装甲战车隐身技术的研究现状及应用

方 涛,赵 琴,2,张官亮

(1.武警工程大学乌鲁木齐校区 装甲车技术系, 乌鲁木齐 830049 2.新疆工程学院机电工程学院, 乌鲁木齐 830023)

0 引言

作为各国军队争先发展并较为倚重的作战装备,装甲战车逐步成为军队野外协同作战的重要战略支援、保障和主战装备。装甲战车结构筒单、研制生产周期短、使用寿命长、维修费用低、拥有较强火力和优良战略战役机动性能等优势。

目前国际形势复杂,局部战争和维稳事件时有发生,全球现代化的公路交通网促使装甲战车得到越来越广泛的运用。现代装甲战车是集人工智能技术、信息技术、激光技术、隐身技术和复合材料技术于一身的高科技利器。它的作战性能和战场存活能力,充分体现一个国家的综合国力,也是国家军队现代化的重要标志。

二战后,系列化、车族化、多样化、信息化装甲战车迅速发展,有效提高装甲战斗力、装甲防护、隐身和武器杀伤力等能力。在未来的战场上,装甲战车具备装甲防护能力、机动性、火力强度等性能外,隐身能力已成为各个国家实现对装甲战车的自我保护和隐蔽近敌作战的重要目标。随着高科技的迅猛发展,作用于局部战场的侦察技术有了质的飞跃,雷达、光学仪器、红外探测装置、声学侦察设备和磁感应装置等都对装甲战车的隐身构成威胁。隐身能力是提高装甲战车技战水平和全天候作战能力的关键,为获得理想的隐身效果,需要综台运用各种隐身技术和隐身材料对装甲战车进行全方位、多功能、众场景的隐身。装甲战车隐身技术从被动、反应性逐步向动态、主动性发展。

通过对装甲战车定义、分类及特征分析,进一步探讨隐身机制,并对目前装甲战车各种隐身技术原理、隐身材料和隐身技术应用等方面进行详述,总结当前研究所面临的问题、挑战及未来发展趋势。

1 装甲战车分析

1.1 装甲战车

装甲战车(armoured fighting vehicle,AFV)[1]是一种由装甲保护的武装战车,通常将作战机动性与进攻和防御能力相结合。根据研发设计的预期目标,AFV具备特定的性能特征,用途的多样性导致出现不同类型的AFV。例如预期用途不同、最大可接受的总质量/战斗力、克服障碍能力等。由于AFV的多样性导致目前各种文献、规范、采购等分类标准不同,不同组织、机构和生产商通常使用不同的术语描述装甲战车。波兰规范PN-V-01002《装甲装备》认为AFV是武器携带、战争和后勤装备,也是运输和保护步兵的手段[2]。麦克法兰公司认为AFV是一种轻型轮式装甲战车,用于侦察、武装护送和其他从属战场任务。中国军事百科全书将AFV定义为:具有装甲防护的各种军用车辆。

1.2 装甲战车分类

根据AFV的特性和在战场上的预期作用,《军事技术与创新的百科全书》[3]、波兰规范PN-V-01002《装甲装备》,盟军研究AVTP00-07《军用车辆类别》、欧洲委员会[4]建立了不同的AFV采购和固定资产分类标准。根据设计目标,可以分为:车轮和转向系统类型、最大允许总质量/战斗重量类型、运输能力类型、车族类型;特殊设计目标分为:使用运输人员类型、装甲级别类型、武器类型、火力类型、发动机功率和类型、战斗对象等类型。在质量方面,坦克分为轻型(20 t)、中型(20-40-50 t)和重型(100 t)和超重(100 t以上)。按照具体车辆名称,AFV可以分为:坦克、装甲车、自行火炮、运兵车、两栖车辆、装甲工程车、装甲列车等。

1.3 不同类别装甲战车特征分析

表1从主要用途、工作环境、优势和劣势等方面,分别总结了各类装甲战车的主要特征。

英国陆军将现役227辆挑战者2坦克削减至170辆,配备阿贾克斯装甲车替换坦克,作为模块化车组,阿贾克斯装甲车不仅能作装甲侦察车还能担当步兵战车。目前,世界各国都在追求低成本、高适应性、多功能的通用战车。自行火炮/自行榴弹炮提供快速火力支配和调控的情况下,超重型坦克将逐步退出战场,主战坦克和军用装甲车辆已经成为装甲战车的主要力量,两栖战车也是未来局部战争举足轻重的装甲战车。

1.4 装甲战车散射机理分析

装甲战车作为体散射体,具备电尺寸大、形体结构丰富、散射机理复杂特点。炮筒、炮塔、履带、车轮、舱口、灯、可丢弃辅助油箱、动力舱、普通装甲板结构材质和散射机理均不同,车辆部件实际几何形状确定了有闪光散射、热散射、红外散射、电磁散射、激光散射等特性,复合装甲还存在衰减辐射。二面体、三面体、球体、圆柱体、圆柱体和平面形成的顶帽结构,以及边缘属于强散射结构,对应正则散射机制;直线缘、曲边、尖顶属于弱散射结构。球形散射是装甲战车前、后部的主要散射机制,后部的散射幅值大于前部;二面体散射是装甲车两侧的主要散射机制。装甲战车散射方式包括:从车辆直接散射、从车辆向地面散射、从地面向车辆散射、车辆与地面之间的多次散射、自身散射和反射散射程度通过雷达散射截面(radar cross section,RCS)、激光散射截面(laser cross section,LCS)峰值及车体表面红外辐射强度体现。

车辆自身辐射和自然光、人工光源反射辐射通过对流、传导和辐射与外界环境进行交换。装甲战车热辐射波长一般在3～14 μm,即远红外和中红外辐射;辐射电磁波波段1～2.5 μm、3～5 μm和8～14 μm,在毫米/厘米雷达波段具有显著特征。

表1 不同装甲战车特征对比

2 装甲战车隐身机制

装甲战车隐身技术即在隐光、隐电、隐声、隐磁等各方面进行改善。实现装甲战车隐身的技术措施主要有外形、红外、声隐、电子和视频隐身措施等。

2.1 改善外形结构

第一、二代装甲战车的外形尺寸较大,第三代装甲战车外形都使用低矮扁平较小外形尺寸的车身减少雷达横截面,实现雷达波隐身。英国挑战者2、意大利公羊等坦克均在外形结构上实现轻量化、小型化、高性能化。现代战场在无人机等观察装置与反坦克导弹等反装甲武器配合下,中国99A、美国M1A2、法国勒克莱尔等主战坦克更关注乘员的舒适性、持续作战能力、自我保护能力。改变外形、消除角反射效应,将后向散射改变为非后向散射;平滑表面、间隙和交叉接面,减小正面激光散射截面积。比利时CMI DEFENCE公司研发出一种在车辆外壳可伸缩的武器系统,以民用车辆外形实现隐身。

单一材料制成的普通装甲/均质装甲已经逐步被淘汰,第三代装甲战车使用多层金属、非金属复合材料叠合制成复合装甲。陶瓷复合装甲采用陶瓷前涂层和金属/聚合物背衬结构,硬质陶瓷前涂层钝化、侵蚀炮弹,电子玻璃/环氧树脂等背衬结构通过非弹性变形将炮弹动能消散完成防护。美国M2步兵战车采用S-2玻璃纤维增强树酯复合材料,保证防弹能力,且降低70%热辐射、噪声降低5～10 dB。

施放烟幕、涂敷迷彩和表面伪装仍然是局部战场装甲战车隐身的有效途径。使用烟幕弹发射器、发动机热烟幕等装置,可有效遮蔽视觉和3～14 μm的红外波探测。涂敷迷彩和表面伪装使装甲战车与背景色相匹配。无源伪装使用伪装网、变色材料和雷达吸收涂料。智能化伪装使用多光谱伪装系统,混合装甲战车融入背景;利用机器学习对抗敌人雷达认知的电子战系统;利用电子对抗措施和数字射频存储器进行电子干扰。

2.2 降低热源辐射

装甲战车发动机、排气管、炮筒等部件的热能较强,产生强烈的红外信号特征,极易暴露装甲战车隐蔽位置。

发动机是装甲战车最大红外辐射源,通过安装效率高、热损耗小的发动机解决辐射问题,例如使用绝热陶瓷发动机,采用保温材料覆盖动力舱,使用混合动力等。法国Arquus公司开发的圣甲虫装甲车采用锂电池驱动,实现静音侦察和攻击。马德拉斯理工学院[5]对多链共轨柴油发动机进行开发、测试和验证,具有先进的可变几何涡轮和废气再循环等功能。

对排气系统和废气进行处理,可以降低温度和噪声。英国2000装甲战车设置排气系统,废气经过外界冷空气冷却、消音器吸收。瑞典CV90步兵战车将排气系统设置在车辆前部,有效降低发动机舱的表面温度。

火炮发射后,装甲车炮筒最高温度可达673 K,通常倾斜炮筒、在炮管的周围添加热护套、采用辐条式传动齿轮,减少炮筒产生的热量。新的伪装方式利用护套伪装吸波材料或降低炮筒高度。德国KF41步兵战车在炮管上加装隔热和冷却金属护套,车体喷涂防红外涂料,采用移动伪装系统减少热信号、红外、视觉和雷达特征。

2.3 消纳声磁传播

发动机、传动系统和行动系统会产生较大的噪声,且频率低、波幅大、传播距离较远,很容易被声波传感器发现。减少装甲战车噪声的要方法有:采用噪声较小的发动机;在结构设计中引入隔音、消音技术,如采用油气弹簧悬挂装置防振、降噪。M-2步兵战车车体采用复合材料消音,车内的噪声比原来降低5～10 dB。

运动的装甲战车会产生强电磁波和高红外辐射波,在车体、动力舱、炮筒及上装部位形成二面角、多面体、腔体,均属于强散射源,需要进行电磁峰值抑制。

3 装甲战车隐身技术原理

光具有波动性和粒子性,如果物质能够完全吸收光源或仪器发出的光子、微波等电磁波,人和仪器就无法感应其存在,从而实现隐身。装甲战车隐身重点车辆在于削弱自身辐射和反射辐射,难点在于使车体与周围环境完全融合。

3.1 红外隐身技术

在电磁震荡波谱中,红外辐射波波段波长是0.76～1 000 μm,可分为近红外波、短波红外波、中波红外波、长波红外波和甚远红外波[6]。红外隐身技术是指在红外波段实现隐身的技术。红外探测器探测到远红外,红外制导导弹探测到中红外,红外热像仪利用目标与背景的红外辐射特性差异获得目标红外图像信息。装甲战车红外隐身要将车辆的辐射波段控制在电磁震荡波谱外。目前红外探测器能对3～5 μm、8～14 μm波段进行探测。

3.2 太赫兹隐身技术

太赫兹隐身技术是采用多种措施来降低目标被太赫兹波段探测到的技术。太赫兹波是0.1～10 THz频率范围的电磁波,对应波长3 mm～30 μm。按照频宽,太赫兹波分为宽带太赫兹源和窄带太赫兹源[7],宽带太赫兹源能够提供超短电脉冲,用于光源发射;窄带太赫兹源具有更高的谱分辨率多用于探测。目前军方使用0.23 THz雷达系统辅助直升机着陆或飞机低空瞄准。太赫兹波具有比微波更宽的频谱、更快的精度和分辨率。

3.3 激光隐身技术

激光隐身技术通过减少目标对激光的反射信号,具有低可探测性。基于脉冲激光测距仪的测距公式,最大测程与大目标反射率的1/2次方成正比,与小目标反射率的1/4次方成正比,实现激光隐身需要降低目标对激光的反射率。激光波长、目标表面材料和目标几何结构形状都会影响目标激光散射特性。

3.4 仿生自适应隐身技术

现代军事过程具有战区多样、战场变换频繁、环境背景不同的快速机动性。传统伪装技术无法展现自适应能力,因此,仿生自适应隐身技术逐步成为装甲战车适应背景、温度、湿度剧烈变化的战场需求技术[8]。美国先进企业发明视觉隐身技术,又称光电伪装技术、变色龙伪装技术等。随着视觉隐身技术的发展,仿生自适应隐身技术应运而生,又称电光伪装技术、主动伪装技术、视觉光谱隐身技术等[9]。

3.5 电磁波隐身技术

电磁波隐身技术是指通过减小目标对入射电磁波的散射截面来降低雷达可探测性。目前常用的电磁波隐身技术是雷达隐身技术和等离子体隐身技术。雷达隐身即使敌方雷达无法准确探测,目标的RCS是表征目标雷达回波强弱物理量。散射截面缩减10 dB可减少90%的散射功率实现隐身。在装甲战车表面通过磁化或非磁化等离子体,改变电离度、能量、振荡频率等特征参数,实现等离子体隐身。

3.6 量子隐身技术

量子隐身技术是利用光的量子性能使用材料隐身的技术[10]。量子雷达利用光子的量子特性对目标进行成像,解码光子的量子特征确保信号真实性[11]。Allen在2002年量子信息科学会议上首次提出量子雷达概念。电子科技集团14所基于单光子检测原理研发了量子雷达系统,在外场环境下成功对100 km的目标进行检测。

3.7 智能隐身技术

智能隐身技术是对外界信号具有感知功能、信息处理功能、自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号做出最佳响应功能的技术,以材料或系统的方式存在。智能材料的出现,是武器装备的智能化隐身的重要物质基础,给智能隐身技术提供了持续发展的动力。

4 装甲战车隐身材料

4.1 红外隐身材料

传统的红外隐身材料包括无机/有机/有机-无机复合低红外发射率材料、隔热和相变的控温材料等。新型红外隐身材料包括超低红外线辐射面薄膜材料、纳米材料、红外隐身涂料技术、红外隐身柔性材料等[12]。

纳米材料具有高导电率、高长宽比、宽频段强吸收能力。纳米微粒的尺寸小于红外波的波长,对红外波的透过率比常规材料强,可以大幅减少波的反射率。

电致变温是帕尔贴效应,将电致变发射率材料进行电场或电流处理,使发射率变化。常见的红外电致变发射率材料有导电高分子和三氧化钨。

4.2 太赫兹隐身材料

传统的太赫兹隐身材料有碳系材料、超材料吸波体、有机聚合物材等。最早的超材料吸波体存在极化敏感或入射角过窄的缺点[13]。最新的太赫兹隐身材料包括超材料、太赫兹吸波材料、太赫兹吸波涂层、隐身斗篷等。第一种人造超材料由Smith等研发制造。杜克大学发明了视觉隐身新的超材料,可以弯曲/重定向材料周围光线[14]。左手材料具有逆多普勒效应Ⅲ[15]、负折射效应[16]、完美透镜[17]、逆切仑科夫辐射[18]等自然界不存在的性质。利用太赫兹左手材料实现太赫兹波隐身的材料,一种根据欧姆耗和材料损耗,将入射太赫兹转化成热能或其他能量;另一种将入射太赫兹波与反射太赫兹波的位相反、振幅相同,使入射波和反射波相消。

在太赫兹波段的隐身原理有散射相消原理、保角变换原理和变换光学原理。Engheta等根据散射相消原理,在亚波长实现隐身结构。Leonhardt等提出保角变换原理,研制出微波波段的保角变换隐身器件。在简化隐身结构的折射率参数时,Li等[19]研究了反射式隐身/毯式隐身,并在三维空间实现太赫兹隐身。

4.3 激光隐身材料

激光隐身材料有光学干涉光谱吸收涂料、半导体材料、光学变波变色材料、高透射材料、高导光材料和吸收为主反射为辅的高效率吸波材料。

1987年Yablonovitch提出光子晶体概念。目前光子晶体已经在中红外、远红外、激光、雷达、太赫兹波等方面实现隐形性能。光子晶体具有高反射光子带隙,可以实现宽带热红外、红外和激光的兼容隐身[20]。Wang等[21]设计、制造了红外、雷达隐形兼容材料;基于掺杂理论,Miao等[22]使用一个光子晶体实现兼容中、远红外波段和激光在波长10.6 lm的隐身。Zhang等[23]掺杂一维光子晶体结合雷达吸收材料,实现8～14 lm、10.6 lm激光和高频雷达波段的兼容隐身。

4.4 仿生自适应隐身材料

仿生光子晶体隐形材料源于变色龙皮肤表面的蛋白石状纳米结构,环境温度发生变化,纳米结构颜色改变达到隐形[24]。圣安德鲁斯大学使用鱼网元原子制造柔性超材料,研究出一种仿生自适应超材料。

仿生材料可制备出自动变色的新型热敏和光敏纤维。使用电子模拟技术,热敏和光敏变色纤维在紫外光或可见光下变色,并变化图案。智能迷彩材料使用电致变色薄膜,经过微型智能处理和环境传感器系统,自适应改变薄膜图案。

4.5 电磁波隐身材料

传统电磁波吸波材料吸收颇带较窄,仅适用于消除窄带干扰。多性能新的宽带电磁材料主要有纳米磁性电磁波吸收材料、左手材料、电磁隐身超材料和等离子体隐身材料等[25]。

纳米电磁材料是指:至少有一维是纳米尺寸的材料,能吸收或衰减电磁波能量。目前纳米电磁材料有纳米金属与合金吸收剂、纳米铁氧体及复合物吸收剂、纳米石墨吸收剂、纳米碳化硅吸收剂等类型。左手材料通过控制材料的介电常数磁寻率来实现隐身,操纵改变电磁波的幅度、相位、极化、波态、方向,进行广义反射和折射[26]。电磁隐身超材料通过设计材料参数,实现变换光学和拟保角映射理论[27],需要人工加工或合成,具有结构轻薄、损耗较小、加工容易等优点。Engheta等[28]将鱼鳞状金属浸泡在介质液中,改变金属尺寸、密度和介质液的介电常数,减小75%的微波散射。Alu等进一步设计出对电磁波斜入射有效的隐身外壳,并缩减外壳厚度实现超薄隐身。

4.6 量子隐身材料

量子隐形技术通过折射周围光线实现隐形,通过各向异性负折射率的超材料实现量子隐形,超材料可以隐藏视觉、红外、热能和目标阴影。

伊利诺伊大学、桑迪亚国家实验室和光子学公司[29]使用纳米转印技术制造三维负折射率材料,在柔性衬底上交替铺设银和介电层,沉积获得量子隐身材料。UCF专家[30]使用纳米打印制造金属/介电复合薄膜,吸收和发射不同波长/颜色的光。Hyperstealth公司研发出量子隐形伪装材料[31],弯曲目标周围光线,在近红外/夜视、短波红外、紫外光和可见光光谱和热信号实现自适应隐身。

4.7 智能隐身材料

智能隐身材料具有感知功能和信息处理功能,可通过自我指令对信号自动调节电磁特性功能的材料,具有自动适应环境变化的优点[32]。

智能纤维增强导电聚合物、动态适应雷达吸波材料已经实现雷达波智能隐身;导电高分子电致变色材料属于红外智能隐身材料,能够进行全天候的装甲战车、舰船、飞机等的红外伪装和可见光迷彩伪装。智能隐身采用智能学习模型通过硬件手段实现实时隐身调控[33]。陈红胜等研发了一种多光谱段多边形隐身斗篷,使用六边形的玻璃状面板和电磁场阵列弯曲三维空间目标周围光线,实现隐身。

5 装甲战车隐身技术应用及发展趋势

5.1 红外隐身技术应用及发展趋势

波兰与英国BAE公司联合研制第一款隐形PL-01主战坦克,采用多块独立六边形电热板拼接成装甲外层,通过外部传感器和车体电脑,改变车体红外特征,实现雷达、红外、激光、视觉隐身。BAE公司和FMV公司合作研发的自适应红外隐身系统,能够实现自适应隐身和伪装变换。以色列Eltix公司研发出黑狐自适应红外隐身技术,利用多个主动伪装板和目标特征管理系统,达到与BAE公司系统同样的隐身效果。美国MILSPRAY公司开发的eXV-1TM超轻型隐形多功能车,使用Tough CoatTM涂层和160 kW电动机,降低声学和热学特征,隐身效果极佳。

红外隐身技术已经实现红外波段隐身,未来的发展趋势是探索新的红外隐身材料,兼顾声波、雷达毫米波、红外、可见光、紫外等各频段的隐身技术。

5.2 太赫兹隐身技术应用及发展趋势

太赫兹屏蔽和隐身材料的研究取得很大进展, 其中超材料、三维石墨烯宏观体材料以及新兴的MXenes等纳米材料或结构展现了巨大的应用潜力[34]。作为试验研究阶段,太赫兹屏蔽及隐身材料还存在以下问题:材料受限结构设计,不能在超宽频范围获得高效吸收;隐身斗篷反射后的太赫兹波仍会干扰其他电子仪器,不能完全消除。

太赫兹隐身技术目前还不能应用在装甲战车上,但开发超轻、超薄、多种结构适用的太赫兹屏蔽和隐身是未来的发展方向,突破材料结构限制后很快会应用于军事装备。

5.3 激光隐身技术应用及发展趋势

激光隐身材料的低反射率和红外隐身材料的低发射率有冲突,光子晶体与其他材料复合,作为目标涂层实现激光与红外的兼容性隐身。理论研究证实,光子晶体在红外抑制和多波段或宽带隐身方面具有明显优势[35]。美国西点军校建立了光子晶体研究中心。DAPA也增加这一领域的投入。三维光子晶体很难制造较大尺寸,实际利用率不高,一维光子晶体具备三维光子晶体同样的隐身性能,目前研究和应用较多[36]。时家明团队研制出光子晶体柔性复合隐身材料,同时防御可见光、红外、激光等多个波段侦察。

激光隐身技术已经实现可见光、红外、激光和雷达隐形。一维光子晶体复合材料具有多频段隐身性能,是未来主导研究材料。

5.4 仿生自适应隐身技术应用及发展趋势

目前开发的仿生变色结构有环境变色和热致变色涂料[37],变色涂层由特殊感光的物质制成,随着环境变化光致变色自动改变。德国和加拿大的研究人员开发了一种变色龙坦克,表面有一层薄膜,随着环境的变化调整外观特征。法国CAMELEON®伪装多光谱车辆系统,利用像素化屏幕,通过算法对可见光和红外线进行自适应伪装隐藏。俄罗斯勇士单兵作战系统,将小型电致变色板覆盖装甲车体,通过摄像机扫描环境,改变电致变色板颜色和透明度创建伪装图像。美国陆军将电致变色材料用在士兵服装、舰船、装甲战车上,使装备表面涂层呈现可见光迷彩伪装颜色,实现全天候红外伪装。

仿生自适应隐身技术在士兵服装、舰船、装甲战车等多军事装备领域都有应用,在不同环境不同温度实现隐身,但成本较高,研发、生产周期长,变色涂层和变色板各有利弊,但研究前景依然广阔。

5.5 电磁波隐身技术应用及发展趋势

在超材料电磁隐身技术方面,基于散射相消理论,完美吸波材料、人工磁导体复合材料[38]、地幔斗篷、梯度型人工电磁表面都有了不同程度的应用和发展[39]。在电磁隐身超材料,美国已研制出一种称作超黑粉的纳米吸波材料,可吸收99%的雷达波。英军的QinetiQ ACAVP全塑料步兵战车,是首辆大幅应用全玻璃纤维复合材料车体的装甲车辆,雷达几乎侦察不到其行踪。

电磁波隐身技术发展和应用缓慢,目前通过有源设备可以改变体积较小、静止物体的电磁波周边传播路线,屏蔽可见光并使运动车辆实现隐身是未来研究的关注点。

5.6 量子隐身技术应用及发展趋势

曲光量子技术伪装也叫超性能材料伪装,旨在利用负折射率材料、量子材料制备出柔性功能薄膜材料,引导光波绕过目标弯曲转向[40]。美国在2001年启动负折射率材料研究计划。HyperStealth公司研制量子隐身光弯曲、多光谱自适应伪装装备,利用背靠背定位双凸透镜,用于直升机和无人驾驶飞机系统。量子隐身弯曲材料有效距离为15英寸,可以弯曲近红外/夜视和短波红外、紫外光和可见光,阻挡热和红外辐射。

量子隐身技术已经实现隐藏人体、装甲战车、停止飞机和整个军事基地,量子隐形材料在可见光和红外波谱实现隐身,未来发展将突破微波及其他电磁波谱隐蔽。

5.7 智能隐身技术应用及发展趋势

装甲战车喷涂智能材料后,可以自动检测并根据外界环境改变车体温度,控制红外辐射特征。英国和以色列开发出具有融合背景、变换热图功能的自适应智能伪装系统,使用轻质高强度金属模块,采用材料温控技术使车辆与背景融合。 Next公司研发自适应性迷彩系统,通过表面传感器采集环境数据,经车载计算机智能消除车体反光,具备红外隐身效果。

智能隐身技术利用可控像素改变车辆外形,还不能突破太赫兹波段隐身,结合超材料、纳米材料等材料和智能算法是未来研究的重点。

5.8 装甲战车未来隐身技术发展趋势

完美隐身是人类实现对电磁波自由控制的终极目标。装甲战车从外形隐身、材料隐身、无源隐身向智能隐身发展的过程中,装甲战车外形、结构一直处于改进状态;不同结构组成的超材料仍然是研究的重点;仿生自适应隐身技术已经是装甲战车隐身领域前沿科技,智能隐身材料具有自检测、自监控、自校正、自适应等功能,将广泛应用于武器平台。

不同环境不同用途的装甲战车需要适配相应的隐身技术和隐身材料。自适应结构和智能材料是军事装备隐身需求的主要研究材料,全波段兼容智能隐身是未来发展的主要方向。

6 结论

基于装甲战车分类、特征及散射机理,根据隐身机制,对装甲战车目前在红外隐身技术、太赫兹隐身技术、激光隐身技术、仿生自适应隐身技术、电磁波隐身技术、量子隐身技术、智能隐身技术和隐身材料及应用等方面进行归纳,分析当前研究所面临的重难点及未来发展趋势。装甲战车各种隐身技术正在迅猛发展,目前作战领域的隐身技术仍以单一隐身技术为主,超材料的发展正在逐步替代传统隐身材料,隐身新材料的多样性和精度不断更新提高,然而装甲战车的隐身手段及隐身材料依然面临以下诸多挑战:

1) 结构外形优化有待改善。外形隐身是最直接、最有效的方法,将来的装甲战车结构需要兼容乘员的舒适性、不同环境的作战性、快速反应的机动性、高效安全的隐藏性,并能合理布局、配置智能处理系统,实现人、机、车的协调发展。

2) 融合多频谱的复合材料有待更新。截止目前,已经分别研发使用覆盖红外、雷达、激光等光波的隐身光子晶体、超材料和纳米材料,但这些材料不具备兼容性,不能将光学、电磁和人工智能兼容。未来隐身材料应该兼容多频谱、多波段性能,实现全天候、全地形、全波段、全温度隐身目的。