离子隐身技术.doc

中国的四代重歼是这样隐身的——揭秘等离子隐身技术 网上流传的中国四代重歼设计图          当任何不带电的普通气体在受到外界的高能激励作用(如对气体加高能粒子轰击、激光照射、气体放电,热致电离等方法)后,部分原子中的电子脱离原子核束缚成为自由电子,原子因失去电子而成为带正电的离子,这样原来中性气体就因电离而转变成由大量自由电子、正电离子和部分中性原子组成的宏观仍呈电中性的电离气体,这类气体称为等离子体。等离子体被认为是继固态、液态和气态三种形态之外的第四态物质即等离子态,其运动主要受电磁力的支配。尽管等离子体在整体上呈电中性,却其有了很好的导电性,%的气体被电离,这种气体就具有很好的等离子体特性,如果电离气体增加到l%,这样的等离子体便成为导电率很大的理想导电体。    等离子体按其热容量大小。可分为高温等离子体、热等离子体和低温等离子体。 (1)高温等离子体高温等离子体是完全电离的核聚变等离子体,温度高达l08K数量级,由核聚变反应产生。 (2)热等离子体   热等离子体为部分电离、温度约为104K数量级的等离子体,能够由稳态电源、射频、微波放电在1000Pa以上产生。热等离子体又分热平衡与非热平衡型,热平衡等离子体中的电子在电场中获得的能量充分传递给重粒子,电子温度与重粒子温度相等:非热平衡等离子体中的电子在电场中获得的能量不能充分传递给重粒子,电子温度高于重粒子温度。(3)冷等离子体   冷等离子体是电子温度很高、重粒子温度很低、总体温度接近室温的非平衡等离子体,能够由稳态电源、射频、微波放电在1000PA以下产生。这种等离子体是常用机载隐身等离子体。     运用等离子体隐身的方法现在主要有两种:一种是利用等离子体发生器产生等离子体,即在低温下,通过高频和高压提供的高能量产生间隙放电,以便将气体介质激活电离形成所需厚度的等离子体以达到吸波和隐身的目的;另一种足在飞行器的特定部位如强雷达散射区涂一层放射性同位素,它的辐射剂量应确保它的射线在电离空气时所产生的等离子体云具有足够的电离密度和厚度,以确保对雷达电磁波具有足够的吸收和散射能力。    等离子体隐身技术的原理是利用电磁波与等离子体互相作用的特性来实现的,其中等离子体频率起着重要的作用。等离子体频率指等离子体电子的集体振荡频率,频率的大小代表等离子体对电中性破坏反应的快慢,它是等离子体的重要特征。若等离子体频率大于入射电磁波频率,则电磁波不会进入等离子体。此时,等离子体反射电磁波,外来电磁波仅进入均匀等离子体约2mm,其能量的86%就被反射掉了。但是当等离子体频率大于入射电磁波频率时,电磁波不会被等离于体截止,能够进入等离子体并在其中传播,在传播过程中,部分能量传给等离子体中的带电粒子,被带电粒子吸收,而自身能量逐渐衰减。    等离子体之内电子密度越大。振荡频率越高,和离子、中性粒子碰撞的频率就高,对雷达波的吸收就越大。同时雷达波在等离子体中传播时,由于在等离子体中有大量的中性分子或原子,所以还存在着介电损耗。等离子体介质在雷达波交变电场的作用下产生极化现象,在极化过程中,电荷来回反复越过势垒,消耗电场的能量,表现为电导损耗,松弛极化损耗    和谐振损耗等。另外,由等离子体发生器喷射到飞机外围空间的等离子体是非均衡等离子体,处于非热动力平衡状态,经过一定时间离子间的碰撞才达到趋向密度均匀和温度均匀的热力学平衡状态。    等离子体隐身具有如下独特的优点:    (1)吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好、使用简便、使用时间长、价格极其便宜;     (2)由于等离子体是宏观呈电中性的优良导体,极易用电磁的办法加以控制。只要控制得当,还能够扰乱敌方雷达波的编码,使敌方雷达系统测出错误的飞行器位置和速度数据以实现隐身。    (3)无需改变飞机等装备气动外形设计,由于没有吸波材料和涂层,维护费用大大降低    (4)俄罗斯的实验证明,利用等离子体隐身技术不但不会影响飞行器的飞行性能,还能够减少30%以上的飞行阻力。    虽然等离子体隐身具有很大优越性,但也存在以下难点。    (1)等离子体对雷达波的吸收能力在不同条件下相差非常大,与多方面的因素有关,如等离子体的密度、碰撞频率、厚度等。入射电磁波频率,电磁波入射角和极化方向等,如何在应用中文实现最佳参数并随外界条件进行调节,有一定难度;    (2)飞行速度对等离子体的影响:    (3)等离子体是一项十分复杂的系统工程,涉及到大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气功力学、机械与电气工程等学科,具有很强的学科交叉性。产生等离子体主要有热致电离、气体放电、放射性同位素、激光照射、高功率徽波激励等方法,而当前在机载条件下常用方法主要是气体放电法和涂抹放射性同位素两种方法(二者均产生非均衡冷等离子体),其中常用的气体