基于光子晶体技术的红外隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构功能材料,其光子禁带对入射电磁波具有高反射率,能够有效改变目标的辐射特性,降低目标在红外波段的可探测性,是未来红外隐身技术的重点发展方向。为理清光子晶体红外隐身材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外辐射特性调控、光子禁带的展宽、多波段兼容技术、变发射率自适应隐身技术等方面的应用进展进行梳理和总结,并对新一代光子晶体红外隐身材料技术发展进行了展望,以期为光子晶体红外隐身材料对宽频隐身、多波段兼容、可逆的动态调整等的需求提供一定的解决思路。     

多波段兼容隐身用光子晶体研究进展

光子晶体是由介电常数不同的几种材料组成的一种功能材料。频率处于光子晶体禁带范围内的电磁波在光子晶体中不能传播,表现出高反射的特性;而频率处于光子晶体通带范围内的电磁波则会透过光子晶体,表现出高透射的特性。电磁波传播可以通过光子晶体中缺陷的人工构造来控制。为理清多波段兼容隐身光子晶体材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外多波段隐身、激光/红外兼容隐身、雷达/红外兼容隐身、可见光/红外兼容隐身、多波段兼容隐身5个方面的研究进展进行了总结,并对新一代光子晶体兼容隐身技术的发展进行了展望。     

一维光子晶体兼容隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构材料,具有光子禁带和光子局域两个独特的特性,其处于光子禁带内的电磁波被禁止传播呈现出高反射,与光子局域频率相对应的电磁波则会透过光子晶体。光子晶体的出现为多波段兼容隐身材料提供新的设计思路。分析一维光子晶体在多波段兼容隐身领域的优势,并且介绍光子晶体在多波段红外隐身材料、激光/红外兼容隐身材料、雷达/红外隐身兼容材料、可见光/红外兼容隐身材料等方面的研究进展。     

红外隐身技术与隐身涂料的发展

介绍了国外红外隐身技术与隐身涂料的发展历程以及装备的研制、改进情况,指出了在现代战争中发展红外隐身技术与隐身涂料的优势和重要性,重点探讨了几种红外隐身技术与隐身涂料的性能及其特点,最后论述了红外隐身技术与隐身涂料的发展动向与分析.     

光子晶体及其传输特性

介绍了光子晶体的概念、光子晶体常用的研究方法。并且讨论了一维光子晶体的3个重要特性,即能带特性、缺陷模特性和全反射隧穿特性。利用光子晶体的这些重要性质可以有效地控制光子的传输。因此光子晶体在光信号处理以及光信号控制方面有着广泛的应用前景。     

一维介质光子晶体用于雷达隐身技术的研究

为解决机载/弹载雷达舱隐身问题,文中采用特征矩阵法计算了含缺陷的一维光子晶体电磁特性,主要研究了在一维周期结构的光子晶体中引入缺陷对电磁波透过率的影响。研究发现,通过改变缺陷的材料以及缺陷的尺寸均能够对缺陷模的电磁特性进行控制,这就为将含缺陷的一维介质光子晶体应用于雷达隐身提供了理论支持。     

周期性结构材料在隐身中的应用

随着加工技术的进步, 越来越多的新材料出现在人们的面前, 一些周期性结构材料具有传统材料不具备的特殊性能. 分别介绍了频率选择表面、光子晶体、声子晶体和超材料这四种周期性结构材料, 并阐述了它们在隐身中的应用.     

国外雷达隐身和红外隐身技术的发展动向与分析

首先阐述与分析新隐身方法的有关概念、机理、实用前景以及研究、试验和应用现状;陈述与分析“常规”隐身技术(主要针对雷达信号特征)的新进展和新应用;第三,阐述红外隐身的一些主要措施及其各自的优缺点;第四,陈述国外隐身飞行器研制的一些新情况和新进展;最后,总结并提出了一些自己的观点和见解。     

红外隐身涂料的研究及进展

红外隐身涂料可降低武器装备的红外特征信号,使武器装备躲避红外探测设备的追踪,最终达到隐身效果。红外隐身技术是提高武器装备战场生存能力的重要保障,介绍红外隐身的基本原理,详细地阐述影响红外涂料的各种作用因素,对未来红外隐身涂料的发展进行展望。     

材料吸收对含缺陷一维光子晶体带隙的影响

研究只有高、低折射率介质层存在吸收时,一维光子晶体带隙随不同吸收系数的变化。结果表明:当吸收系数较小时,光子晶体的带隙随吸收系数的增大而逐渐减小直至消失;当吸收系数较大时,光子晶体没有全向带隙的出现,缺陷几乎消失;同时透射谱和吸收谱都发生剧烈的变化,几乎没有光能通过该光子晶体。研究为一维光子晶体的设计和实际应用提供了有价值的参考。     

温敏光子晶体结构色调控

为满足现代战争对军用设备视觉隐身的需求,设计了一种具有环境自适应性,制备涂装简单,制作过程绿色环保的光子晶体温敏变色材料。采用乳液聚合法制备粒径分别为132 nm、205 nm、 275 nm、 300 nm的聚苯乙烯微球,并将其垂直沉降自组装形成结构高度有序、结构色明显的三维聚合物光子晶体。对温度敏感的聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酰胺水凝胶与聚苯乙烯三维光子晶体相结合,制备出结构色随环境温度发生改变的光子晶体凝胶膜。基于色度、饱和度、亮度色彩模式,通过实验分析验证了该材料颜色可随环境温度变化做出响应。结果表明,光子晶体温敏变色材料可以实现环境温度自适应响应,在视觉伪装方面具有一定的应用前景。     

隐身红外照明剂的稳健性设计

应用田口方法对隐身红外照明剂的配方进行了设计，找出了最佳设计方案。     

动态装甲目标红外隐身性能对比评价方法

针对目前红外隐身性能评价方法局限于静态装甲目标,无法评价动态装甲目标红外隐身性能的缺陷,提出了动态装甲目标红外隐身性能对比评价方法。该方法通过对比分析相同距离条件下动态装甲目标隐身前后的相对辐射对比度,获得表征动态装甲目标红外隐身性能评价结果的隐身效率。实例计算结果表明,该方法不仅实现了对运动状态的装甲目标红外隐身性能的评价,而且也避免了理论模型精度对评价结果的影响。     

红外隐身涂层在导弹上的应用

红外隐身涂层是实现导弹红外突防的一种有效方法,可提高武器的生存率和战斗力。文章简述了红外隐身涂料的种类、基本特性和涂料实现隐身的两种途径,详细分析了涂层厚度、涂层衬底、涂层颗粒度和温度等主要因素对导弹隐身性能的影响。红外隐身涂料与雷达吸波材料的复合体以及纳米薄膜隐身材料将成为隐身涂层的发展趋势。     

小型涡轮发动机红外隐身技术

对红外隐身技术在小型涡轮发动机上的可行性进行了分析,适合小型涡轮发动机红外隐身技术有:采用涡扇发动机、异型喷管、壁面冷却技术等。对小型涡轮发动机红外隐身设计需要突破的低损失高效掺混技术、壁面冷却设计技术、红外隐身效能评估等技术进行了论述,以实现集气动、红外、结构一体化隐身喷管设计。最后对小型涡轮发动机红外隐身技术发展趋势进行了阐述。