等离子体隐身技术的利用价值

等离子体的应用价值如何?~

等离子体是由带正、负电荷的离子和电子,也可能还有一些中性的原子和分子所组成的集合体。在宏观上一般呈电中性。等离子体可以是固态、液态和气态。电离气体就是一种气态等离子体。等离子体中的基本过程是在电场和磁场的作用下,各种带电粒子间相互作用,引起多种效应。利用等离子体的特点可使它获得多种应用,现已构成了电工发展的一个新领域。

等离子体隐身技术在俄罗斯取得了突破性进展,其研究领先于美国。据报道,俄罗斯克尔德什研究中心开发出第一代和第二代等离子体发生器,并在飞机上进行了试验,获得了成功。第一代产品是等离子体发生片,其厚度为0.5-0.7毫米,电压为几千伏,电流为零点几毫安,将该发生片贴在飞行器的强散射部位,电离空气即可产生等离子体。第二代产品是等离子体发生器,在等离子体发生器中加入易电离的气体,经过“脉冲电晕”,气体由高温转为低温,即可产生等离子体。第二代产品的重量不到100公斤,已经全面进行了地面和飞行试验,它不仅能减弱雷达反射信号,还能通过改变反射信号的频率以实现隐身。克尔德什研究中心正在应用新的物理知识研制效果更好的第三代产品,据预测,第三代产品可能利用飞行器周围的静电能量来减小飞行器的雷达截面。 俄罗斯未来的1.42隐身战斗机样机并没有像美国那样的隐身外形设计,其隐身能力是利用他们称之为“自己开发的减少雷达特征的方法”来实现的,这很可能包括等离子体隐身技术。由于等离子体隐身技术已受到世界军事强国的关注,因此它将可能具有广阔的应用前景。

等离子体隐身技术的原理是利用电磁波与等离子体互相作用的特性来实现的,其中等离子体频率起着重要的作用。等离子体频率指等离子体电子的集体振荡频率,频率的大小代表等离子体对电中性破坏反应的快慢,它是等离子体的重要特征。若等离子体频率大于入射电磁波频率,则电磁波不会进入等离子体.此时,等离子体反射电磁波,外来电磁波仅进入均匀等离子体约2mm,其能量的86%就被反射掉了。但是当等离子体频率小于入射电磁波频率时,电磁波不会被等离于体截止,能够进入等离子体并在其中传播,在传播过程中.部分能量传给等离子体中的带电粒子,被带电粒子吸收,而自身能量逐渐衰减。
等离子体之内电子密度越大。振荡频率越高,和离子、中性粒子碰撞的频率就高.对雷达波的吸收就越大。同时雷达波在等离子体中传播时.由于在等离子体中有大量的中性分子或原子.所以还存在着介电损耗。等离子体介质在雷达波交变电场的作用下产生极化现象,在极化过程中,电荷来回反复越过势垒,消耗电场的能量.表现为电导损耗,松弛极化损耗 ,和谐振损耗等。另外.由等离子体发生器喷射到飞机外围空间的等离子体是非均衡等离子体,处于非热动力平衡状态,经过一定时间离子间的碰撞才达到趋向密度均匀和温度均匀的热力学平衡状态。 (1)吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好.使用简便、使用时间长、价格极其便宜;
(2)由于等离子体是宏观呈电中性的优良导体,极易用电磁的办法加以控制.只要控制得当.还可以扰乱敌方雷达波的编码,使敌方雷达系统测出错误的飞行器位置和速度数据以实现隐身
(3)无需改变飞机等装备气动外形设计,由于没有吸波材料和涂层,维护费用大大降低,
(4)俄罗斯的实验证明,利用等离子体隐身技术不但不会影响飞行器的飞行性能.还可以减少30%以上的飞行阻力。 虽然等离子体隐身具有很大优越性,但也存在以下难点。
(1)等离子体对雷达波的吸收能力在不同条件下相差非常大,与多方面的因素有关.如等离子体的密度、碰撞频率、厚度等.入射电磁波频率,电磁波入 射角和极化方向等,如何在应用中实现最佳参数并随外界条件进行调节.有一定难度;
(2)飞行速度对等离子体的影响:
(3)等离子体是一项十分复杂 的系统工程,涉及到大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气功力学、机械与电气工程等学科,具有很强的学科交叉性。 产生等离子体主要有热致电离、气体放电.放射性同位素、激光照射、高功率微波激励等方法.而在机载条件下常用的方法主要是气体放电法和涂抹放射性同位素两种方法(二者均产生非均衡冷等离子体),其中常用的气体放电法分为以下几种:
(1) 大气压下的介质阻挡放电和辉光放电:大气压下利用介质阻挡放电和辉光放电来产生等离子体.无真空装置,因此系统结构简单,已在许多技术领域广泛应用。利用介质阻挡放电产生等离子体.可以在局部获得1014/cm3左右的电了密度,但是由于介质阻挡放电实际上是丝状流光放电,在两电极间放电丝是随机分布的,这样等离子体是极不稳定的同时,在两电极间加的是高交变电压,在一个周期内的一个放电电流脉冲只维持几微秒的时间.其占空比很小.在电流脉冲过后,等离子体扩散过快.以致于在大部分时间内,雷达波并末被等离子体所吸收,所以.利用介质阻挡放电来产生用于隐身的等离子体受到极大的限制。国内测试了在梳状电极问施加受流高压所产生的介质阻挡放电等离子体对微波的衰减情况.采用不锈钢电极,并用薄玻璃管套封,电极问距离为1.5cm,当电压在 3~5kv.100~10kHz范围内变化时.利用网络分析仪在2~l8GHZ内扫描,几乎无法测出等离了体对微波的衰减。在一定条件下.流光放电可以转化,得到大气压辉光放电。国内外均对此等离子体的特性进行了大量研究。研究表明.虽然该等离子体均匀性较差、厚度较薄.但当放电电压和频率适当时.所产生的等离子体对微波具有一定的衰减作用。由于人气辉光等离子体可通过覆盖在目标上的梳状平行电极来产生.入射徽波可直接进入等离子体并与之发生作用。如果能改善其均匀性.提高其厚度,并能从理论上找到最佳电压和频率.将有助于加速其在隐身上的应用。
(2)电晕放电:
有时也称为单极放电,是指发生在电击穿之前的电气上受压状态的气体中的尖端、边缘和丝附近的高电场区的一种汤森暗放电现象。电晕根据所加电压,的不同可分为直流电晕和脉冲电晕。对于直流电晕,由于气体直流耐压的限制,电晕电流相当小.因而等离子体密度低.很难达到隐形的要求。当采用脉冲电晕时.可以大大提高放电电流.因而等离子体密度可以大幅度提高。当针电极布置得足够密.范围足够大时.可以形成等离子体“帘”。但是,利用
脉冲放电.除非脉冲重复频率足够高.否则会出现与利用介质阻挡放电时一样的占空比问题。
(3) 直流辉光放电:
直流辉光放电是一种研究得比较透彻.理论比较完善的技术,是指采用直流或脉冲直流高压.使气体发生正常或异常辉光放电,但通常利用其正常辉光区。需要指出的是,放电多是在封闭腔中产生的,必须有真空容器和抽真空的相应装置.真空腔应采用透微波的材料,如玻璃。利用直流辉光放电装置产生等离于体,其电子密度、温度等参数基本能满足要求.但是在通常的应用场合下,这些装置产生的等离子体体积均较小,如经典直流放电管的直径通常只有l~2cm左右.两电极间距离也只有几厘米.远远不能满足隐身要求。根据气体放电的相似性原理,如果增大电极的面积和间距,而放电电压不变,则会相应地降低等离子体的密度;同时,由于放电是在低压(通常≤100Pa)下发生的.其等离子体碰撞频率约为108Hz量级,远小于雷达波频率,因而碰撞衰减较小。如果在经典的辉光放电装置中引入外加磁场(通常采用磁镜结构),形成气体的潘宁放电,则一方面可以在增大其体积的同时增大电子密度和碰撞频率.同时还引入了电子和离子对微渡的同旋共振吸收.从而有利于增大等离子体对电磁波的吸收。但是,与高气压下等离子体的宽波段碰撞吸收不同.该吸收的带宽较窄,并受碰撞频率的影响。
(4)强电离气体放电:
国内有人提出将高气压强电离气体放电方式产生的非平衡等离子体用于隐身,并展开了相应的研究,认为利用强电离气体放电方法产生非平衡等离子体的实用型等离子体发生器,可望解决当前等离子体隐身技术普遍存在的一些主要问题。但这一研究还处于初步阶段,理论模型尚需要完善.工程实验也需要进一步深入下去。
在兵器特定部位(如强散射区)涂一层放射性核素是另一种产生等离子体的常用方法,其涂层辐射剂量应确保它的a射线电离空气所产生的等离子体包层具有足够的电子密度和厚度,以确保对雷达波有最强的吸收。与气体放电法相比,涂抹放射性同位素这种方法比较昂贵,而且维护困难。
另外.热致电离法也可产生热等离子体,这是产生等离子体的一种最简单的方法。任何物质加热到足够的温度后都能产生电离,当粒子所具有的动能,在粒子间的碰撞中足以引起相碰粒子中的一个粒子产生电离时.才能得到等离子体。如将铯放至密闭的容器中加热而得到等离子体。实验表明.只有在碱金属存在的条件下,热致电离才能产生一定密度的等离子体.
如用于磁流体发电的低温等离子体。而微波产生的冷等离子体比直流或射频等离子体有更高的电子温度,用微波产生等离子体的过程是气体击穿,击穿的条件是微波电场的均方根值大
于击穿电场强度。当外磁场存在时.如果微波频率在电子回旋频率附近,击穿空气所需的电场强度大大降低,这可以降低机载条件下高功率微波等离子体的产生条件。



等离子隐身是什么样的原理?
答:进一步提高隐身效果。需要注意的是,等离子体隐身技术在实际应用中仍存在一些问题和挑战,如等离子体发生器的功率和稳定性等问题,需要进一步研究和改进。总之,等离子体隐身技术是一种利用等离子体对电磁波的吸收和散射作用,减少目标在探测设备中的回波信号,从而达到隐身效果的技术。

等离子体是飞机隐身核心技术,那么等离子体可以阻断什么
答:可以阻隔无线电波(雷达波)俄罗斯在这方面有些研究,后来放弃了,因为等离子不仅把别人的雷达波挡住了,也把自己战机的挡住了,没办法,最后也学美国搞雷达吸波涂料和外型设计。

隐身武器的等离子体
答:前一种方法的优点是武器结构不用改变,使用方便且隐身效果很好,缺点是等离子体发生器安装部位的隐身化很成问题,而且发生器的电源功率大小受到限制。后一种的技术难点是放射性同位素辐射剂量的难控制性。剂量过小,则由它所产生的α射线不能产生密度和厚度足量的电子;剂量过大,则会由于雷达波未到达飞行...

谁来说说战斗机等离子隐形的原理优点及缺点?
答:等离子体隐身技术属于主动反雷达隐身技术,像其他主动反雷达隐身技术一样(包括电磁对消技术,具有压制性干扰和欺骗性干扰的射频干扰机/雷达诱饵技术),等离子体是依靠自身特殊的物理性质以及对入射电磁波的特殊作用来达到隐身目的.,使飞机表面外周围空气电离形成等离子屏障,等离子密度随着空气电离形成等离子屏障,...

等离子隐身的介绍
答:等离子体隐身技术就是利用等离子体回避雷达电磁波探测的一种技术。我们知道,所谓等离子体就是气体中的原子或分子受到外界高能作用(如高能粒子的轰击或者激光的照射等)的时候,原子中的部分电子因吸收了能量而脱离开原子成为自由电子。此时,构成气体的成分由原来不带电的原子或分子变成了正负离子,气体的...

什么是等离子隐身
答:等离子隐身与常规被动隐身技术不同,常规被动隐身是靠外形布局和吸波材料来减少被敌方雷达探测的可能,而等离子体隐身技术属于主动反雷达隐身技术,像其他主动反雷达隐身技术一样(包括电磁对消技术,具有压制性干扰和欺骗性干扰的射频干扰机/雷达诱饵技术),等离子体是依靠自身特殊的物理性质以及对入射电磁波的...

信息技术使得作战飞机越来越向着集()于一体的方向发展
答:国外有专家评论认为,隐形技术不仅将使未来空中作战呈现隐形化,而且将可能推动整个21世纪的战争呈现隐形化。俄罗斯在航空隐形技术的研究与应用方面有很强的实力。特别是目前正在研制的一种“等离子体隐形技术”,备受兵家青睐。所谓“等离子体隐形技术”,是指利用等离子体来规避探测系统的一种新技术,它使...

等离子体隐身技术的介绍
答:等离子体隐身技术的开发是新型隐身兵器的一个典型例子。1999年5月,俄罗斯科学家称,一种等离子体发生器已经安装在一架“米格”喷气战斗机上。这表明等离子体隐身技术正向着实用化方向发展。由于在理论上具有一系列的优点,军事强国对等离子体隐身技术都极为关注。但是也由于存在着一系列的技术难题,等离子...

等离子有什么用途?
答:等离子电视机属于高新尖端的电子产品。等离子电视机的使用寿命是普通电视机的两倍左右,如果一台普通电视机的使用寿命是10年,那么等离子就可使用20年左右,并且等离子电视在显示、色彩等许多方面都优于普通电视机。等离子显示技术已在消费级市场几乎绝迹,而其消失似乎只是时间问题。隐形飞机,等离子体另一个重要应用是一些...

等离子体技术的用途
答:此外,燃烧产生的等离子体还用于磁流体发电。70年代以来,人们利用电离气体中电流和磁场的相互作用力使气体高速喷射而产生的推力,制造出磁等离子体动力推进器和脉冲等离子体推进器。它们的比冲(火箭排气速度与重力加速度之比)比化学燃料推进器高得多,已成为航天技术中较为理想的推进方法。

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