隐身技术相比具有很多优点：吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好、使用简便、使用时间长、价格便宜；无须改变飞机的外形设计，不影响飞行器的飞行性能；由于没有吸波材料和涂层，大大降低了维护费用。此外，俄罗斯进行的风洞试验表明，利用等离于体隐身技术还可以减少飞行器飞行阻力30％以上。
　　但是，利用等离子体技术实现兵器隐身也存在着相当的难度和问题。这是一项十分复杂的系统工程，包括大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气动力学、机械与电气工程等学科，研究此项技术必须首先做好各学科之间的交叉、配合的研究。存在的主要问题是：兵器安装等离于体发生器的部位无法隐身，所需电源功率很高，设备庞大。因此，在满足对等离子体包层厚度的要求下，必须降低等离子体发生器的电源功率和减少设备体积。

三、发展现状和应用前景
　　自60年代以来，美国、前苏联等军事强国就开始研究等离子体吸收电磁波的性能。80年代初，前苏联最早开始进行等离子体实验，研究的重点是等离子体在高空超音速飞行器上的潜在应用；90年代初，美国休斯实验室进行的一项为期两年、投资65万美元的实验表明，应用等离子体技术，可使一个13厘米长的微波反射器的雷达截面能够在4-14吉赫兹频率范围内平均降低20分贝，即雷达获取回波的信号强度减小到原来的1％。1997年，美国海军委托田纳西大学等单位发展等离子体隐身天线。其机理是；将等离子体放电管作为天线元件，当放电管通电时就成为导体，能发射和接收无线电信号；当断电时便成为绝缘体，基本不反射敌探测信号。初步的演示已显示了这种天线的发射接收功能和隐身特性。
　　近年来，等离子体隐身技术在俄罗斯取得了突破性进展，其研究领先于美国。据报道，去年早些时候，俄罗斯克尔德什研究中心开发出第一代和第二代等离子体发生器，并在飞机上进行了试验，获得了成功。第一代产品是等离子体发生片，其厚度为0.5－0.7毫米，电压为几千伏，电流为零点几毫安，将该发生片贴在飞行器的强散射部位，电离空气即可产生等离子体。第二代产品是等离子体发生器，在等离子体发生器中加入易电离的气体，经过“脉冲电晕”，气体由高温转为低温，即可产生等离子体。第二代产品的重量不到100公斤，已经全面进行了地面和飞行试验，它不仅能减弱雷达反射信号，还能通过改变反射信号的频率以实现隐身。目前，克尔德什研究中心正在应用新的物理知识研制效果更好的第三代产品，据预测，第三代产品可能利用飞行器周围的静电能量来减小飞
行器的雷达截面。
　　俄罗斯未来的1.42隐身战斗机样机并没有像美国那样的隐身外形设计，其隐身能力是利用他们称之为“自己开发的减少雷达特征的方法”来实现的，这很可能包括等离子体隐身技术。由于等离子体隐身技术已受到世界军事强国的关注，因此它将可能具有广阔的应用前景。

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