“隐身”领域的成就,多功能碳纤维复合材料助力无人机隐身

碳纤维观察 2023-08-12
1614 字丨阅读本文需 4 分钟

俄罗斯彼尔姆国立研究大学科学家发明了一种可使无人机隐身的多功能碳纤维复合材料。该材料结构中融入了金属成分,使得制成的无人机强度大、质量轻,而且可以使无人机电子设备发出的电磁辐射不被电子战系统探测到。

隐身无人机成全球各国研发重点

目前,新一代多用途、隐身 无人机的研制,已经成为世界各国新的研究和发展之重点。隐身技术的一项最主要工作是提高反雷达探测的能力, 也就是提高目标在雷达探测下的隐身性能

理论分析和试验表明,电 磁波的散射与目标的几何形状 密切相关,例如,投影面积相同的一块平板和一个球体,它们的雷达截面积相差4个数量级。因此,在研制过程中,飞机外形对其雷达截面积 大小的影响是非常大的。

除了外形隐身之外,还有材料隐身,材料隐身最开始源于德军在其潜艇通风管上涂抹雷达吸波材料来降低被英军发现的概率。广义上讲, 一切有利于降低目标 RCS 的材料都可以将其定义为雷达隐身材料。

除此之外,红外探测器是远程探测飞 机目标的一种重要手段,作为雷 达探测的替代,红外探测器的应 用正在得到重视。无人机隐身技 术的另一项重要工作是提高反 红外探测的能力,也就是减小目 标的红外信号特征。发动机的尾 喷管或排气口是红外探测器的主要红外源。因此,减小无人机 的红夕隔号特征,主要是要减小 发动机尾喷管或排气口的红外辐射。

披露“隐身”领域的成就

彼尔姆国立研究大学的主要研究员自豪地表示:我们的材料不仅通过使用碳纤维确保了无人机的强度和轻便性,而且还赋予了它非凡的逃避电子对抗(REP)的能力,这一惊人的发现可以颠覆现代无人技术的想法。

通常情况下,在电子战系统作战半径内,普通无人机将失去与操作员的联系,但是使用新型材料制备的无人机可对电子战系统隐身,而且可凭借光子数据传输技术和特种屏蔽材料,继续与操作员进行数据交换。除上述新型复合材料外,未来无人系统还将配备光通信设备替代无线电通信设备。彼尔姆大学计划2025年推出此类无人机系统。 坚固与隐形的融合

这项革命性发明的核心是坚固和隐形的融合。利用碳纤维的力量,这种材料不仅增强了无人机的结构完整性,而且还将无人机隐藏起来,不被电子对手窥探。这种双重功能有望彻底改变无人机系统在各种场景中的效率和生存能力。

创新阵容

新材料具有结合了先进冶金部件和碳纤维技术的原始成分,由于这种创新的结合,科学家们已经创造了一种轻质、耐用且电子难以扑捉的材料,这种材料将开创无人机功能的新时代。

无人机是推升碳纤维需求的新兴力量。

Grand View Research预计,全球商业无人机市场规模将从2023年起以38.6%的复合增速进行增长,2030年将达5835.1亿美元。

而对于飞行器而言,减重可以显著提高经济效益,无人机市场的放量将大力推动碳纤维需求的增长。据测算,全球无人机碳纤维需求将从2022年的4737吨增至2025年的14687吨,对应2022-2025年CAGR为45.8%。

碳纤维的隐身技术

隐身技术是现代军事领域的重要发展方向,而碳纤维在这方面发挥着关键作用。未来的隐形战斗机和隐形无人机将更多地采用碳纤维材料,以进一步降低雷达探测范围和红外探测特征,增强对敌方的隐蔽性和生存能力。

碳纤维具有较低的雷达反射截面和红外辐射特性,可以用于制造隐形飞机、隐身舰艇和隐身无人机等。这些隐身技术可以提高军事装备在敌方侦察和识别方面的难度。

碳纤维的优点

1. 超强的强度和轻量化特性:碳纤维是一种高强度、低重量的材料,比钢轻约70%,比铝轻约30%,但强度却比钢高5倍以上。在军事领域,重量一直是一个重要的考量因素,轻量化材料可以大幅减轻装备的重量,提高携带性和机动性。

2. 优异的刚度和硬度:碳纤维具有很高的刚度和硬度,能够有效抵抗外部冲击和挤压力。这使得碳纤维制品在高速碰撞或爆 炸冲击下能够更好地保护士兵和设备,提供更高的安全性。

3. 出色的耐腐蚀性和耐热性:碳纤维具有优异的耐腐蚀性,不会受到水、酸、碱等化学物质的侵蚀,也能够经受住高温环境的考验。这使得碳纤维制品能够在恶劣环境中长时间使用,如海军舰艇的结构件和飞机的翼面。

4. 隐身性和雷达透明性:碳纤维具有较低的电磁波反射特性,可以减少雷达反射截面积,提高隐身性能。在军事领域,碳纤维制品广泛应用于隐身战机、导 弹和雷达吸波材料等领域。

文章来源: 胖福的小木屋,宇智波夏乐,空天碳纤复材,京城小陈,国防科技要闻

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