四 吸波材料的应用现状

如前所述，目前使用的吸波材料按工作原理分有磁性吸收体和介电吸收体两大类。按使用形式分有：涂层、贴片、结构泡沫（蜂窝）材料、结构复合材料。在飞机上，以涂层和结构复合材料为最常见。按使用的材料分：高分子材料有涂料、橡胶、结构（热塑性和热固性）复合材料。填料有玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、混杂纤维、碳化硅纤维、金属纤维、尖晶石型铁氧体、导电炭黑等。

用于隐身材料的种类很多，牵涉面极广，它与飞行器的应用部位有关。本文仅就雷达波吸波涂料和结构吸波材料作一简介。

1. 吸波涂料 过去，隐身技术用的吸波涂料大都是含铁氧体系涂料。典型的涂层由三层组成，即在两层雷达波反射层之间夹一层电介质材料。但这种材料的可使用频带狭窄，实际效果差。近十几年来，许多国家都在寻找使用频带宽、密度低、厚度薄、吸收能力强的吸波涂料。例如，美国已研制出一系列层状含铁氧体涂料，应用到 B－1B 飞机的进

气口和 A－7，F－14 飞机的某些表面。在 F－19A 飞机的机身外表面涂有日本研制定型并由美国生产的尖晶石型铁氧体为主的微波吸收涂料。而且在可能构成雷达波反射体的内部金属部件表面也涂敷了这种涂料。日本研制出一种宽频高效吸波涂料，它是由阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的双层结构。变换层是铁氧体和树脂的混合物，谐振层则是铁氧体、导电短纤维与树脂的混合物。其配比是经过电子计算机精确设计的。当采用五种不同厚度此类结构时，可吸收 1—20GHz 的雷达波，衰减率在 20 分贝（dB）以上。

视黄基席夫碱式盐是一类非铁氧体系吸波材料。它的吸波性能相当或优于铁氧体系材料而重量仅为它的 1/10。这类盐能吸收射频 80％的能量，转换成热能后释放的热量很小，只能使飞机蒙皮的表面温度提高约0.006℃，因而不会增强飞机的红外特征。

1. 结构吸波材料 所谓结构吸波材料是指具有承载和吸波双重功能的复合材料。在美国，B－2 轰炸机和正在研制的新一代战斗机均大量采用复合材料。

这类材料主要由合成树脂和增强纤维组成，并添有电磁波吸收体。主要选用树脂品种有环氧树脂、聚酰亚胺树脂和先进的热塑性树脂，如聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）、聚芳酯（PAR）、聚醚砜（PES）、聚芳砜（PAS）、聚苯并咪唑（PBI）、聚醚亚胺（PEI）、聚酰胺酰亚胺

（PAI）等。主要选用的纤维有碳纤维、Kevlar 纤维、混杂纤维等。

为什么要选用这类复合材料？（1）因为这类非金属材料具有密度低、比强度和比模量高等特点，可以承载负荷，而且可大大降低飞机的重量，这对提高飞行器的机动性能和降低油耗是有益的。（2）这类材料具有透波或吸波特性。例如，基体树脂是电绝缘体，体积电阻率在 10¹⁴

—10¹⁶Ω·cm 之间；碳纤维是电的良导体，体积电阻率在 0.8—1.8×10

^－3Ω·cm 之间。由它们组成的复合材料有一定的导电能力，介于导体和绝缘体之间。当然，并不是所有的碳纤维品种都可被选作吸波材料，而只有经过特殊处理的碳纤维（其电阻值在 10³—10⁹Ω之间）制成的复合材料才具有高的 tgδe 值。再如，用 Kevlar－49 增强环氧树脂复合材料， 其特点是在 1kHz—10GHz 范围内，介电常数低，具有优异的雷达波可透性。（3）非金属材料和粘接技术的应用，减少或排除了飞行器表面使用金属铆接零件，这无疑是提高隐身性能的一个重要原因。

作为一种隐身结构材料，除了应满足一定的电性能和力学强度性能外，还应考虑其他性能。如美国对 ATF 飞机设计曾提出如下要求：（1） 电性能：在 2.6—26.5 MHz 频率范围内，衰减量＞7—8dB。（2）密度≤ 1.5g/cm³。（3）在 150—176℃下能长期工作。（4）材料拉伸模量＞3.1GPa。

（5）冲击后剩余压缩强度≥207MPa。（6）延伸率＞0.6％。（7）层间断裂韧性 0.7—1kJ/m²。这些性能指标并非一般材料所能达到的。

美国首次在 A12/SR－71 等机种上成功地应用了结构复合材料：其中一种是由透波的 Kevlar 蒙皮和浸渍导电碳黑的泡沫芯式蜂窝组成；另一种则为多层结构，每层针对一个频率。

文献指出，B－2 轰炸机上非金属复合材料占飞机重量的 50％以上， 机身表面的大部分由吸波的碳纤维蜂窝夹层结构制成。据报道，为减少

雷达波散射截面，飞翼的前后沿由一连串拇指大小的六角形小室构成， 每个六角形小室内填充有吸波材料，材料密度从外向内递增，它们用多层吸波材料覆盖。入射的雷达波先投射在翼的表面上，然后被多层覆盖层部分地吸收。剩余的信号进入六角形小室内，经过小室曲折返回使反射信号继续被吸收。采用这些技术措施，几乎可消除来自飞翼前后雷达波反射。