振奮！殲31總師披露已使用世界第一超材料：電磁波消失

3月初，中央電視台新聞頻道播出的《大國重器》節目第八集披露，我國在全世界首次實現隱身超材料（Metamaterial）量產，而這種超材料已經應用在殲-20等新型戰鬥機隱身蒙皮處理領域，然而實際上，2017年在某電視訪談中，瀋陽飛機設計所孫聰院士透露殲-31戰機（FC-31「鶻鷹」戰鬥機）上已採用了超材料來實現飛機隱身，而在近日，我國殲20總師楊偉院士在接受記者採訪時稱，某民營企業研製的超材料也已應用在殲20戰機上，引起了大家對超材料的廣泛關注。眾所周知，飛機外形隱身技術在實現隱身中最為直接有效的方法。外形隱身技術是飛機隱身的前提，俄羅斯的蘇57隱形戰鬥機就被人嘲笑為「外形不隱身」的飛機。而材料隱身技術是彌補外形隱身技術不足達或達到最佳隱身效果的重要輔助手段，是利用吸波（或透波）的塗料及複合材料彌補其不足。

軍事專家告訴記者，但材料隱身設計也存在一系列弊端，對於塗敷型吸波材料具有增重大、使用頻率有限、使用空間有限、防護及維修難、維修費用高等問題。對於結構型吸波材料，雖然在重量及結構強度等方面具有一定優勢，但其結構厚度大，在飛行器中內部空間狹小的地方無法使用，我們以B-2為例，由於飛行器表面的吸波塗層易老化，受氣候影響大，因此隱身飛行器一般都停放在具有調溫調濕功能的機庫中。並且每次飛行後需對其蒙皮進行檢查，兩次飛行之間必須對其蒙皮破損處進行修理，五年就需要更換蒙皮，而F-22戰鬥機的維護工程也非常繁瑣，其隱身塗料也需要在短時間內定期更換，目前，F-22和F-35戰機普遍使用的鐵氧體吸波塗料雷達隱身塗料實質上是一種功能性高分子複合塗料，能夠吸收、衰減入射的電磁波，具有將電磁能轉換成熱能而耗散掉或使電磁波因干涉而消失的功能，在裝備表面塗覆雷達吸波塗料能夠有效降低目標的雷達散射截面。

據了解，超材料是一種細小的金屬微結構組織，是金屬和絕緣電介質一層一層周期性排列而成的一種人造電磁結構材料，當電磁波入射到其表面時，通過金屬結構陣列激發產生表面等離子體激元來吸收電磁波，具有特定波長的入射電磁波能夠被具有特殊尺寸的金屬或電介質結構所吸收。其厚度極薄，可以堆疊很多超材料-電介質單元層來實現各波段的電磁波吸收，以滿足實際的應用需求。實際上，早在2016年第十一屆珠海航展上，某民營企業就公開展出了用於我軍的超材料裝備。並稱其超材料隱身結構產品已在空軍、海軍、火箭軍多個重點型號上研製應用，大幅提升了軍事裝備的隱身性能，並且從根本上解決了傳統隱身裝備無法維護的難題。

據稱，超材料隱身技術實現了傳統塗料無法解決的全頻段隱身，隱身性能相比塗料提升一到兩個數量級，減輕了隱身結構50%的重量，並從根本上解決了傳統塗料隱身無法維護的問題，全壽命周期使用成本降低40%。在會展上，某民營企業還展出了超材料隱身格柵、超材料隱身進氣腔體、超材料隱身機翼結構等，特別是展出的超材料隱身格柵與殲-20機身側面的進氣道格柵外形幾乎一模一樣。據公開發表的成都飛機工業申請專利稱，其殲-20機身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮都採用了碳纖維複合材料。雖然複合材料能夠起到很好的減重效果，但是高性能碳纖維複合材料是雷達能量的強反射體，不能滿足新一代戰機隱身性的要求，如果採用傳統的結構隱身（如鋸齒蒙皮），隱身的效果有限，且增加了複合材料的製造難度。

軍事專家告訴記者，如果通過外飾隱身塗料隱身，在實施工藝和功效方面都有著難以克服的缺點，如塗層的厚度重量太大，與機體的粘結力弱等。由於超材料微結構厚度不超過1毫米，重量較輕，具有較好的減重作用，並可以置入到 下層碳纖維承載結構里，能夠很好地滿足殲20的隱身要求。而公開專利報道的瀋陽飛機設計所和國防科學技術大學合作研製的耐1千度高溫的雷達紅外雙重隱身超材料，可用於發動機和飛機尾部隱身，做到大部分波段接近0.1平方米左右，C波段做到接近於0.06平米，軍事專家告訴記者，這一性能完全針對美國雷聲公司的3DELRR下一代C波段遠程地對空搜索雷達， 1千度以下的紅外發射率為0.18，意味著如果不開加力，尾噴口尾部噴流溫度一般為1千度以下。四周紅外發射率原來為1的話，則現在尾噴口上下左右熱量降低了82%（紅外搜索裝置探測距離大幅降低），很好的解決了戰鬥機的後向隱身問題 。

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