等离子体隐身技术的发展现状及分析

[摘要]随着现代高科技的发展，探测技术和手段也越来越进步，对隐身技术的要求也越来越高。常规的隐身技术主要是采用电磁损耗材料，这类材料一方面受质量、面密度等的影响，另一方面这类材料对电磁波的损耗也是有限的。故新的隐身机理研究是研究新型隐身技术发展的必然趋势。介绍等离子体隐身技术的研究现状，及目前等离子体隐身技术存在的问题。

[关键词]离子体隐身技术 雷达波

中图分类号：TJ8 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120009－01

在军事高技术迅速发展的时代，以牺牲飞机的气动性能为代价的传统隐身技术正面临挑战。“等离子体隐身技术”正在逐渐从实验室走向实用化。与隐身外形、隐身材料和隐身结构等传统的隐身技术相比，等离子体隐身技术在许多方面具有独特的优势，是21世纪隐身技术的重要发展方向。

一、等离子体隐身技术

等离子体隐身技术，是指产生并利用在武器装备(例如飞机、舰船等)表面形成的等离子体云来实现规避电磁波探测的一种隐身技术。它可以在武器装备几乎不作任何结构和性能上的改变的情况下，通过控制武器装备表面的等离子体云的特征参数，如能量、电离度、振荡频率等，来满足各种特定要求，使敌方雷达难以探测，甚至还能改变雷达反射信号的频率，使敌方雷达测到虚假信号，以实现信息欺骗，从而达到隐身目的。

运用等离子体隐身的方法主要有两种: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等离子体[1]。另一种是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α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。

等离子体隐身技术与目前已经广泛应用的隐身技术相比具有很多优势，它改变了常规隐身技术的被动实现手段，采取了主动控制方法实现隐身，使隐身系统便于维护；不需改变飞行器的气动外形设计，不会影响飞行器的飞行性能。等离子隐身方法不仅可以吸收雷达波，还可能吸收红外辐射，具有吸收频带宽、吸收率高的特点；俄罗斯克尔得什研究中心实验表明等离子体还能减少飞行阻力30％以上。

等离子体隐身技术作为新概念的飞行武器防御系统，目前在理论和实验上已经获得成功，如果在工程应用上一旦取得突破，将对未来空战产生革命性的影响。现有的一些大雷达截面飞行器，欲减小雷达散射截面积，可以采用等离子体作为隐蔽部件来实现，而无需做重大的结构改变。这样，在电子战中使一些老装备的服役寿命得以延长。同时还可以研制不同的等离子体隐身系统用于船舶、机载平台和卫星以抵御不同雷达的威胁。因此，等离子体隐身技术在军事上具有极高的潜在应用价值，将成为隐身技术发展的新的突破方向及世界各军事强国竞相研究的焦点。

二、国内外等离子体隐技术现状

自上个世纪五十年代开始，特别是近二十年来，以美国为首的西方国家和俄罗斯(前苏联)致力于发展军事用途的飞机隐身技术。20世纪90年代初，美国休斯实验室投资65万美元进行了一项为期两年的研究计划。1992年发表的美国国防文献中心研究报告《非磁化等离子体球中电磁波的传播》，描述了陶瓷球壳内用气体放电产生的等离子体球对电磁波的衰减多达100dB[2]。1997年，美国海军委托田纳西大学等单位发展等离子体隐身天线。该天线是将等离子体放电管作为天线元件，当放电管通电时就成为导体，能发射和接收无线电信号;当断电时便成为绝缘体，基本不反射敌探测信号[3]。

美国还在《国防部1997年基础研究计划》中提出了“中性等离子体效应可以为国防部的飞机和卫星提供隐身条件”[4]。法国的ONERA一个多学科研制小组已经研制成了一个非物质的全隐身的等离子体雷达反射器。它与通常的平面或抛物线天线不同，一个等离子体平面可确保在空间不同的方向中传输波束。等离子体反射器开创了雷达工作性能和特性的新纪元[5,6]。

我国尽管对隐身飞机的复合电磁吸收材料及表面涂层等方面有一定的研究，但对等离子体隐身技术的研究却处于起步阶段。

三、等离子体隐技术目前存在的问题

目前，用等离子体技术实现兵器隐身也存在着相当的难度和问题：

（1）兵器安装等离子体发生器的部位无法隐身。

（2）所需电源功率很高，设备体积大，产生等离子体并维持一定的电子密度和范围需要消耗能源。飞机利用其隐身会减小作战半径。美国休斯实验室在试验中只达到每20kw的功率产生1L等离子气体的水平。

（3）产生等离子体需要分子、原子作为电离对象，这给在真空中飞行的卫星和战略导弹利用等离子体隐身造成了困难。

（4）飞行器在较低高度飞行时等离子体隐身效果较差。

（5）用电弧放电的方法产生等离子体的同时，会产生射频辐射、强烈的闪光和紫外线，等离子体复合也会产生光辐射。这些信号泄露不仅对隐身不利，而且紫外线也可能使飞行员受到伤害。

（6）飞行器所用的等离子体在吸收对方雷达波的同时，对其本身的通信、导航、雷达和敌我识别信号的传输都能造成衰减，甚至中断。

等离子体隐身技术是随着等离子体物理学的发展而迅速发展起来的，虽说只有短短几十年的历史，却发挥着越来越广泛的作用。随着科学技术的飞速发展，等离子体隐身技术的应用为武器装备的隐身带来了突破性的革命，它不仅可以应用于各种武器平台的雷达隐身，还可以应用于光电对抗等方面。当然等离子体隐身是一项十分复杂的系统工程，是大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气动力学、机械与电气工程等的交叉学科。如何设计一种易于产生、易于控制的等离子体发生器，并能适应各种武器平台的技战术要求成为实现有效隐身的关键。一旦关键技术被突破，等离子体隐身技术很有可能替代现有的靠外形和材料隐身的技术，为隐身兵器开创一片新天地。

参考文献：

[1]孙宗祥，等离子体隐身技术的发展现状及关键技术. 流体力学实验与测量．2000，14（2）：115-116.

[2]R．J．Vidmar. Plasma Cloaking：Air Chemistry, Broadband Absorption, And Plasma Generation．AD-A222 044．1990.

[3]M．S．Danoel，etal．IEEE lntemational Conference on Plasma，Bostm， Massachusetts，1996：3-5.

[4]孙和敏等，对抗等离体隐身子技术的探讨.电子对抗.2003.5：92-96.

[5]法国研究等离子体在航空领域的应用.航空电子技术.2003.34(3)：52-54.

[6]B．Douglas, T．Furtive exploration． Aviation Week and Space Technology (New York).2004.161(6)：24-25.

作者简介：

王贺，男，汉族，2005年获哈尔滨工业大学光学硕士学位，现为哈尔滨工业大学光学专业在读博士。