等離子體隱身技術研究論文

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在軍事高技術迅速發展的時代，以犧牲飛機的氣動性能為代價的傳統隱身技術正面臨挑戰。“等離子體隱身技術”正在逐漸從實驗室走向實用化。與隱身外形、隱身材料和隱身結構等傳統的隱身技術相比，等離子體隱身技術在許多方面具有獨特的優勢，是21世紀隱身技術的重要發展方向。

一、等離子體隱身技術

等離子體隱身技術，是指產生并利用在武器裝備(例如飛機、艦船等)表面形成的等離子體云來實現規避電磁波探測的一種隱身技術。它可以在武器裝備幾乎不作任何結構和性能上的改變的情況下，通過控制武器裝備表面的等離子體云的特征參數，如能量、電離度、振蕩頻率等，來滿足各種特定要求，使敵方雷達難以探測，甚至還能改變雷達反射信號的頻率，使敵方雷達測到虛假信號，以實現信息欺騙，從而達到隱身目的。

運用等離子體隱身的方法主要有兩種:一種是利用等離子體發生器產生等離子體，即在低溫下，通過高頻和高壓提供的高能量產生間隙放電，以便將氣體介質激活電離形成等離子體[1]。另一種是在飛行器的特定部位如強雷達散射區，涂一層放射性同位素，它的輻射劑量應確保它的α射線在電離空氣時所產生的等離子體云具有足夠的電離密度和厚度，以確保對雷達電磁波具有足夠的吸收和散射能力。

等離子體隱身技術與目前已經廣泛應用的隱身技術相比具有很多優勢，它改變了常規隱身技術的被動實現手段，采取了主動控制方法實現隱身，使隱身系統便于維護；不需改變飛行器的氣動外形設計，不會影響飛行器的飛行性能。等離子隱身方法不僅可以吸收雷達波，還可能吸收紅外輻射，具有吸收頻帶寬、吸收率高的特點；俄羅斯克爾得什研究中心實驗表明等離子體還能減少飛行阻力30％以上。

等離子體隱身技術作為新概念的飛行武器防御系統，目前在理論和實驗上已經獲得成功，如果在工程應用上一旦取得突破，將對未來空戰產生革命性的影響。現有的一些大雷達截面飛行器，欲減小雷達散射截面積，可以采用等離子體作為隱蔽部件來實現，而無需做重大的結構改變。這樣，在電子戰中使一些老裝備的服役壽命得以延長。同時還可以研制不同的等離子體隱身系統用于船舶、機載平臺和衛星以抵御不同雷達的威脅。因此，等離子體隱身技術在軍事上具有極高的潛在應用價值，將成為隱身技術發展的新的突破方向及世界各軍事強國競相研究的焦點。

二、國內外等離子體隱技術現狀

自上個世紀五十年代開始，特別是近二十年來，以美國為首的西方國家和俄羅斯(前蘇聯)致力于發展軍事用途的飛機隱身技術。20世紀90年代初，美國休斯實驗室投資65萬美元進行了一項為期兩年的研究計劃。1992年發表的美國國防文獻中心研究報告《非磁化等離子體球中電磁波的傳播》，描述了陶瓷球殼內用氣體放電產生的等離子體球對電磁波的衰減多達100dB[2]。1997年，美國海軍委托田納西大學等單位發展等離子體隱身天線。該天線是將等離子體放電管作為天線元件，當放電管通電時就成為導體，能發射和接收無線電信號;當斷電時便成為絕緣體，基本不反射敵探測信號[3]。

美國還在《國防部1997年基礎研究計劃》中提出了“中性等離子體效應可以為國防部的飛機和衛星提供隱身條件”[4]。法國的ONERA一個多學科研制小組已經研制成了一個非物質的全隱身的等離子體雷達反射器。它與通常的平面或拋物線天線不同，一個等離子體平面可確保在空間不同的方向中傳輸波束。等離子體反射器開創了雷達工作性能和特性的新紀元[5,6]。

我國盡管對隱身飛機的復合電磁吸收材料及表面涂層等方面有一定的研究，但對等離子體隱身技術的研究卻處于起步階段。

三、等離子體隱技術目前存在的問題

目前，用等離子體技術實現兵器隱身也存在著相當的難度和問題：

（1）兵器安裝等離子體發生器的部位無法隱身。

（2）所需電源功率很高，設備體積大，產生等離子體并維持一定的電子密度和范圍需要消耗能源。飛機利用其隱身會減小作戰半徑。美國休斯實驗室在試驗中只達到每20kw的功率產生1L等離子氣體的水平。

（3）產生等離子體需要分子、原子作為電離對象，這給在真空中飛行的衛星和戰略導彈利用等離子體隱身造成了困難。

（4）飛行器在較低高度飛行時等離子體隱身效果較差。

（5）用電弧放電的方法產生等離子體的同時，會產生射頻輻射、強烈的閃光和紫外線，等離子體復合也會產生光輻射。這些信號泄露不僅對隱身不利，而且紫外線也可能使飛行員受到傷害。

（6）飛行器所用的等離子體在吸收對方雷達波的同時，對其本身的通信、導航、雷達和敵我識別信號的傳輸都能造成衰減，甚至中斷。

等離子體隱身技術是隨著等離子體物理學的發展而迅速發展起來的，雖說只有短短幾十年的歷史，卻發揮著越來越廣泛的作用。隨著科學技術的飛速發展，等離子體隱身技術的應用為武器裝備的隱身帶來了突破性的革命，它不僅可以應用于各種武器平臺的雷達隱身，還可以應用于光電對抗等方面。當然等離子體隱身是一項十分復雜的系統工程，是大氣等離子體技術、電磁理論與工程、空氣動力學、機械與電氣工程等的交叉學科。如何設計一種易于產生、易于控制的等離子體發生器，并能適應各種武器平臺的技戰術要求成為實現有效隱身的關鍵。一旦關鍵技術被突破，等離子體隱身技術很有可能替代現有的靠外形和材料隱身的技術，為隱身兵器開創一片新天地。