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电子机械论文等离子体隐身技术的发展现状及分析

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2013-12-11

二、国内外等离子体隐技术现状


  自上个世纪五十年代开始,特别是近二十年来,以美国为首的西方国家和俄罗斯(前苏联)致力于发展军事用途的飞机隐身技术。20世纪90年代初,美国休斯实验室投资65万美元进行了一项为期两年的研究计划。1992年发表的美国国防文献中心研究报告《非磁化等离子体球中电磁波的传播》,描述了陶瓷球壳内用气体放电产生的等离子体球对电磁波的衰减多达100dB[2]。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。该天线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[3]。
  美国还在《国防部1997年基础研究计划》中提出了“中性等离子体效应可以为国防部的飞机和卫星提供隐身条件”[4]。法国的ONERA一个多学科研制小组已经研制成了一个非物质的全隐身的等离子体雷达反射器。它与通常的平面或抛物线天线不同,一个等离子体平面可确保在空间不同的方向中传输波束。等离子体反射器开创了雷达工作性能和特性的新纪元[5,6]。
  我国尽管对隐身飞机的复合电磁吸收材料及表面涂层等方面有一定的研究,但对等离子体隐身技术的研究却处于起步阶段。

三、等离子体隐技术目前存在的问题

  目前,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:
  (1)兵器安装等离子体发生器的部位无法隐身。
  (2)所需电源功率很高,设备体积大,产生等离子体并维持一定的电子密度和范围需要消耗能源。飞机利用其隐身会减小作战半径。美国休斯实验室在试验中只达到每20kw的功率产生1L等离子气体的水平。
  (3)产生等离子体需要分子、原子作为电离对象,这给在真空中飞行的卫星和战略导弹利用等离子体隐身造成了困难。
  (4)飞行器在较低高度飞行时等离子体隐身效果较差。
  (5)用电弧放电的方法产生等离子体的同时,会产生射频辐射、强烈的闪光和紫外线,等离子体复合也会产生光辐射。这些信号泄露不仅对隐身不利,而且紫外线也可能使飞行员受到伤害。
  (6)飞行器所用的等离子体在吸收对方雷达波的同时,对其本身的通信、导航、雷达和敌我识别信号的传输都能造成衰减,甚至中断。
  等离子体隐身技术是随着等离子体物理学的发展而迅速发展起来的,虽说只有短短几十年的历史,却发挥着越来越广泛的作用。随着科学技术的飞速发展,等离子体隐身技术的应用为武器装备的隐身带来了突破性的革命,它不仅可以应用于各种武器平台的雷达隐身,还可以应用于光电对抗等方面。当然等离子体隐身是一项十分复杂的系统工程,是大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气动力学、机械与电气工程等的交叉学科。如何设计一种易于产生、易于控制的等离子体发生器,并能适应各种武器平台的技战术要求成为实现有效隐身的关键。一旦关键技术被突破,等离子体隐身技术很有可能替代现有的靠外形和材料隐身的技术,为隐身兵器开创一片新天地。

  参考文献:
  [1]孙宗祥,等离子体隐身技术的发展现状及关键技术. 流体力学实验与测量.2000,14(2):115-116.
  [2]R.J.Vidmar. Plasma Cloaking:Air Chemistry, Broadband Absorption, And Plasma Generation.AD-A222 044.1990.
  [3]M.S.Danoel,etal.IEEE lntemational Conference on Plasma,Bostm, Massachusetts,1996:3-5.
  [4]孙和敏等,对抗等离体隐身子技术的探讨.电子对抗.2003.5:92-96.
  [5]法国研究等离子体在航空领域的应用.航空电子技术.2003.34(3):52-54.
  [6]B.Douglas, T.Furtive exploration. Aviation Week and Space Technology (New York).2004.161(6):24-25.

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