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【磁性纳米材料】五代机的法宝,看起来简单的纳米吸波材料,全球只有两个国家掌握

五代战机想要做到隐身,除了棱角分明的外形之外,主要就依仗飞机表皮的吸波材料。那么能够让战机隐身的吸波材料中,有什么值得一提的内容呢?

一、进气道处理

进气道的隐身看似很简单,只不过像其它位置一样涂上吸波材料就好了。其实这个地方一点都不简单,因为在高速飞行中,飞机任何地方的涂料都有资格脱落,唯独进气道的不行。

因为这里一旦有涂料脱落,残渣会进入发动机,直接导致后者故障进而引发危险。所以这个部位如何涂装是费了很大力气的。因为在试制阶段,涂料是人工喷涂;进入量产的生产线后,涂料是机械喷涂。两种方式的不同却需要相同的效果,这是需要反复的试制才行。

根据英国的报道,进气道到第一级风扇处所使用的吸波材料不能影响气动和机械性能,还必须要忍受200摄氏度的高温,这是一个不小的技术难题。

二、尾部喷嘴处理

进气道的材料需要承担200度的高温,尾喷的同伴则要忍受高达1200度的炙烤。不仅如此,尾部的吸波材料要承受极端的应力,在600至1200度庞大的温度区间内电磁性能还要保持恒定。

一般来说,隐身吸波材料就是半导体和磁性材料而已,这些物质是无法正常附在飞机表面的,这就需要“粘黏剂”的作用。

通常为了应对多种不同频段雷达的搜索,不同的吸波材料需要同时混在一罐“粘黏剂”中,然后均匀地涂抹在飞机上。那么问题来了。

这些吸波的材料由于都具备磁性,所以是不可能乖乖均匀分布的,而且同类材料之间还有互相凝结的现象。一旦不加处理就进行涂装,那么飞机表面会出现有的地方颗粒大有的地方颗粒小的问题。而这样不均匀的表面在雷达照射下会暴露无遗,失去了隐身的意义。

目前美国完美解决了吸波材料在“粘黏剂”中均匀分布的问题,不过其过程和数据属于高度机密,我们无从得知。不仅我们普通人不知道,连俄罗斯人也不知道。

于是百思不得方法的俄国人便另辟道路,发明了等离子隐身技术。

其方法是先用电弧将吸波材料氧化并解离,然后在电场加速下轰击物体表面,将吸波材料沉积在物体表面甚至植入内部。经过这个过程的材料颗粒大小和分布都很均匀,而且可以更容易地把多种不同的吸波材料镀在飞机蒙皮上。

这就相当于直接将材料颗粒附着在蒙皮上,而不再需要考虑“粘黏剂”的溶解问题了。从而可以随意控制蒙皮上吸波材料的厚度。

等离子隐身技术还有一种好处是,经过电场轰击的材料颗粒不易脱落,在高温状态下仍然可以保持稳定,目前是发动机喷嘴部位的最佳选择。

当然,这种技术也有缺点。因为电场轰击过程需要在高度真空环境下进行,也就是需要在真空室内完成。目前世界上的真空室没有能够装下一架飞机的,最多是将驾驶舱大小的物件进行整体“镀膜”。

因此至少从现阶段来说,等离子技术只能为急需的局部来进行操作,无法为一整块飞机蒙皮“镀膜”。

三、纳米吸波材料

早在2003年,就已经有科研机构宣布发现了纳米级结构颗粒的吸波材料。有了新型纳米材料涂装后,飞机即使没有隐身外形也能获得隐身属性加成。现如今时间已经过了将近20年,目前美、中已经掌握了相关技术。

根据出版的科技文献记载,在含铁磁性吸收体的吸波材料中,铁磁性吸收体的尺寸必须在50到100微米之间,若要进一步缩小其颗粒尺寸,吸收能力就会变差。如果颗粒小于1微米,就不再具备电磁性能。

可是铁磁性吸收体的尺寸如果在50到100微米之间,又会造成整体重量过大,与现役材料相比重量增加了20%~50%。

为了解决这一问题,科学家们发现可以使用“含金属的纳米碳结构”,其主要是利用碳缩小到纳米尺寸后出现的磁性现象。当金属含量到达3%时,纳米材料就拥有对超高频段的吸收能力,回波能够下降95%到98.5%,相当于在雷达屏幕上将一辆汽车的回波变成了一颗螺丝。

而且纳米材料的重量更轻,喷涂也更好控制。唯一的软肋是研发时间和难度也更加艰巨。

责任编辑: 鲁达

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