智能隐身材料在空空导弹结构设计中的应用展望

郭正玉　毕冉　马征峥　罗楚养

摘要：      空空导弹是战斗机夺取制空作战优势的重要武器， 总体设计技术的发展和作战使用需求的推动， 使空空导弹飞行距离越来越远， 将面临突防问题。 隐身是增强突防能力的关键， 隐身材料是空空导弹实现隐身的重要载体和关键技术， 也是其结构设计的重要组成部分。 本文分析了目前在可见光、 红外和雷达等技术领域的隐身材料和智能隐身技术的研究现状， 提出了下一阶段智能隐身技术的发展重点。

关键词：     空空导弹； 隐身材料； 结构设计； 智能隐身技术中图分类号：      TJ765.3; V257

文献标识码：    A文章编号：     1673-5048（2023）02-0021-10

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0127

0引言

随着空空导弹总体设计及相关技术的发展， 其性能不断提高， 表现在飞行距离、 飞行速度、 探测能力、 机动能力、 信息处理能力等多个方面。 目前国外现有的空空导弹结构和材料基本上使用的是金属材料和陶瓷材料， 将智能材料应用在空空导弹结构设计， 将是结构设计技术的重要发展方向之一。 智能材料（Intelligent/Smart Material）是20世纪90年代迅速发展起来的新型材料， 智能材料及其设计技术是多学科交叉的综合科学， 是未來最具有发展潜力的前瞻性研究领域之一［1］。 由于智能材料具有功能多样性、 复合性， 目前对其仍难以确切定义， 但是与功能单一的传统材料不同， 智能材料往往以复合、 组装、 交联等方式形成材料体系， 具备所需要的多种功能， 能达到提高性能、 减轻重量、 降低成本等使用需求。

智能材料是武器装备更新换代的基础性技术， 将智能材料应用于空空导弹隐身设计有着广阔的应用前景。 隐身技术是通过对目标可见光、 红外、 雷达、 声音等特征信号的控制， 使其尽可能地降低至与背景的可探测特征一致或接近， 从而实现目标的低可探测性［2］。 隐身材料是隐身技术的重要组成部分， 在空空导弹外形不改变的前提下， 隐身材料是实现隐身目标的物质基础。 随着材料技术向着低维化和智能化方向快速发展， 隐身材料也向着多功能和智能化方向发展， 智能隐身材料是集感知与响应一体的新型功能材料。 与传统隐身材料不同， 其通过感知目标及周围环境的变化， 将感知信息进行处理并作出响应， 自动地调节自身特性信号， 达到自适应隐身的目的［3］。

夺取并保持空中优势是空空导弹的首要任务， 在现代空战中， “先敌发现、 先敌发射、 先敌脱离、 先敌摧毁”是制胜的法则， 高速、 大机动、 远射程是空空导弹的重要发展方向［4-5］。 另一方面， 舵翼面、 吊挂、 导航天线等凸出弹体表面的零部件不可避免地会产生较大的雷达反射信号， 并且导弹在发动机工作阶段的尾焰和高速飞行时的气动加热均会产生较为强烈的红外特征信号， 随着战斗机和预警机探测性能的不断提升， 空空导弹尤其是远程空空导弹的隐身性能也就显得愈发重要［6］。 隐身材料的智能化， 为未来飞行器的隐身技术提供了新思路和新方案。 智能隐身材料具有感知、 回馈、 控制、 执行能力， 使得目标的特征信号随着环境的变化而变化， 这为下一代航空武器装备的自适应隐身设计提供了可能［7］。 根据不同的目标特征信号， 可以将智能隐身材料分为声学智能隐身、 可见光智能隐身、 红外智能隐身和雷达智能隐身等几大类。 本文主要对可见光、 红外、 雷达智能隐身材料的发展现状进行综述， 并对其在空空导弹上的应用前景进行展望。

1可见光隐身材料

1.1传统可见光隐身材料

传统的可见光隐身是通过涂敷伪装迷彩和覆盖伪装网等手段， 令目标与背景的区分度降低， 减少其被探测设备发现的机率［8］。 传统的可见光隐身材料主要为隐身迷彩涂料， 其主要由成膜物质、 颜料、 溶剂和助剂等组成。 实现隐身目标的关键在于颜料的选择与图案的设计， 由于海陆空环境的不同， 对迷彩颜色和图案的选择有较明显的差异。 地面作战中， 装备一般选用绿色、 褐色、 沙漠黄色、 黑色等以接近林地、 沙漠等战地环境， 在丛林中还会使用锯齿状、 叶片状的色斑。 而在空中， 作战飞机会根据探测角度的差异在不同部位选用不同的迷彩色， 上部常使用绿色与蓝色， 下部常使用灰色、 白色等浅色， 发动机尾喷管则使用钛金色。 在海洋环境中， 舰船一般采用灰色单色涂装， 也会由于探测系统的多方位观察， 在不同的部位采用差异化的色彩配置［9］。 现阶段最为常见的涂料仍是以聚氨酯和丙烯酸盐为基料， 加褐、 黑、 绿三种颜料配制而成的变形伪装涂料。 这种三色涂料对伪装颜色的划分更为合理与细致， 不仅提高了伪装性能， 也具有更好的物理机械性能和使用性能［10］。 更有研究人员将可见光、 红外和高光谱涂层组合在一个有限的单元中， 设计出单元范围内可见光/红外/高光谱特性的多光谱伪装涂层［11］。 传统可见光隐身材料虽然已装备于各种作战武器， 但其仅对低速运动的目标有较好的隐身效果， 限制了作战装备的机动性能。 为克服上述缺陷， 关于可见光智能隐身材料技术的研究逐渐增多。

1.2可见光智能隐身材料

智能可见光隐身材料可根据战地环境主动改变亮度、 色度从而实现对环境的动态自适应（如图1［12］）， 按驱动方式的不同可分为热致变色材料、 光致变色材料和电致变色材料［13］。 同时， 随着纳米技术的飞速发展， 纳米材料在可见光隐身技术中的应用也受到了广泛关注。

世界各国对智能热致变色材料的研究有一定的进展， 但热致变色的颜色变化与亮度调控尚难以满足应用要求［9］。 对于光致变色材料的研究发展迅速， 但其在隐身技术上的应用相对较少。 美国学者尝试将光导纤维与变色染料相结合， 以实现纤维颜色的自动控制。 Ding等［14］采用浸渍法在商用铜箔上合成了立方CuCl， 被光源照射30 min后， 其颜色可实现从铜色到黑色的变化， 在可见光隐身领域具有较大的应用前景（如图2）。 目前， 光致变色材料已成功在飞机上应用， 美国“肉食鸟”隐身战斗机的蒙皮即采用了这种材料， 在光致变色材料支持下， 战斗机能快速结合环境背景色进行颜色的调节， 令自身与背景融为一体， 从而降低被视频观察设备发现的概率［15］。

对于电致变色材料的研究， 美国学者通过模拟变色龙特点， 研制了一种变色薄膜。 通过电压的变化， 变色薄膜不仅能够实现白、 灰、 蓝等不同颜色的变化， 也可以同时对色调浓淡进行改变［7］。 俄罗斯技术人员研发了一种电致变色吸波薄膜， 该薄膜采用聚苯胺基复合材料可在自动调节蒙皮颜色和亮度的同时， 实现对雷达波的吸收， 同时实现可见光隐身和雷达隐身［3］。 后续也不断有研究人员对聚苯胺进行掺杂， 以期得到更好的隱身效果［16-17］。 Zhang等［18］通过循环电化学法制备了苯胺和邻硝基苯胺共聚物薄膜， 该薄膜响应速度快、 显色度高， 在-0.1 V， 0 V和0.8 V的电压下分别呈现出苹果绿、 深绿色和深蓝色。 随着电压的变化， 薄膜的反射率也具有较大的调制空间， 存在同时实现可见光与红外隐身的潜力。 除此之外， Liang等［19］利用锂离子在电场下， 在超薄石墨中的插层行为， 实现了材料的颜色变化以及红外反射率可调（如图3）， 图中黄色框内为电池中超薄石墨。

纳米材料在可见光隐身技术领域发挥着关键性作用， 相关研究主要依据光的折射、 反射原理实现。 美国普度大学研究人员将金属针置入锥形物体中， 通过调整针的角度和长度来改变材料对光的折射率， 以此实现可见光隐身［9］。 加州大学设计出一种可变折射率的纳米超材料， 通过调整该材料的微观结构来实现光线路径的改变， 从而实现可见光隐身［15］。 Qiao等［20］构建出一种新型核壳Fe3O4@SnO2纳米链复合材料（如图4）， 其具有优异的微波吸收性能， 最小反射损耗值为-39.4 dB（5.67 GHz）。 通过调整SnO2壳层的厚度可以令试验品呈现不同的颜色， 并表现出对可见光的选择性吸收。 此外， Fe3O4@SnO2在1～3 μm和3～5 μm的大气窗中分别具有0.64和0.51的红外反射率， 显示出红外隐身性能， 可用于多频段兼容隐形。 Chen等［21］采用磁控溅射法制备了Al-SiO2纳米掺杂复合膜， 当SiO2的体积含量为6.9%时， 复合膜的红外发射率低至0.12， 可见光吸收率高达67%。 同时Al-SiO2的低红外发射率和高可见光吸收率解决了红外隐身与可见光隐身之间的相容性问题。

综上， 智能可见光隐身材料主要通过改变材料的亮度和色度以及光反射特征以实现隐身目的。 在未来， 开发更多变色体系， 提高材料的变色响应速度， 可以令隐身材料适应更多变的环境， 减小被探测的几率。 除此之外， 将智能可见光隐身材料与结构设计相结合， 如设计发动机的排气涵道以及机身的结构布局可以进一步提高飞行器的可见光隐身效果［22］。

2红外隐身材料

所有温度高于热力学零度的物体都能发出红外辐射， 不同温度的物体发射出来的红外辐射波长不同， 红外探测系统就是依靠目标和背景温度不同而造成的热辐射差异来发现和识别目标。 因此要想实现红外隐身， 就要改变自身的红外辐射特征， 使其与背景的红外辐射接近， 尽可能融合到环境中去， 减小目标被探测到的几率， 达到隐身的目的。 辐射能力的大小由发射率和温度决定， 所以降低目标表面发射率和控制目标表面温度是实现红外隐身的基本途径［23］。 然而， 红外线热效应强， 极易被物质吸收， 因此只有部分波段的红外线可以在大气中传播， 其他波段的红外线在传播过程中会发生衰减， 其中3～5 μm和8～14 μm是空空导弹红外制导用探测器工作波段［24］， 红外隐身涂层主要针对于8～14 μm波段［25］。

2.1传统红外隐身材料

按照实现红外隐身的两个基本途径可将红外隐身材料分为低红外发射率材料和控温材料。

2.1.1低发射率材料

低红外发射率材料通过降低目标表面的红外发射率和红外辐射特征， 使其不易被红外探测系统探测和识别， 主要可分为结构型、 薄膜型、 涂料型。 结构型红外隐身材料主要是使目标的红外特征与背景一致， 多数研究都是通过进行材料的结构化设计来达到目标［26］。 英国学者研发了“热屏蔽森林”红外隐身材料， 将两片聚乙烯层压在金属铝层的上下两面， 通过金属铝的升华形成近似层状结构； 由于聚乙烯的透明性、 铝的高反射性， 这种结构的红外总发射率只有0.2［27］。 薄膜型材料研究重点是使用各种材料制成不同红外发射率的薄膜［26］。 涂料型红外隐身材料一般由填料和粘合剂组成［28］。 其中填料极大地影响着红外隐身涂料性能， 其组成、 纯度、 粒度、 形状、 热处理效果、 在涂料中的分散状态和含量等都会影响涂层的红外辐射效果。 粘合剂是红外隐身涂料的基本组成部分， 除满足物理、 机械性能外， 还具有低红外发射率和高透明性能、 与填料有较好的相容性、 与基材有较好的粘接性、 在工作条件下保持其结构稳定等特点［29］。

2.1.2控温材料

红外辐射能量与温度成正相关， 若可以控制物体的温度便可有效降低其红外辐射能量。 基于此原理， 控温红外隐身材料可通过降低目标表面温度变化范围的方法来实现红外隐身， 主要包括隔热材料和相变材料［26］。 隔热材料利用其热导率低的性质， 阻隔物体的热量发散， 从而达到降低物体红外辐射强度的目的， 起到红外隐身的效果［30］。 多孔材料是最常见的一类隔热材料， 由于材料内部具有很多孔隙， 而孔隙内的空气导热系数一般较低， 会阻碍热流的传递起到隔热的作用。 研究较多的是聚合物微球、 空心陶瓷微珠、 气凝胶等。 相变材料是以潜热形式储存和释放能量的材料， 利用其在相变温度发生物相转变时伴随的吸热或放热效应来保持温度不变的特性， 减小温度差， 从而达到红外隐身的目的［31］。

2.2智能红外隐身材料

智能红外隐身材料是在传统红外隐身材料的基础上， 通过使材料能够处理感知信号并调整自身发射率， 从而达到更高隐身性能的一类新型隐身材料， 包括电致变智能红外隐身材料、 热致变智能红外隐身材料、 智能温控复合材料等。

2.2.1电致变材料

电致变智能隐身材料是在电场或电流的作用下， 使得材料组分发生化学变化， 改变材料的红外发射率， 主要使用导电高分子材料和三氧化钨等［29］（如图5）。 Chandrasekhar等［32-33］采用导电高分子（Conductive Polymers， CPs）电致变色材料， 制备了红外发射率数值不同的红外发射器件。 不同的CPs电致变色材料， 施加电场后的红外发射率不同， 可根据CPs电致变色材料的不同成分、 含量、 电压或电流改变红外发射率， 在0.4～45 μm波段范围内的红外反射率可实现在0.3～0.7范围内动态可调， 达到红外隐身的目的。 Sauvet等［34］研究了三氧化钨在3～5 μm和8～12 μm波段红外发射率的变化情况， 通过控制导电因素， 可使得三氧化钨薄膜的红外发射率变化幅度达到0.4。 Ly等［35］设计了一种可见光到中红外宽带调制金属氧化物基电致变色涂层。 涂层在漂白状态下的透射光谱与用于光电流收集的太阳光谱曲线（0.3～1.2 μm）吻合， 并且在450 nm处的太阳辐射峰值处透射率高达88%。 涂层的平均中红外（2～16 μm）发射率为80%， 平均可调性为20%。 通过多层结构之间的阻抗匹配和优化形态的三氧化钨结晶度控制， 涂层成功地呈现了从太阳能发射器和热发射器到具有红外隐身能力的保温涂层的可逆转变。

2.2.2热致变材料

热致变材料通过改变目标的表面温度来改变材料的红外发射率， 材料红外发射率随温度变化［36-37］如图6～7所示。 Bergeron等［38］通过在聚酯薄膜和铯化锌上沉积铜， 制备了一种膜材料， 该薄膜在0.3～2.4 μm波段红外吸收率在0.51～0.83可调， 在8～12 μm波段红外发射率在0.20～0.73可调。 Kim等［39］通过在二氧化钒中梯度掺杂钨， 扩大了金属绝缘体的过渡宽度， 其平滑的发射率变化可实现自适应热隐身功能。 这种方法也适用于其他类似的热伪装材料， 以改善其被动隐身性。

2.2.3智能温控复合材料

智能温控材料是一种可以通过温控元件， 将目标与环境的温差控制在较小范围内， 从而无法被红外探测系统探测到的新型智能材料。 一般由目标材料、 温控元件、 温度传感器、 控制器、 驱动器和散热器等六部分组成（如图8）［26］。  张升康等［40］构造了电致变温模块阵列，  将吸波材料和可见光隐身材料与其结合， 并和传感器、 微处理器共同构成红外隐身系统， 该系统工作时的热像几乎与环境相同。 吕相银等［41］将半导体变温器件附着于目标材料表面， 根据传感器检测信号与控制系统对目标表面辐射温度进行实时控制。 基于变换热学， 研究人员推导了变换空间中不同形状热集中与热隐身斗篷的材料参数， 将不同属性的热敏材料集成， 并进行线路的设计， 可以随着温度的变化同时智能地控制器件沿不同线路进行热集中和隐身［42-43］。 刘洋等［44］将自适应热源引入热斗篷中， 并对其热流控制方法及效果进行了研究。 通过对不同形状截面的目标隐身效果进行仿真， 认为自适应热源的引入对任意对称的二维界面都有良好的控温效果。

综上， 智能红外隐身材料将隐身材料技术由单纯控制发射率和控制温度， 向着自适应控制发射率和控制温度相结合的方向发展， 随着新型复合材料技术、 微机械技术和增材制造技术的发展， 智能红外隐身材料将逐渐小型化、 定制化、 低成本化， 将其与空空导弹的应用场景相结合并进行针对性的设计， 具备着广泛的应用前景。

3雷达隐身材料

3.1传统雷达隐身材料

雷达隐身是指通过改变目标的气动外形、 结构特征、 材料特性和电磁特征来降低其雷达散射截面积（Radar Cross Section，  RCS）， 使敌方雷达无法发现或识别［45］。 雷达隐身材料可以在不牺牲气动外形的基础上使目标获得较高的隐身性能， 因此在隐身设计中得到了广泛应用。 传统雷达隐身材料主要分为涂覆型［46］和结构型［47］两大类。 涂覆型雷达隐身材料主要是将吸波剂与有机溶液混合制成复合功能涂料涂覆在飞行器表面， 结构型雷达隐身材料是将吸波剂分散在结构材料（碳纤维复合材料）中， 使结构具有吸波/承载一体化功能［48］。 通常来说， 吸波剂需要有较高的吸收和耗散电磁波的性能， 基体材料则需具有良好的透波性能。 按作用机理的不同可以将吸波剂分为电介质型、 磁介质型和电阻型三类［49］。 介电损耗主导的吸波剂包括ZnO， TiO2， MnO2和BaTiO3等非磁性金属氧化物， SiC等介电陶瓷， SiO2等其他无机非金属材料［50-53］。 磁损耗为主的吸波剂往往含有磁合金、 磁性金属氧化物等高磁导率的材料， 如磁性金属粉末、 羰基铁、 铁氧体、 氮化铁等［54-57］。 导电损耗主导的吸波剂通常具有优异的导电性， 如碳材料和导电聚合物等［58-60］。 尽管传统雷达隐身材料已经取得了长足发展， 如含铁氧体、 陶瓷材料、 碳材料、 金屬微粉的吸波涂层或复合材料已经成功的在战斗机和巡航导弹上广泛应用。 但是， 随着反隐身技术的快速发展， 传统雷达隐身材料存在的吸波频带窄、 密度大、 高温吸波性能不佳等缺点， 已无法满足新一代武器装备的隐身要求。 为此， 以智能材料、 手性材料、 纳米材料为代表的新型吸波材料成为了下一代雷达隐身材料的主要发展方向。

3.2智能雷达隐身材料

随着智能材料和传感技术的发展， 融合了感知、 处理、 控制等技术的智能雷达隐身材料得到了广泛关注， 并逐渐在新一代武器装备中开展应用研究， 主要包括动态自适应雷达隐身材料（Dynamically Adaptive Radar-Absorbing Materials，  DARAM）［61］和智能蒙皮［62-63］两个方向。 前者主要是对目标雷达信号特征智能调节系统的研究， 后者主要对战场环境智能感应系统的研究。 DARAM通过感应入射的电磁波， 实时调节吸波材料的电磁参数， 从而实现对宽频电磁波的强吸收， 其主要研究方向是电磁参数可调聚合物材料和主动频率选择表面（Absorptive Frequency Selective Surface，  AFSS）［64］。

3.2.1可调表面吸收频率技术

频率选择表面（Frequency Selective Surface， FSS）是由大量的导电贴片或孔径元件构成的二维周期性阵列［65］， 将其与雷达吸波材料结合， 可同时具备频率选择和吸波能力， 从而实现智能雷达隐身［66］。 Chang等［67］提出了可电控FSS的概念， 进行了相应的测试并建立了等效模型。 姜晓宇等［68］在FSS单元四边缝隙中加载PIN二极管， 在 0.6～ 3.2 GHz 的范围内， 其透射系数均可以调整至0.7以上， 具有较强的灵活性。 曾宪亮等［69］构造出一种含PIN管的多层AFSS吸波体， 通过改变二极管两端的偏压状态， 可在2.5～9.1 GHz对AFSS 吸波体的反射率进行动态调控。 Narayan等［70］将有源FSS作为接地层用于隐形应用。 有源FSS结构通过改变二极管的开闭， 令电磁特性可以实现由反射模式到发射模式的可调。 在二极管导通状态下， FSS 用作天线的接地平面， 可降低其带外 RCS； 在关闭状态下， FSS 可传输9.3～10.7 GHz的探测信号， 覆盖天线的工作频率范围， 从而降低天线的带内结构RCS。 Liang等［71］提出了一种双功能可切换且频率可调谐的FSS， 将二极管嵌入到双层FSS结构中， 通过调节偏置电压控制二极管， 实现FSS滤波和吸收模式切换， 其工作频率可连续调节（如图9）。 通过仿真与实验验证了其双功能切换和调谐特性。

3.2.2电磁参数可调聚合物材料

电磁参数可调聚合物材料在外加条件下具有介电性能的可控性［66］。 对导电高分子进行掺杂， 通过改变掺杂物的浓度， 可改变其电磁特性， 得到理想的电磁特性材料［73-74］。 Barnes等［75-76］研究了聚苯胺-银复合材料在可变电场下的反应， 发现施加不同直流电势可以控制其发生可逆反应， 令其具有不同的导电性。 将该材料构造成多层吸波结构， 改变外加电压， 可令该结构的吸收峰可调。 除导电高分子材料外， 液晶分子材料也是研究较多的电磁参数可调聚合物材料。 Goelden等［77］利用液晶分子在电场作用下的取向变化对其介电性能进行调控。 Hu等［78］将向列液晶引入FSS主动吸波结构， 通过外加电压可以令该结构在一定频率范围内实现透射与反射功能的转换。 添加液晶的可调谐FSS工作机理与实物图如图10所示。

3.2.3吸波复合材料设计技术

通过将吸波材料与传统材料复合， 将各自宏观尺度效应和微观尺度效应的优势相结合， 实现多尺度效应， 可改善结构的吸波性能。 Huang等［80］提出了一种无面板纵向波纹结构（如图11）， 该结构具有棱柱形晶格排列， 其非均质化设计和可控的加工性提高了波纹结构表面与空气之间的阻抗匹配， 大多数入射雷达波遇到波纹结构降低了反射能力， 材料吸收带宽增强， 其设计的波纹材料和结构在2.31～18 GHz的带宽内具有超过90%的吸收率。 Fan等［81］对橡胶基体柔性雷达吸收复合材料的组件和构型进行了集成设计， 在材料成分上使用片状羰基铁颗粒增强氢化丙烯腈丁二烯橡胶， 确保了材料的渗透性、 柔韧性、 机械强度和断裂伸长率； 在结构设计上通过全波计算提出一种修正阶跃构型（如图12）， 通过元件的集成设计， 采用5 mm厚的材料结构， 可以在2～30 GHz具有-10 dB的吸收带宽。 Zhou等［82］采用α-Fe增强环氧树脂， 提出了一种新型超宽带两层周期性阶梯式雷达吸收结构， 具有微观和中观尺度结合的多尺度效应， 使得有效阻抗与宽频率下的自由空间阻抗匹配， 大部分入射能量通过波形共振、 晶胞强共振和边缘衍射效应而消散， 其设计的阶梯式材料结构在2.64～40.0 GHz的频率范围内具有超过90%的吸收率。 Kwak等［83］设计并制备了一种具有镀镍玻璃织物的蜂窝夹层雷达吸收复合材料， 由两个蜂窝芯层和三片皮肤材料组成， 其所设计的复合材料应用在机翼模型的前缘进行测试， 在水平和垂直极化下， 模拟回波降低了10 dB。 Pei等［84］以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基体， 羰基铁颗粒和片状铜为吸波材料， 通过增材制造制备了新型梯度蜂窝吸波结构（如图13）， 该结构在8～12 GHz范围内具有优异的吸收性能（最小反射损耗： -28 dB）， 屏蔽效率大于20 dB。 即使入射波是倾斜的， 其也具有良好的吸波性能（最小反射损耗： -35 dB@35°）， 在入射角度范围为0～70°， 反射损耗小于-10 dB， 证明该结构材料能够较好地提高隐身性能。

对于智能雷达隐身材料的研究， 目前大都是针对改变材料吸波特性和反射特性， 技术途径包括改变材料电导率和介电常数、 电磁参数， 以及改变材料结构等， 后续的研究需要重点针对结构材料隐身机理的深入分析， 准确地形成吸收和反射峰产生的位置、 带宽， 材料的吸收程度精准控制及小型化， 隐身与材料强度一体化设计等方向。

4总结

空空导弹作为机载战术武器装备在制空作战中首当其用。 目前世界各军事强国基本装备了第四代空空导弹， 逐步开展了对未来空空导弹的探索研究。 伴随机载平台的装备技术水平和远程作战支援能力的提高， 世界军事强国在空战武器发展方面， 逐步从视距内格斗、 中远距拦射向超视距、 超远程拦截的方向扩展， 可实现远距离上提前对敌方重要目标进行打击。 对空空导弹来说， 射程越来越远， 隐身对于其進攻和突防来说都具有重要的意义， 隐身是未来空空导弹技术发展和进一步提高战术技术性能的关键技术。 目前隐身材料已在飞行器上有了较多的应用， 如Agusta公司的A-129武装直升机将绿色涂层与排气口结构设计相结合， 降低了其闪光信号［22］。 美国F-22整个机身表面有伪装涂层， 可以抑制飞机的红外辐射［85］。 其在机载武器上的应用也不断发展， 英国的“风暴前兆”巡航导弹、 俄罗斯的Kh-102导弹均应用了雷达隐身材料。 “风暴前兆”弹体采用了碳纤维夹层材料， 令雷达波耗散于夹层的泡沫塑料中； Kh-102在发动机涡扇叶片上使用了隐身材料， 令雷达反射截面大幅降低［86］。 隐身材料可以在不改变结构设计的情况下提高导弹的隐身性能， 但要实现其更广范围的应用还需要在现有基础上取得进一步发展。 首先， 智能材料应覆盖更多的隐身频段以兼顾全频段隐身效果； 其次， 智能材料应具备利用深度学习等技术对目标信息特征的精准测量和预测能力， 以提高对于目标信息的感应精度， 从而精准调整自身材料的特性和隐身能力； 再次， 智能材料应进一步开发新的复合材料和新型结构， 利用变形变体等新技术， 形成多功能复合结构和材料， 提高隐身效果； 最后， 应该进一步探索新的隐身机理， 利用仿生学、 超材料、 可调节/重构隐身、 电磁对消等技术， 形成能够应用于空空导弹的新型隐身方式。

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Application Prospect of Intelligent Stealth

Materials in Air-to-Air Missile Structure Design

Guo ZhengyuBi Ran Ma Zhengzheng Luo Chuyang

（1． China Airborne Missile Academy， Luoyang 471009， China；

2． National Key Laboratory of Air-based Information Perception and Fusion， Luoyang 471009， China；

3． Center for Civil Aviation Composites， Donghua University， Shanghai 201620，  China）

Abstract： Air-to-air missile is an important weapon for aircraft to gain the superiority of air control combat. With the development of overall design technology and the promotion of operational use requirements，  air-to-air missile will fly farther and farther and face the problem of penetration. Stealth capacity is crucial for the missile penetration. Stealth material is an important carrier and key technology for air-to-air missile stealth，  and also an important part of its structure design. This paper analyzes the current research status of stealth materials and intelligent stealth technology in visible light，  infrared，  radar and other technical fields，  and puts forward the development focus of intelligent stealth technology in the next stage.

Key words： air-to-air missile； stealth materials； structure design； intelligent stealth technology