第一篇：激光雷達(dá)在軍事中的應(yīng)用講解

激光雷達(dá)在軍事中的應(yīng)用

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摘要：本文簡(jiǎn)要介紹激光雷達(dá)的特點(diǎn)、激光雷達(dá)探測(cè)的基本物理原理及其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀．

關(guān)鍵詞：激光雷達(dá)；探測(cè)；軍事應(yīng)用

1.引言 激光雷達(dá)是現(xiàn)代激光技術(shù)與傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它像傳統(tǒng)的微波雷達(dá)一樣，由雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射波束，然后接收目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)，并將其與發(fā)射信號(hào)對(duì)比，獲得目標(biāo)的距離、速度以及姿態(tài)等參數(shù)．但是它又不同于傳統(tǒng)的微波雷達(dá)，它發(fā)射的不是微波束，而是激光束，使激光雷達(dá)具有不同于普通微波雷達(dá)的特點(diǎn)．

根據(jù)激光器的不同，激光雷達(dá)可工作在紅外光譜、可見光譜和紫外光譜的波段上．相對(duì)于工作在米波至毫米波波段的微波雷達(dá)而言，激光雷達(dá)的工作波長(zhǎng)短，是微波雷達(dá)的萬(wàn)分之一到千分之一，根據(jù)光學(xué)儀器的分辨率與波長(zhǎng)成反比的原理，利用激光雷達(dá)可以獲得極高的角分辨率和距離分辨率，通常角分辨率不低于0.1mrad，距離分辨率可達(dá)0.1m , 利用多普勒效應(yīng)可以獲得10m / s 以內(nèi)的速度分辨率．這些指標(biāo)是一般微波雷達(dá)難以達(dá)到的，因此激光雷達(dá)可獲得比微波雷達(dá)清晰得多的目標(biāo)圖像。

激光束的方向性好、能量集中，在20km 外，其光束也只有茶杯口大小，因而敵方難以截獲，而且激光束的抗電磁干擾能力強(qiáng)，難以受到敵方有源干擾的影響．

由于各種地物回波影響，因而在低空存在微波雷達(dá)無(wú)法探測(cè)的盲區(qū)．而對(duì)于激光雷達(dá)，只有被激光照射的目標(biāo)才能產(chǎn)生反射，不存在低空地物回波的影響，所以激光雷達(dá)的低空探測(cè)性能好．

激光雷達(dá)體積小、重量輕，有的整套激光雷達(dá)系統(tǒng)的重量?jī)H幾十千克．例如為了適應(yīng)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的需要，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和伯恩斯公司都提出了手持激光

雷達(dá)的設(shè)計(jì)方案．相對(duì)于重達(dá)數(shù)噸、乃至

數(shù)十噸的微波雷達(dá)而言，激光雷達(dá)的機(jī)動(dòng)

性能顯然要好得多．

任何事物都是一分為二的，激光雷達(dá)也有自身的缺陷．激光光束窄、方向性好，雖然表現(xiàn)出能量集中的優(yōu)點(diǎn)，但不宜用作戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)搜索大空域．而且激光的傳輸受環(huán)境影響大，尤其是在雨、雪、霧的天氣，激光在傳輸過程中的衰減更大．當(dāng)然，激光在大氣層外傳輸時(shí)不易衰減，有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)．經(jīng)過幾十年的努力，科學(xué)家們趨利避害，已研制出多種類型的軍用激光雷達(dá)． 2.用干戰(zhàn)場(chǎng)偵察的激光雷達(dá) 眾所周知，普通的成像技術(shù)（如電視攝像、航空攝影及紅外成像等）獲得的場(chǎng)景圖像都是反映被攝區(qū)域輻射強(qiáng)度幾何分布的圖像，而激光雷達(dá)可以通過采集方位角一俯沖角一距離一速度一強(qiáng)度等三維數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)以圖像的形式顯示出來(lái)，從而可產(chǎn)生極高分辨率的輻射強(qiáng)度幾何圖像、距離圖像、速度圖像等，因而它提供了普通成像技術(shù)所不能提供的信息．

例如美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)庫(kù)研制的一種激光雷達(dá)，激光器功率為120MW，顯示屏幕的像素為64 X 64 元，視場(chǎng)內(nèi)物體的圖像可顯示在屏幕上，每秒鐘更新4 次，并用不同顏色和灰度顯示物體的相對(duì)距離．這種激光雷達(dá)能對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝甲車輛產(chǎn)生實(shí)時(shí)圖像，圖像分辨率足以識(shí)別車輛型號(hào)．

美國(guó)雷西昂公司研制的ILR100 型砷化稼激光雷達(dá)，可安裝在高性能飛機(jī)和無(wú)人機(jī)上，當(dāng)飛機(jī)在120m～460m 高空飛行 時(shí)，獲得的影像可實(shí)時(shí)顯示在駕駛艙內(nèi)的顯示器上，或通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到地面站． 3.用于大氣探測(cè)的激光雷達(dá)

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的偵察不能局限于人、兵器和建筑物的測(cè)量，因?yàn)樘鞖猸h(huán)境對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)也很重要，例如風(fēng)力、風(fēng)向、溫度等都會(huì)對(duì)導(dǎo)彈、飛機(jī)等產(chǎn)生影響，尤其是核化生武器的使用更會(huì)污染戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境．利用激光雷達(dá)則可以進(jìn)行某些微波雷達(dá)所不能完成的偵測(cè)工作，其主要原理是：通過射向大氣中的激光與大氣中的氣溶膠（如煙塵、粉末等）及大氣分子的作用，產(chǎn)生散射，探測(cè)器接收散射波并經(jīng)分析、處理，可以檢測(cè)大氣的濕、溫、風(fēng)、壓等基本參數(shù)，探測(cè)紊流，實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)揚(yáng)起乃至大氣中的生物戰(zhàn)劑．

為了測(cè)得某一物理量，可根據(jù)相關(guān)物理學(xué)原理采用某一類型的激光雷達(dá)．例如，由物理學(xué)原理可知，對(duì)于同一波長(zhǎng)的照射光，粒子直徑不同，散射情況也不同．當(dāng)大氣中氣溶膠粒子直徑與照射的激光波長(zhǎng)為同一數(shù)量級(jí)時(shí)，可以得到較強(qiáng)的散射信號(hào)．根據(jù)激光雷達(dá)接收到的散射信號(hào)的強(qiáng)度可以分析低空大氣乃至同溫層中氣溶膠粒子的直徑及密度，并可由此推得大氣的能見度，以至對(duì)云團(tuán)、黃沙等進(jìn)行分析．

又例如，物理學(xué)知識(shí)告訴我們，大氣分子在光作用下會(huì)發(fā)生極化，極化率的大小與分子的熱運(yùn)動(dòng)（即大氣溫度）有關(guān)，同時(shí)極化率的不同又引起媒質(zhì)折射率的不同，使大氣中光學(xué)均勻性受到破壞，從而發(fā)生光的喇曼散射．因此，溫度不同，喇曼散射情況不同，由喇曼散射雷達(dá)可以分析大氣溫度．

還例如，由于物體與雷達(dá)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移現(xiàn)象，因此，根據(jù)發(fā)射后接收的回波頻率相對(duì)于發(fā)射波頻率改變的大小，可由多普勒雷達(dá)確定風(fēng)速的大?。偃?，若將激光雷達(dá)技術(shù)與光譜分析技術(shù)相結(jié)合，可進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)化學(xué)毒劑的偵測(cè)，因?yàn)槊糠N化學(xué)毒劑分子都具有特定的吸收光譜．利用差分吸收激光雷達(dá)交替發(fā)出不同波長(zhǎng)的光，根據(jù)接收到的各種不同波長(zhǎng)光的散射信號(hào)強(qiáng)度，通過對(duì)比、分

析某一波長(zhǎng)的光波在大氣中的衰減情況，就可確定大氣中是否含有吸收這一波長(zhǎng)的毒劑以及相應(yīng)的濃度．其實(shí)在測(cè)得某一物理量的同時(shí)，有時(shí)也可推得其他物理量．

目前激光雷達(dá)能測(cè)得的水平風(fēng)速精度小于lm / S，水平風(fēng)向精度小于50 ．據(jù)稱，美國(guó)將激光雷達(dá)裝置在C-141 飛機(jī)上，使空投精度提高2倍以上．B-2 隱身轟炸機(jī)利用機(jī)上的激光雷達(dá)來(lái)探測(cè)機(jī)尾是否出現(xiàn)凝結(jié)尾流，以便向駕駛員發(fā)出報(bào)警信號(hào)．俄羅斯研制成功的一種遠(yuǎn)距離地面激光毒氣報(bào)警系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)距離探測(cè)化學(xué)毒劑，確定毒劑氣溶膠云的斜距、中心厚度、離地面高度等相關(guān)參數(shù)，并通過無(wú)線電向己方部隊(duì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)．德國(guó)研制的一種連續(xù)波CO2激光器，能發(fā)出40 個(gè)不同頻率的激光波，根據(jù)吸收光譜學(xué)的原理可探測(cè)和識(shí)別9μm～11μm波段光譜能量的化學(xué)戰(zhàn)劑．

4.用于跟蹤及火控的激光雷達(dá)

自20 世紀(jì)70 年代末，激光雷達(dá)開始用于坦克、火炮、艦艇和飛機(jī)的火控系統(tǒng)，尤其是激光自動(dòng)跟蹤雷達(dá)，以其精確測(cè)距、精確測(cè)速、精確跟蹤的優(yōu)點(diǎn)，獲得軍事家們的青睞．

根據(jù)不同的需要可以有精度更高的不同類型的激光跟蹤雷達(dá)．例如美國(guó)白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)的CO2激光雷達(dá)系統(tǒng)，能同時(shí)進(jìn)行成像和距離的跟蹤測(cè)量．可在大角度范圍內(nèi)以高跟蹤修正速率跟蹤單個(gè)目標(biāo)，也可在多個(gè)目標(biāo)之間重新確定目標(biāo)．

美國(guó)空軍在毛伊島空間監(jiān)視站利用特克斯特朗公司制造的激光雷達(dá)進(jìn)行了試驗(yàn)，不僅探測(cè)到距離達(dá)24km 的直升機(jī)，而且確定了直升機(jī)旋翼槳葉的數(shù)目和長(zhǎng)度、旋翼的間距和轉(zhuǎn)速一些發(fā)達(dá)國(guó)家已制定了利用激光雷達(dá)對(duì)軌道上的衛(wèi)星進(jìn)行高精度位置和速度跟蹤，并提供空間飛行器的尺寸、形狀和方位信息的研究計(jì)劃．

例如美國(guó)“火池”激光雷達(dá)采用1.2m 直徑的巨型發(fā)／收望遠(yuǎn)鏡、使用平均發(fā)射功率為千瓦級(jí)的連續(xù)波CO2氣體激光器，工作波長(zhǎng)為10.6μm，采用外差探測(cè)方式，作用距離為1000km，跟蹤精度達(dá)1μrad ．在一次試驗(yàn)中，“火池”獲得了從800km 外發(fā)的亞軌道探測(cè)火箭和充氣的再人飛行器誘餌的靶場(chǎng)多普勒?qǐng)D像．

但從目前情況看，若利用地面激光雷達(dá)進(jìn)行空間監(jiān)視，即對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行精密跟蹤、測(cè)量或用于洲際彈道導(dǎo)彈防御，由于目標(biāo)識(shí)別距離在1000km 以上，所以激光雷達(dá)系統(tǒng)龐大復(fù)雜、造價(jià)昂貴．因此，人們正探討利用激光雷達(dá)與被動(dòng)紅外系統(tǒng)相結(jié)合的方法進(jìn)行彈道的估算工作． 5.用于水下探測(cè)的激光雷達(dá)

人們過去認(rèn)為高頻電磁波不能穿透海水，所以聲納是傳統(tǒng)的水中目標(biāo)探測(cè)裝置，根據(jù)聲波的反射和接收對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索、定位、測(cè)速，但聲納體積大，重量一般在600kg 以上，有的甚至重達(dá)數(shù)十噸．經(jīng)過長(zhǎng)期研究，人們發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)為0.46μm～0.53 μm 的藍(lán)綠激光能穿透幾百到幾千米的海水．

1981 年，美國(guó)在圣地亞哥附近海域12km 高度的水面上空與水下300m 深處的潛艇間成功地進(jìn)行了藍(lán)綠激光通信試驗(yàn)，這不僅打開了水上與水下聯(lián)絡(luò)的激光通道，也使激光的水下探測(cè)成為現(xiàn)實(shí)．利用激光雷達(dá)探測(cè)水中目標(biāo)，是利用激光器發(fā)射大功率窄脈沖藍(lán)綠激光，并接收反射的回波來(lái)探測(cè)水下目標(biāo)的方位、速度等參數(shù)，既簡(jiǎn)便，精度又高．它具有足夠的空間分辨率來(lái)分辨目標(biāo)的尺寸和形狀．

例如美國(guó)卡曼航空航天公司研制的用于探測(cè)水雷的“魔燈”激光雷達(dá)，能迅速探測(cè)水中目標(biāo)，并自動(dòng)實(shí)施目標(biāo)分類和定位．1991 年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，“魔燈”激光雷達(dá)機(jī)被部署到海灣地區(qū)，成功地發(fā)現(xiàn)了水雷和水雷錨鏈．目前“魔燈”激光雷達(dá)已裝備在海軍航空兵的直升機(jī)上．美國(guó)諾斯羅普公司研制的機(jī)載水雷探測(cè)系統(tǒng)具有自動(dòng)、實(shí)時(shí)檢測(cè)功能和三維定位能力，定位分辨率高，可以24 小時(shí)工作。

瑞典也研制了“手電筒”機(jī)載激光雷達(dá)，繼而還研制了“鷹眼”激光雷達(dá)．從目前研制的情況看，機(jī)載水下成像激光雷

達(dá)由于激光脈沖覆蓋面積大，其搜索效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非成像激光雷達(dá)，而且可以顯示水下目標(biāo)的形狀和特征，便于識(shí)別目標(biāo)．因此，水下成像激光雷達(dá)更受到軍事家們的重視，還被用作軍事領(lǐng)域的海洋測(cè)繪工具． 6.用于其他方面的激光雷達(dá)

激光雷達(dá)還可廣泛地應(yīng)用于武器鑒定、指揮引導(dǎo)、障礙回避等許多方面．例如，在導(dǎo)彈發(fā)射初始段和目標(biāo)低飛時(shí)，由于仰角太小，一般的微波雷達(dá)不易探測(cè)，而用普通的光學(xué)測(cè)量設(shè)備又不能實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)，即使給出，數(shù)據(jù)精度也不夠，因此，僅利用微波雷達(dá)不易進(jìn)行彈丸的全程鑒定，激光雷達(dá)能在一定程度上彌補(bǔ)這方面的不足，可用于導(dǎo)彈發(fā)射初始段和低飛目標(biāo)的測(cè)量、目標(biāo)姿態(tài)的測(cè)定、再入目標(biāo)和測(cè)量與識(shí)別．

美國(guó)研制的靶場(chǎng)測(cè)量激光雷達(dá)

（PATS）曾成功地跟蹤了70mm 火箭彈和105mm 炮彈的飛行全過程．據(jù)稱，利用9～10 臺(tái)PATS “接力”測(cè)量巡航導(dǎo)彈運(yùn)行的全過程，測(cè)量精度可達(dá)10cm，測(cè)角精度可達(dá)0.02mrad，作用距離為100m ～4 000m.直升機(jī)在進(jìn)行低空巡邏飛行時(shí)極易與地面小山或建筑物相撞．美、德、法等國(guó)研制了用于地面障礙物回避的激光雷達(dá)．例如，美國(guó)研制的直升機(jī)超低空飛行障礙系統(tǒng)，使用固體激光二極管發(fā)射機(jī)和旋轉(zhuǎn)全息掃描器，可將直升機(jī)前方的地面障礙物信息實(shí)時(shí)顯示在機(jī)載平視顯示器和頭盔顯示器上，以保障安全飛行．德國(guó)研制了一種固體1.54μm 成像激光雷達(dá)，視場(chǎng)為32ox32o。裝在直升機(jī)上能探測(cè)300m～500m 距離內(nèi)直徑1cm 粗的電線．英、法聯(lián)合研制的“克萊拉”激光雷達(dá)是一種吊艙載的采用CO2激光器的雷達(dá)，安裝在飛機(jī)和直升機(jī)上不僅能探測(cè)標(biāo)桿和電纜之類的障礙，還具有地形跟蹤、目標(biāo)測(cè)距和指示活動(dòng)目標(biāo)等功能．

綜上所述，由于激光雷達(dá)獨(dú)特的物理性能，在軍事領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景．但是，由于激光自身傳輸中的缺陷、大功率激光器的研制及其相應(yīng)配套光電設(shè)施和技術(shù)的限制，目前激光雷達(dá)還有許多有待改進(jìn)的不盡人意之處．我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光雷達(dá)在未來(lái)的軍事領(lǐng)域中將會(huì)放出更亮麗的奇光異彩． 參考文獻(xiàn)

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(3)楊洋．激光雷達(dá)在大氣測(cè)量中的應(yīng)用．現(xiàn)代物理知識(shí)，2001 , 3

第二篇：機(jī)載激光雷達(dá)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)載激光雷達(dá)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

摘要：機(jī)載激光雷達(dá)是一種應(yīng)用越來(lái)越廣泛的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，本文簡(jiǎn)要介紹了機(jī)載LIDAR系統(tǒng)及其測(cè)量原理，并重點(diǎn)綜述了機(jī)載LIDAR的應(yīng)用現(xiàn)狀最后對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵字 ：激光； 激光器 ； 激光技術(shù) ；激光雷達(dá)

一、機(jī)載LIDAR的技術(shù)原理

機(jī)載激光雷達(dá)（Light Detection And Ranging，LIDAR）是將激光用于回波測(cè)距和定向，并通過位置、徑向速度計(jì)物體反射特性等信息來(lái)識(shí)別目標(biāo)。它體現(xiàn)了特殊的發(fā)射、掃描、接收和信號(hào)處理技術(shù)。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)起源于傳統(tǒng)的工程測(cè)量中的激光測(cè)距技術(shù)，是傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)與現(xiàn)代激光技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是遙感測(cè)量領(lǐng)域的一門新興技術(shù)。

自20世紀(jì)60年代末世界第一部激光雷達(dá)誕生以來(lái)，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)作為一種重要的航空遙感技術(shù)，已經(jīng)被越來(lái)越多的學(xué)者所關(guān)注。迄今為止，機(jī)載激光雷達(dá)的研究與應(yīng)用均取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，雖然機(jī)載激光雷達(dá)無(wú)法完全取代傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量作業(yè)方式，但可以預(yù)見，在未來(lái)的航空遙感領(lǐng)域，機(jī)載激光雷達(dá)將成為主流之一。進(jìn)入90年代，機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用化階段，并成為雷達(dá)遙感發(fā)展的重要方向之一。機(jī)載LIDAR系統(tǒng)是一款高速度、高性能、長(zhǎng)距離的航空測(cè)量設(shè)備，該系統(tǒng)由激光測(cè)高儀、GPS定位裝置、IMU（慣性制導(dǎo)儀）和高分辨率數(shù)碼照相機(jī)組成，實(shí)習(xí)對(duì)目標(biāo)的同步測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)通過特定方程解算處理，生成高密度激光點(diǎn)云數(shù)值，為地形信息的提取提供精確的數(shù)據(jù)源。其應(yīng)用已超出傳統(tǒng)測(cè)量，遙感，以及近景測(cè)量所覆蓋的范圍，成為一種獨(dú)特的數(shù)據(jù)獲取方式。

與普通光波相比，激光具有方向性好、單色性好、相干性好等特點(diǎn)，不易受大氣環(huán)境和太陽(yáng)光線的影響。使用激光進(jìn)行距離測(cè)量可大大提高了數(shù)據(jù)采集的可靠性抗干擾能力。當(dāng)來(lái)自激光器的激光射到一個(gè)物體的表面時(shí)，只要不存在方向反射，總會(huì)有一部分光會(huì)反射回去，成為回波信號(hào)，被系統(tǒng)的接收器所接收，當(dāng)儀器計(jì)算出光由激光器射出返回到接收器的時(shí)間為2t后，那么，激光器到反射物體的距離d=光速c×t2。

在機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)中，利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)獲得飛行過程中的3個(gè)方位角（ψωκ），通過全球定位系統(tǒng)（GPS）獲取激光掃描儀中心坐標(biāo)（x y z），最后利用激光掃描儀獲取到激光掃描儀中心至地面點(diǎn)的距離D，由此可以計(jì)算出此刻地面上相應(yīng)激光點(diǎn)（X Y Z）的空間坐標(biāo)。

假設(shè)三維空間中一點(diǎn)的坐標(biāo)已知，求出改點(diǎn)到地面上某一待定點(diǎn)P（XYZ）的向量，則P點(diǎn)的坐標(biāo)就可以由加得到。其中點(diǎn)為遙感器的投影中心，其坐標(biāo)可利用動(dòng)態(tài)差分GPS求出，向量的模是由激光測(cè)距系統(tǒng)測(cè)定的機(jī)載激光測(cè)距儀的投影中心到地面激光腳點(diǎn)間的距離，姿態(tài)參數(shù)可以利用高精度姿態(tài)測(cè)量裝置（INS）進(jìn)行測(cè)量獲得的。

利用機(jī)載LIDAR系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)高作業(yè)，根據(jù)不同的航高作業(yè)，根據(jù)不同的航高，其平面精度可以達(dá)到0.15至1米，高程精度可達(dá)10cm至30cm，地面分辨率甚至可達(dá)到厘米級(jí)。可以說，機(jī)載LIDAR系統(tǒng)是為綜合航射影像和空中數(shù)據(jù)定位二設(shè)計(jì)的新技術(shù)手段，它能為測(cè)繪工程、數(shù)字地圖和GIS應(yīng)用快速提供精確的空間坐標(biāo)信息和三維模型信息。

二、機(jī)載LIDAR的應(yīng)用現(xiàn)狀

機(jī)載LIDAR 一高精度、高分辨率、高自動(dòng)化且高效率的優(yōu)勢(shì)，已成為世界各國(guó)進(jìn)行大面積數(shù)值地表數(shù)據(jù)測(cè)制的重要主流與趨勢(shì)，其多重反射的特性，可同時(shí)獲取地面及其覆蓋物（植被、電力線等）的精確三維坐標(biāo)，而透水激光雷達(dá)系統(tǒng)更可穿透水體而量測(cè)水底的地形起伏。其獲取的高精度高分辨率DEM，可作為土地利用、工程建設(shè)規(guī)劃、都市計(jì)劃管理，河海地形、潮間帶、集水區(qū)、山坡檢測(cè)，地理信息系統(tǒng)、防災(zāi)、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、公共管理線等方面數(shù)值化、自動(dòng)化等應(yīng)用基礎(chǔ)。1.數(shù)字城市應(yīng)用

在數(shù)字化程度越來(lái)越高的今天，基于二維城市形象系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足形象時(shí)代的要求，將三維空間形象完整呈現(xiàn)已經(jīng)成為發(fā)展的必然，也是“數(shù)字地球”的要求。因此，對(duì)快速獲取三維空間數(shù)據(jù)，模擬和再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活提出了更高的要求。LIDAR系統(tǒng)在城市中更能體現(xiàn)其不受航高、陰影遮擋等限制的優(yōu)勢(shì)，能夠快速采集三維空間數(shù)據(jù)和影像，房屋建模速度快，高程精度高，紋理映射自動(dòng)化程度高，能夠滿足分析與測(cè)量的需求，廣泛用于城市規(guī)劃的大比例尺地形圖獲取。2.工程建筑測(cè)量

機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量能夠?yàn)榈缆饭こ碳捌渌ㄖ?xiàng)目提供準(zhǔn)確的高程數(shù)據(jù)。機(jī)載激光雷達(dá)生成的DEM結(jié)合GIS及CAD軟件，可以是設(shè)計(jì)人員模擬各種方案以選擇出最佳路線或最好位置。對(duì)于施工錢的原始預(yù)測(cè)，DEM結(jié)合正射影像可以為工程設(shè)計(jì)人員提供他們所需的大量地形和測(cè)量信息。3.電力設(shè)計(jì)勘測(cè)選線和線路監(jiān)測(cè)應(yīng)用。

在進(jìn)行電力線路設(shè)計(jì)時(shí)，通過LIDAR數(shù)據(jù)可以了解整個(gè)線路設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)的地形和地物要素的情況。4.災(zāi)害監(jiān)測(cè)與環(huán)境監(jiān)測(cè)

利用機(jī)載LIDAR產(chǎn)生的DEM，水文學(xué)家可以預(yù)測(cè)洪水的范圍，制定災(zāi)難減輕方案以及補(bǔ)救措施。典型的一套機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)可以在四小時(shí)內(nèi)用一架固定翼飛機(jī)完成長(zhǎng)30km區(qū)域的勘測(cè)。其垂直精度和達(dá)15cm，平均點(diǎn)距為1.5m，合計(jì)記錄了153000000個(gè)反映詳細(xì)地形和地物的數(shù)據(jù)點(diǎn)。也廣泛應(yīng)用于自然災(zāi)害（如颶風(fēng)、地震、洪水滑坡等）的災(zāi)后評(píng)估和響應(yīng)。5.海岸工程

傳統(tǒng)的攝影測(cè)量技術(shù)有時(shí)不能用于反差小或無(wú)明顯特征的地區(qū)，如海岸及海岸地區(qū)。另外海岸地區(qū)的動(dòng)態(tài)環(huán)境也需要經(jīng)常更新基準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)。機(jī)載LIDAR是一種主動(dòng)傳感技術(shù)，能以低成本做高動(dòng)態(tài)環(huán)境下常規(guī)基礎(chǔ)海岸線測(cè)量，且具有一定的水下探測(cè)能力，可測(cè)量近海水深70m內(nèi)水下地形，可用于海岸帶、海邊沙丘、海邊提防和海岸森林的三維測(cè)量和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。6.林業(yè)應(yīng)用 機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的最早商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域之一即為森林工業(yè)，森林業(yè)者和國(guó)土管理者需要森林及樹冠下面的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)技術(shù)下，樹高與樹的密度很難獲取的信息。在數(shù)據(jù)的后處理中，獨(dú)立的激光返回值可分為植被返回值和地面返回值，根據(jù)LIDAR數(shù)據(jù)，分析森林樹木的覆蓋率和覆蓋面積，了解樹木的疏密程度，年長(zhǎng)樹木的覆蓋面積和年幼樹木的覆蓋面積。通過LIDAR數(shù)據(jù)可以概算出森林占地面積和樹木的平均高度，及木材量的多少，便于相關(guān)部門進(jìn)行宏觀調(diào)控。7.文化遺產(chǎn)保護(hù)

大型的文物古跡和室外的不可以移動(dòng)文物，需要測(cè)量其三維數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行修復(fù)和保護(hù)。對(duì)于出于惡劣測(cè)量環(huán)境下或不可直接觸摸的文物，LIDAR技術(shù)就成為了一種直接獲取三維數(shù)據(jù)的很好的解決方案。8.油氣勘探

石油及天然氣工業(yè)的勘測(cè)程序常常需要在短時(shí)間內(nèi)快速傳送與地形數(shù)據(jù)XYZ為準(zhǔn)相關(guān)的數(shù)據(jù)。雖然有多種方法處理收集位置數(shù)據(jù)，但機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量是一種高速且不接觸地面的數(shù)據(jù)獲取方法，大多數(shù)情況下，從勘探開始到最終數(shù)據(jù)發(fā)送只需要幾周的時(shí)間。在一些復(fù)雜的環(huán)境地區(qū)勘測(cè)，砍伐樹木的費(fèi)用要幾千美元一公頃。如用機(jī)載激光雷達(dá)進(jìn)行勘測(cè)，最多只需要砍伐幾行樹，這樣可以節(jié)省大量的經(jīng)費(fèi)且減少對(duì)環(huán)境的影響。

三維激光雷達(dá)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)空間三維坐標(biāo)和影像數(shù)據(jù)同步、快速、高精度獲取的國(guó)際領(lǐng)先看空間技術(shù)，在采集地表數(shù)據(jù)方面具有傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量所無(wú)法比擬的巨大優(yōu)勢(shì)，三維激光雷達(dá)技術(shù)是即GPS以來(lái)測(cè)繪領(lǐng)域的又一場(chǎng)技術(shù)革新，是高精度逆向三維建模及重構(gòu)技術(shù)的革命，是進(jìn)行大區(qū)域空間探測(cè)的利器，是數(shù)字中國(guó)及各行業(yè)數(shù)字化的必由之路，將對(duì)電網(wǎng)、水利、交通、規(guī)劃、國(guó)土、礦山、海洋、氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、古跡保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

二、機(jī)載LIDAR的發(fā)展趨勢(shì)

近幾年，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家許多公司和科研機(jī)構(gòu)投入了的大量的人力物力和財(cái)力進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)的研究，并先后研制出多種機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)，相繼投入商業(yè)運(yùn)作。記載激光雷達(dá)在測(cè)繪市場(chǎng)所占的份額不斷擴(kuò)大，其應(yīng)用的領(lǐng)域和深度也日益拓寬和加深。我國(guó)的學(xué)者也投入道路激光雷達(dá)技術(shù)的研究中，也有一些公司從國(guó)外引進(jìn)了機(jī)載激光雷達(dá)設(shè)備用于商業(yè)運(yùn)作。但總體而言，我國(guó)在機(jī)載激光雷達(dá)的硬件研制及理論研究和實(shí)踐應(yīng)用方面都落后與發(fā)達(dá)國(guó)家，為使這項(xiàng)高新技術(shù)能夠在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，開展記載激光雷達(dá)技術(shù)的理論和應(yīng)用研究具有非常重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。雖然目前已有多種激光雷達(dá)系統(tǒng)在使用，但激光雷達(dá)仍是一項(xiàng)處在不斷發(fā)展中的高新技術(shù)，許多新體制激光雷達(dá)仍在研制或探索之中。在今后的一段時(shí)期內(nèi)，激光雷達(dá)的研究工作將主要集中在不斷開發(fā)新的激光輻射源、多傳感器系統(tǒng)集成和不斷探索新的工作體制和用途方面。

1.開發(fā)新型激光輻射源 目前，在中遠(yuǎn)距離應(yīng)用中，波長(zhǎng)為1.06μm的Nd：YAG激光器和波長(zhǎng)為10.6μm的CO2激光器仍是激光雷達(dá)的主導(dǎo)輻射源。近年來(lái)隨著大功率半導(dǎo)體激光二極管技術(shù)的不斷完善，在近距離應(yīng)用條件下半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用也日益廣泛。在未來(lái)若干年內(nèi)，二極管泵浦的固體激光器技術(shù)和光參量振蕩器技術(shù)將是新型激光源的關(guān)鍵技術(shù)。

利用光學(xué)參量振蕩器可獲得寬帶可調(diào)諧、高相干的輻射光源，在激光測(cè)距、光電對(duì)抗光學(xué)信號(hào)處理等領(lǐng)域以顯示出廣泛的應(yīng)用前景。光學(xué)參量振蕩器的理論最早在1962年由Kroll提出，1965年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首先在脈沖激光器上實(shí)現(xiàn)光學(xué)參量震蕩，國(guó)際上在70年代建立了完善的參量互作用理論，并在80年代后，隨著一些性能優(yōu)良的非線性晶體的出現(xiàn)，使得OPO技術(shù)的研究取得重大突破，OPO技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用階段。近年來(lái)，隨著二極管泵浦的固體激光技術(shù)的發(fā)展，全固化寬調(diào)諧OPO技術(shù)得以迅速發(fā)展，它具有高效率、長(zhǎng)壽命、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重 量輕、可高重復(fù)頻率工作等特點(diǎn)。美國(guó)直升機(jī)防撞激光成像雷達(dá)和預(yù)警機(jī)載“門警”系統(tǒng)激光雷達(dá)，英國(guó)的查分吸收光雷達(dá)都是采用OPO做輻射源?？深A(yù)計(jì)，未來(lái)將會(huì)有更多的OPO激光雷達(dá)問世。2..多傳感器集成和數(shù)據(jù)融合

激光雷達(dá)的另一個(gè)發(fā)展方向是成像應(yīng)用。激光雷達(dá)成像具有優(yōu)越的三維成像能力，其數(shù)據(jù)處理算法相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要多批次圖像融合即可得到偵查區(qū)域多層次的三維圖，與其他成像偵查手段相比，在實(shí)效性方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。與光學(xué)和微波成像相比，激光雷達(dá)成像在獲得偵查區(qū)域目標(biāo)的同時(shí)能快速獲得目標(biāo)高程數(shù)據(jù)，提高對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)的探測(cè)能力。激光雷達(dá)成像所獲得的是目標(biāo)距離和強(qiáng)度數(shù)據(jù)，激光雷達(dá)數(shù)據(jù)圖像與可見光數(shù)據(jù)圖像、紅外電視數(shù)據(jù)圖像等其他數(shù)據(jù)圖像的融合在目標(biāo)物特征提取、識(shí)別等方面具有重要的作用。激光雷達(dá)數(shù)據(jù)圖像包含目標(biāo)的位置、體積、形狀等三維立體信息，充分反映目標(biāo)的幾何信息。但激光雷達(dá)數(shù)據(jù)由于激光譜線成像，光譜信息單一，不能充分反映目標(biāo)物的物理屬性信息。而可見光數(shù)據(jù)圖像、紅外電視數(shù)據(jù)圖像包含豐富的目標(biāo)光譜信息，但目標(biāo)的幾何信息只有二維的平面位置信息。將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)圖像與可見光數(shù)據(jù)圖像、紅外電視圖像相融合，實(shí)現(xiàn)多傳感器集成，可發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)。2.不斷探索激光雷達(dá)新體制

多年來(lái)，對(duì)激光雷達(dá)新體制的探索工作一直在進(jìn)行，尤其最近幾年研究工作比較活躍，包括激光相控陣?yán)走_(dá)、激光合成孔徑雷達(dá)、非掃描成像激光雷達(dá)等。相控陣激光雷達(dá)是通過對(duì)一組激光束的相位分別進(jìn)行控制和波束合成，實(shí)現(xiàn)波束功率增強(qiáng)和電掃描的一種體制。美國(guó)自70年代初開始研究激光相控陣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一維光相控陣以來(lái)，先后研制出多種二維移相器陣列并制成以液晶為基礎(chǔ)的二維光學(xué)相控陣樣機(jī)。

合成孔徑雷達(dá)是利用與目標(biāo)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)和小孔徑天線并采用信號(hào)處理方法，獲得高方位分辨力的相干成像雷達(dá)。利用激光器做輻射源的激光合成孔徑雷達(dá)，由于 頻率遠(yuǎn)高于微波，對(duì)于同樣相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的目標(biāo)可產(chǎn)生大得多的多普勒頻移，因此，很像距離分辨率也高得多，而且利用單個(gè)脈沖可瞬時(shí)測(cè)得多普勒頻移，無(wú)需高重頻發(fā)射脈沖。正因?yàn)槿绱?，基于距離多普勒成像的激光合成孔徑雷達(dá)的研究工作受到重視。美國(guó)自80年代開始開展了激光合成孔徑雷達(dá)的概念研究，并進(jìn)行了原理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究采用重復(fù)頻率為100Hz的TEA CO2相干脈沖激光器，脈寬為150ns，峰值功率為100kw，以單縱橫工作，而且頻率可調(diào)。盡管迄今尚未見到成功的報(bào)道，但仍不失為激光雷達(dá)的一個(gè)發(fā)展方向。自90年代初以來(lái)，美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室一直致力于發(fā)展一種新體制激光成像激光雷達(dá)不需要機(jī)械掃描，而是利用高頻強(qiáng)度調(diào)制的激光器照射目標(biāo)，用帶向增強(qiáng)器的CCD攝像機(jī)接收回波，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理依次提取每個(gè)光點(diǎn)的距離信息，形成目標(biāo)的強(qiáng)度距離三維圖像。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可行、體積小、重量輕、可得到高分辨率圖像。因而防撞、自主導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別、自動(dòng)檢驗(yàn)、視景、警戒、監(jiān)視和地形測(cè)繪等軍事和民用方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

第三篇：復(fù)合材料在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

復(fù)合材料在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

軍用新材料是軍用高技術(shù)的基礎(chǔ)，誰(shuí)能更快地開發(fā)和應(yīng)用具有特定性能的新材料，誰(shuí)就擁有最強(qiáng)大的技術(shù)潛力。因此世界各國(guó)軍事部門都把軍用新材料的研究開發(fā)放在特殊的地位，各國(guó)的軍用高技術(shù)計(jì)劃無(wú)不以新材料作為其重要的內(nèi)容之。

當(dāng)前新材料的發(fā)展重點(diǎn)是具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和具有特殊功能的功能材料。結(jié)構(gòu)材料包括金屬材料和復(fù)合材料。先進(jìn)復(fù)合材料是指用高性能纖維及編織物增強(qiáng)不同基體所制成的一種高級(jí)材料。先進(jìn)復(fù)合材料是結(jié)構(gòu)材料的主要發(fā)展方向。這種材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度大、比重小、具有良好的氣動(dòng)彈性性能，并且能大批量生產(chǎn)。

材料的復(fù)合化是材料發(fā)展的必然趨勢(shì)之一。復(fù)合材料是人們運(yùn)用先進(jìn)的材料制備技術(shù)將不同性質(zhì)的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料。復(fù)合材料與其它單質(zhì)材料相比具有高比強(qiáng)度、高比剛度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良的性能，倍受各國(guó)技術(shù)人員的重視。因復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性的特點(diǎn)，已成為軍事工業(yè)的一支主力軍，復(fù)合材料技術(shù)是發(fā)展高技術(shù)武器的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代精良武器裝備的關(guān)鍵。目前軍用復(fù)合材料正向高功能化、超高能化、復(fù)合輕量和智能化的方向發(fā)展，加速?gòu)?fù)合材料在航空工業(yè)、航天工業(yè)、兵器工業(yè)和艦船工業(yè)中的應(yīng)用是打贏現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的有力保障。

復(fù)合材料已經(jīng)在航空航天工業(yè)以及各種武器裝備上得到了廣泛地應(yīng)用。隨著復(fù)合材料技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用的結(jié)構(gòu)部件已由次承力件發(fā)展到主承力件，而巳應(yīng)用面逐步擴(kuò)大。先進(jìn)復(fù)合材料已成功地應(yīng)用在F－－

16、F－－

18、“幻影”2000等軍用飛機(jī)、“民兵”、“三叉戟”、“株儒”等戰(zhàn)略導(dǎo)彈，以及M—L、T—72、“豹”－－Ⅱ等坦克上，并取得了良好的效果。為進(jìn)一步推動(dòng)復(fù)合材料在武器裝備上的應(yīng)用，美國(guó)正在實(shí)施“先進(jìn)設(shè)計(jì)復(fù)合材料飛機(jī)”計(jì)劃，預(yù)計(jì)復(fù)合材料將占飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的68.5％，并使整個(gè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕35％。隱形材料是特種功能復(fù)合材料的重要發(fā)展方向。

功能復(fù)合材料在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用功能復(fù)合材料是指除力學(xué)性能以外還提供其他物理性能并包括化學(xué)和生物性能的復(fù)合材料。功能復(fù)合材料設(shè)計(jì)自由度大，按功能一多功能一機(jī)敏一智能的形式逐步升級(jí)。功能復(fù)合材料將具有電、聲、光、熱、磁特性的材料，按不同的應(yīng)用進(jìn)行組合匹配，得到不僅保持原有特性，還產(chǎn)生一些新特性或具有比原來(lái)更優(yōu)越特性的材料。現(xiàn)代化高技術(shù)常規(guī)戰(zhàn)爭(zhēng)極大地提高了武器的對(duì)抗性、精確性，未來(lái)的智能武器、隱形武器、電子戰(zhàn)武器、激光武器以及新概念軟殺傷武器等的設(shè)防、跟蹤，使功能材料成為關(guān)鍵技術(shù)。目前，功能復(fù)合材料涉及面寬，下面就軍事領(lǐng)域較常用的功能復(fù)合材料做一簡(jiǎn)單介紹。

隱身材料

隱身材料是實(shí)現(xiàn)武器隱身的物質(zhì)基礎(chǔ)。武器裝備如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等使用隱身材料后，可大大減少自身的信號(hào)特征，提高生存能力。聲隱身材料包括消聲材料、隔聲材料、吸聲材料及消聲、隔聲、吸聲的復(fù)合體，主要用于新一代潛艇。雷達(dá)隱身材料能吸收雷達(dá)波，使反射波減弱甚至不反射雷達(dá)波，從而達(dá)到隱身的目的。另外，一些由硅、碳、硼、玻璃纖維，以及某些陶瓷與有機(jī)聚合物構(gòu)成的復(fù)合材料，有很高的機(jī)械強(qiáng)度，可用于制作部分結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)蒙皮、雷達(dá)天線罩等，同時(shí)又具有隱身功能。紅外隱身材料主要用于車輛、艦艇、軍用飛機(jī)及其他軍用設(shè)施，使這些裝備和設(shè)施的紅外輻射與背景基本達(dá)到一致，敵人的紅外探測(cè)器難以分辨。用鋁粉及含有二價(jià)鐵離子的材料作為填充料，加到能透過紅外線的粘結(jié)劑中，可構(gòu)成紅外隱身涂料。可見光隱身材料通常由鋁粉、多金屬氧化物粉和有機(jī)物復(fù)合而成，或由摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，可形成與背景顏色相匹配的迷彩圖案，滿足可見光隱身的要求。激光隱身材料用來(lái)對(duì)抗激光制導(dǎo)武器、激光雷達(dá)和激光測(cè)距機(jī)，要求這些材料對(duì)激光的反射率低可吸收率高。對(duì)隱身材料來(lái)說，對(duì)某種探測(cè)手段的隱身性能好，往往對(duì)另一種探測(cè)手段的隱身性能就不好，即隱身材料的相容性問題。為解決這一問題，研制了兼容型隱身材料，如雷達(dá)波、紅外兼容隱身材料，紅外、激光兼容隱身材料，雷達(dá)波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料，這是當(dāng)前隱身材料的發(fā)展方向。

應(yīng)用于隱身的現(xiàn)代隱身技術(shù)，除了熱紅外線和自身電磁隱身外，主要使用新型吸收波材料，即在飛機(jī)表面涂抹能大量吸收雷達(dá)波的新型介質(zhì)材料，將雷達(dá)電磁波吸收，使雷達(dá)無(wú)法發(fā)現(xiàn)，納米復(fù)合材料是隱身吸波材料研究的重要方向。為應(yīng)付不同雷達(dá)的不同工作方式，現(xiàn)在的隱身飛機(jī)已經(jīng)開始有選擇地使用吸收材料。目前，美、英等國(guó)正進(jìn)行主動(dòng)抵消技術(shù)的研究，即利用吸收材料先吸收大部分雷達(dá)波，剩下的少量的反射波再利用主動(dòng)抵消技術(shù)將其全部抵消，雷達(dá)就會(huì)完全失去作用。美國(guó)的F一¨7戰(zhàn)斗機(jī)采用6種吸波材料，機(jī)身機(jī)翼和V型垂尾外表面貼吸波薄板或鐵氧體復(fù)合涂層，起到很好的隱身效果，在1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中出動(dòng)1000多架次而無(wú)一受損，在國(guó)際上引起了極大的反響，可見隱身材料在高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位。

隱形材料可以吸收大量的雷達(dá)波信號(hào)，從而達(dá)到防探測(cè)的目的。它可以涂復(fù)在飛行器外表上，也可作為飛行器的蒙皮構(gòu)件。好的吸波材料可以吸收雷達(dá)波99％以上的能量。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中使用的F—L17A隱形飛機(jī)，除了具有良好的隱形外形和進(jìn)氣道設(shè)計(jì)外，主要是涂復(fù)了良好吸波材料。美國(guó)最新研制的新一代戰(zhàn)斗機(jī)F－－22，也大量采用丁吸波材料，因而具有良好的隱形性能。

軍用新材料是軍用高技術(shù)的基礎(chǔ)，誰(shuí)能更快地開發(fā)和應(yīng)用具有特定性能的新材料，誰(shuí)就擁有最強(qiáng)大的技術(shù)潛力。因此世界各國(guó)軍事部門都把軍用新材料的研究開發(fā)放在特殊的地位，各國(guó)的軍用高技術(shù)計(jì)劃無(wú)不以新材料作為其重要的內(nèi)容之。

智能材料

智能材料是把傳感器、致動(dòng)器、光電器件和微型處理機(jī)等埋在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，具有感知周圍環(huán)境變化，針對(duì)這種變化具有自診斷功能、自適應(yīng)功能、自修復(fù)自愈合功能，且具有自決策功能的復(fù)合材料。智能材料成為當(dāng)前研究的新熱點(diǎn)。飛機(jī)上采用的智能結(jié)構(gòu)是由各種智能材料制成的傳感元件、處理元件和驅(qū)動(dòng)元件組成的，而這3個(gè)組成部分相當(dāng)于人的神經(jīng)、大腦和肌肉。格魯曼公司將光導(dǎo)纖維埋人樹脂基復(fù)合材料制成機(jī)翼以提高飛機(jī)效率，這些光導(dǎo)纖維能像神經(jīng)那樣感知機(jī)翼上因氣候條件變化而引起的壓力變化，根據(jù)光傳輸信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)出指令，通過驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)機(jī)翼前緣和后線自行彎曲。驅(qū)動(dòng)可通過電流由壓電陶瓷變形來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可通過磁場(chǎng)由磁致伸縮材料變形來(lái)實(shí)現(xiàn)，或通過加熱由形狀記憶合金發(fā)生位移來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可應(yīng)用于無(wú)人飛機(jī)上。在磁致伸縮材料中，鐵稀土合金具有最大的磁致伸縮效應(yīng)。智能材料壓電陶瓷制成的傳感器和驅(qū)動(dòng)器可解決機(jī)翼和尾翼的顫振問題，例如F／A—JSE／F垂尾的振動(dòng)試驗(yàn)表明，振動(dòng)減少了8O。

智能材料還將在其他領(lǐng)域發(fā)揮它的聰明才智，例如美國(guó)正在制造一種小型智能炸彈?？墒挂患苤匦娃Z炸機(jī)同時(shí)精確攻擊數(shù)百個(gè)獨(dú)立目標(biāo)，還準(zhǔn)備給這種炸彈裝上智能引信，巧妙地做到“不見目標(biāo)不拉弦”。在地面作戰(zhàn)中，若要使坦克不被擊中，除提高機(jī)動(dòng)性能外。更重要的是發(fā)展“主動(dòng)裝甲”，即能預(yù)先識(shí)別目標(biāo)。并利用誘餌觸發(fā)和物理摧毀方法，破壞來(lái)襲兵器的由復(fù)合材料制成的合成系統(tǒng)，即在復(fù)合裝甲中引入敏感、傳感、微電子等材料和技術(shù)而構(gòu)成的多功能智能材料系統(tǒng)。將新的控爆材料，輕質(zhì)多孔隔熱、隔音、防火與防沖擊材料用于坦克裝甲車輛，就可以保證這些車輛中彈后能繼續(xù)戰(zhàn)斗。總之，智能材料雖然尚處于早期開發(fā)階段，但正孕育著新的突破和大的發(fā)展。設(shè)計(jì)和合成智能材料需要解決許多關(guān)鍵技術(shù)問題，智能材料這一復(fù)雜體系的材料復(fù)合應(yīng)能仿照生物模型，確保在設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)層次上將多種功能集于一體，建立起傳感、驅(qū)動(dòng)和控制網(wǎng)絡(luò)，通過建立數(shù)學(xué)或力學(xué)模型，進(jìn)一步優(yōu)化。

軍用復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性

復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、人造衛(wèi)星和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。但復(fù)合材料的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，它涉及環(huán)境載荷、設(shè)計(jì)要求、材料選材、成型方法及工藝過程、力學(xué)分析、檢驗(yàn)測(cè)試、維護(hù)與修補(bǔ)、安全性、可靠性及成本等諸多因素。對(duì)于飛機(jī)、火箭等軍用材料減輕結(jié)構(gòu)重量、提高有效載荷是設(shè)計(jì)者追求的永恒主題。材料的設(shè)計(jì)應(yīng)從最大限度的安全性、可靠性出發(fā)來(lái)考慮經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，同時(shí)材料的選擇應(yīng)該滿足復(fù)合材料設(shè)計(jì)中所提出的要求，符合軍事工業(yè)領(lǐng)域的規(guī)范和要求；在設(shè)計(jì)軍用復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)時(shí)，必須進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)工作，了解并掌握復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)在靜載荷、動(dòng)載荷、疲勞載荷及沖擊載荷作用下，在室溫、高溫、低溫、濕熱、輻射和腐蝕等不同使用環(huán)境下的各種重要性能數(shù)據(jù)，為軍用復(fù)合材料的設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)。在兵器高技術(shù)的迅速發(fā)展過程中，先進(jìn)軍用復(fù)合材料是國(guó)際兵器高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，應(yīng)是多種學(xué)科的綜合，復(fù)合材料整體化、優(yōu)選化、智能化是未來(lái)高技術(shù)兵器發(fā)展的必然趨勢(shì)。軍用復(fù)合材料正向著低成本、高性能、多功能和智能化方向發(fā)展，在未來(lái)的軍事高技術(shù)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，并具有十分良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

復(fù)合材料在軍用舟橋裝備中的應(yīng)用

戰(zhàn)時(shí)為了保障部隊(duì)及兵器的高速機(jī)動(dòng), 維持前 線和后方的交通暢通, 保證軍事物資的順利補(bǔ)給, 舟 橋裝備對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)有決定性的作用。浮橋結(jié)合、架設(shè)迅 速, 便于撤收和隨軍轉(zhuǎn)移。它受河流深度、河床地形 和土壤性質(zhì)等地理特征的影響小, 具有固定橋腳橋 梁無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。按照戰(zhàn)術(shù)要求, 還可以靈活地 使用橋腳舟拼組成門橋?qū)嵤┒珊印Ｋm用于寬大江 河和復(fù)雜的水文環(huán)境[ 1]?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍用舟橋有很 高的技術(shù)要求: 具有足夠的承載能力。現(xiàn)代武器 裝備, 尤其是坦克和自行火炮等主戰(zhàn)兵器, 重量都日 益增加。戰(zhàn)場(chǎng)物資消耗量大, 補(bǔ)給物資的運(yùn)輸任務(wù) 極其繁重?？焖偌軜颉２筷?duì)的快速前進(jìn)往往是爭(zhēng) 分奪秒, 因此要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 技術(shù)難度低, 以簡(jiǎn)化作 業(yè)過程。!機(jī)動(dòng)性好。關(guān)鍵在于減輕舟橋器材的自 重, 這往往與承載能力的要求相矛盾。?有足夠的 抗毀傷能力。戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣, 所用材料對(duì)火燒及震 動(dòng)應(yīng)有抵抗力, 橋腳舟具有良好的抗沉性, 結(jié)構(gòu)能經(jīng) 受局部破壞。舟橋裝備適用復(fù)合材料

我軍的舟橋裝備, 包括帶式舟橋、橋腳分置式舟 橋以及輕型渡河器材(沖鋒舟和汽艇等), 幾乎全部 采用鋼材。鋼材的優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)度高, 塑性和韌性好, 彈性模量高, 各向受力均勻, 性能可靠, 設(shè)計(jì)計(jì)算理 論成熟。在舟橋裝備的使用中, 鋼材也暴露出許多 突出的缺點(diǎn)。比如重量大, 嚴(yán)重影響裝備的機(jī)動(dòng)性 能和戰(zhàn)場(chǎng)架設(shè)速度, 耐腐蝕性差, 維修保養(yǎng)費(fèi)用高 等。復(fù)合材料在舟橋裝備中的應(yīng)用已開始起步。其 主要優(yōu)點(diǎn)是比強(qiáng)度高, 可在保證承載能力的前提下 降低裝備自重, 運(yùn)輸架設(shè)輕便, 因而有利于提高機(jī)動(dòng) 性能和架設(shè)速度等技術(shù)指標(biāo)。它的可設(shè)計(jì)性好, 能 夠按照結(jié)構(gòu)的受力要求, 通過選擇組分和結(jié)構(gòu)選型 實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì), 滿足軍事裝備的苛刻要求。戰(zhàn)時(shí)軍 用浮橋通載頻繁, 工況復(fù)雜, 隨時(shí)可能遭受爆炸產(chǎn)生 的沖擊破壞作用。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可吸收一定的 沖擊能量, 減震性能和疲勞強(qiáng)度好[ 2]。另一突出優(yōu) 點(diǎn)是耐腐蝕, 可適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境, 在化工建筑和 永久性地下(水下)工程中表現(xiàn)優(yōu)秀[ 3]。舟橋裝備使 用復(fù)合材料能大大增強(qiáng)抗腐蝕性能, 簡(jiǎn)化維修保養(yǎng), 延長(zhǎng)使用壽命, 在全壽命期內(nèi)具有較好的經(jīng)濟(jì)性 能[ 4]。

由此可見, 復(fù)合材料在舟橋裝備中的應(yīng)用乃大 勢(shì)所趨?？v觀現(xiàn)有研究工作, 在適用于舟橋裝備的 復(fù)合材料中討論最多的有兩種, 玻璃鋼和泡沫塑料。玻璃鋼用做結(jié)構(gòu)材料;泡沫塑料用做飄浮材料, 以提 供浮力。21

玻璃鋼

玻璃鋼在軍事工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛, 已經(jīng)成功 用于制造飛機(jī)和導(dǎo)彈上的受力結(jié)構(gòu)件。實(shí)際上, 在 二戰(zhàn)期間發(fā)明玻璃鋼后, 最早的應(yīng)用就是軍事工業(yè)。全玻璃鋼的偵察艇、登陸艇、掃雷艇早已經(jīng)問世, 并 已造出1000t 級(jí)的玻璃鋼艦艇。1982 年, 北京密云 縣建成一座玻璃鋼蜂窩箱梁公路橋, 跨徑20.7m, 寬 9.2m, 載重80t 左右[ 5]。玻璃鋼在造船和橋梁方面 的應(yīng)用是玻璃鋼適用于舟橋裝備的有利佐證, 并可 為其提供設(shè)計(jì)參考。玻璃鋼的主要缺點(diǎn)在于抗沖擊 性能不足, 在潮濕環(huán)境中易產(chǎn)生老化, 必須采取一定 的表面防護(hù)措施, 才能應(yīng)用于舟橋裝備。目前普遍 采用有機(jī)復(fù)合涂層。研究表明, 表面防護(hù)層能較大 增強(qiáng)復(fù)合材料的耐環(huán)境老化能力和抵抗外力對(duì)表面 的劃傷。軍用裝備特別關(guān)注玻璃鋼的防火性能, 建 筑工業(yè)有類似的要求[ 6] , 這一難點(diǎn)已基本解決。玻 璃鋼的工藝方法成熟, 成型簡(jiǎn)單方便, 易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 和自動(dòng)化生產(chǎn), 制造成本低, 生產(chǎn)周期短。22

泡沫塑料

以聚氨酯為代表的泡沫塑料, 密度小, 能提供大 的漂浮力, 是理想的漂浮材料。它們的比強(qiáng)度高, 生 產(chǎn)工藝成熟, 發(fā)泡方法簡(jiǎn)單實(shí)用, 成型方便, 廣泛使 用于漂浮、救生和打撈裝置。美軍曾用泡沫塑料制 成靶船, 可供射手連續(xù)射擊而不沉沒。聚氨酯泡沫 2002年7月玻璃鋼/ 復(fù)合材料45 FRP/ CM

2002No.4 塑料的化學(xué)穩(wěn)定性好, 能耐多種有機(jī)溶劑, 若帶有致 密的保護(hù)表皮層, 則對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)。實(shí) 踐證明, 其性能經(jīng)得住較長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。此外, 泡沫 塑料制品的適應(yīng)性強(qiáng), 可通過改變?cè)虾驼{(diào)整配方 得到不同特性的產(chǎn)品, 經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良[ 3]。

泡沫塑料的力學(xué)性能與泡孔特性有密切關(guān)系。漂浮器材使用的泡沫塑料均為閉孔結(jié)構(gòu), 泡孔具有 單胞性。每個(gè)泡孔都是一個(gè)獨(dú)立的漂浮元件, 刺破 或打穿時(shí)對(duì)整體的漂浮性能影響甚微。漂浮用泡沫 塑料的密度較小, 而表面強(qiáng)度往往偏低。這一缺陷 有兩種解決方法:

在材料表面覆蓋一層玻璃纖維 增強(qiáng)樹脂;利用特殊發(fā)泡工藝在高強(qiáng)度蒙皮中整 體成型。兩種方法的增強(qiáng)效果都很好。泡沫塑料的 另一重要指標(biāo)是阻燃性能, 對(duì)于軍事裝備尤為重要。它應(yīng)具有不易著火, 火焰?zhèn)鞑バ孕? 發(fā)煙量少, 燃燒 時(shí)生成的有害氣體少等特性。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料 在加入阻燃劑后, 可較好的滿足阻燃性要求。應(yīng)用實(shí)例

(1)網(wǎng)架實(shí)心舟。目前軍用舟橋器材的橋腳舟 均為鋼結(jié)構(gòu)形式, 因自重受到嚴(yán)格限制, 大多數(shù)制式 單舟內(nèi)部未設(shè)水密隔艙。當(dāng)結(jié)構(gòu)受到局部破壞時(shí), 鋼結(jié)構(gòu)空心舟體的抗沉性能很差, 難以滿足戰(zhàn)時(shí)裝 備抗毀傷能力要求。鋼結(jié)構(gòu)舟體的使用壽命因腐蝕 問題受到嚴(yán)重影響, 除銹防腐的保養(yǎng)工作耗費(fèi)大量 的人力物力。考慮到復(fù)合材料的諸多優(yōu)點(diǎn), 若用輕 質(zhì)復(fù)合材料制成實(shí)心舟體, 則可在相當(dāng)程度上改進(jìn) 其使用性能。網(wǎng)架作為新型受力結(jié)構(gòu)在承載時(shí)內(nèi)力 分布更為合理。其分析理論和設(shè)計(jì)制造方法日臻成 熟。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展, 泡沫塑料的密度、強(qiáng)度、阻燃和耐老化等性能已具備用于制作承重橋腳舟的 條件。因此, 可以采用以復(fù)合材料管材網(wǎng)架作為受 力結(jié)構(gòu), 并在內(nèi)部填充發(fā)泡材料作為軍用舟橋器材 的舟體(簡(jiǎn)稱網(wǎng)架實(shí)心舟)[ 4]。網(wǎng)架實(shí)心舟的承載能 力與相同尺寸的鋼結(jié)構(gòu)橋腳舟大致相當(dāng), 對(duì)現(xiàn)有舟 橋裝備配套器材基本無(wú)需改動(dòng), 卻具有鋼質(zhì)空心舟 無(wú)法比擬的抗沉性能和耐腐蝕性能, 而且自重較輕, 使用壽命更長(zhǎng)。與鋼舟相比, 網(wǎng)架實(shí)心舟的制作無(wú) 需復(fù)雜的工藝流程, 生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單高效。遵循#平戰(zhàn) 結(jié)合?的思想, 可以在平時(shí)儲(chǔ)存制作網(wǎng)架實(shí)心舟所需 的桿件和球節(jié)點(diǎn), 戰(zhàn)時(shí)再快速組裝生產(chǎn)。如此即可 節(jié)約橋腳舟的貯存場(chǎng)地和費(fèi)用, 免去平時(shí)的保養(yǎng)維 護(hù)工作, 延長(zhǎng)裝備的使用壽命。

(2)門橋增浮材料。門橋是武器裝備渡河的主 要方式之一。由于大量主戰(zhàn)兵器的噸位顯著增加, 部分級(jí)別的制式門橋噸位偏低, 因此迫切需要研制 出相應(yīng)器材, 能在不改變門橋原有結(jié)構(gòu)、不影響原有 操作的前提下快速提高門橋的承載力并適當(dāng)提高其 抗沉性。用泡沫塑料制成浮塊單元, 作為增浮器材 通過適當(dāng)方式加掛于門橋橋腳舟舷外, 即可達(dá)到提 高門橋承載力的目的。增浮器材的應(yīng)用方便靈活, 無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的舟體做任何改動(dòng), 也不影響拼組和結(jié) 合漕渡門橋的其他操作, 而且較好地滿足了浮性、穩(wěn) 性和拖航性等方面的要求。泡沫塑料浮塊上的連接 結(jié)構(gòu)適用于浮塊之間的相互連接, 因此可根據(jù)需要 將浮塊單獨(dú)拼組為渡人浮筏、輕型浮橋和渡送輕型 車輛的浮筏, 達(dá)到了一物多用的目的[ 7]。泡沫塑料 價(jià)格低廉, 生產(chǎn)工藝成熟, 提高舟橋裝備承載力的效 果顯著[ 8] , 免去了研制新型裝備的繁瑣過程和巨額 費(fèi)用, 體現(xiàn)了復(fù)合材料優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性能。

(3)軍用船艇。玻璃鋼船體自重輕, 可增加有效 裝載, 減少阻力, 增加航速, 節(jié)省燃料, 提高經(jīng)濟(jì)效 益。復(fù)合材料不同于金屬材料, 它是在制造材料的 過程中即形成構(gòu)件, 免去了鋼材所需的復(fù)雜加工工 藝, 可設(shè)計(jì)性好, 加工成型方便, 尤其受船舶工業(yè)的 歡迎。玻璃鋼具有良好的抗磁、隔音、電絕緣性能和 不反射雷達(dá)波等特點(diǎn), 特別適合軍事裝備, 廣泛用于 掃雷艇和巡邏艇等[ 8]。玻璃鋼船艇的制造已不存在 任何實(shí)質(zhì)性的問題, 開發(fā)重點(diǎn)是如何在性能與穩(wěn)定 性方面、經(jīng)濟(jì)與安全方面取得優(yōu)化協(xié)調(diào)[ 9]。秦皇島 玻璃鋼廠曾生產(chǎn)過班用沖鋒舟, 但仍處于試生產(chǎn)階 段, 與定型生產(chǎn)和大量裝備部隊(duì)的要求尚有差距。結(jié)束語(yǔ)

復(fù)合材料用于軍事裝備的優(yōu)異性能是毋庸置疑 的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮, 其應(yīng)用大有前途。發(fā)展復(fù)合材料 并不是要丟棄傳統(tǒng)材料。傳統(tǒng)材料的應(yīng)用已有數(shù)百 年的歷史, 它有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì), 短期內(nèi)不可能被完 全代替。近年來(lái), 傳統(tǒng)材料領(lǐng)域在積極發(fā)展新工藝、新理論, 以充分發(fā)掘材料性能的潛力。應(yīng)用復(fù)合材 料時(shí)應(yīng)考慮與傳統(tǒng)材料的混合使用, 仔細(xì)研究它們 的連接方式, 求得性能的最佳結(jié)合。參考文獻(xiàn)

洪修和.浮橋結(jié)構(gòu)與計(jì)算.南京: 解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué) 院, 1982 2

崔金泰.航空工程材料學(xué).北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 1990 3

錢志屏.泡沫塑料[ M].北京: 中國(guó)石化出版社, 1998 新材料在軍事工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展

合作單位－西南證券研發(fā)中心

王鋒

一

前言

新材料，又稱先進(jìn)材料（Advanced Materials），是指新近研究成功的和正在研制中的具有優(yōu)異特性和功能，能滿足高技術(shù)需求的新型材料。人類歷史的發(fā)展表明，材料是社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，而新材料則是社會(huì)進(jìn)步的里程碑。

材料技術(shù)一直是世界各國(guó)科技發(fā)展規(guī)劃之中的一個(gè)十分重要的領(lǐng)域，它與信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)一起，被公認(rèn)為是當(dāng)今社會(huì)及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)總攬人類全局的高技術(shù)。材料高技術(shù)還是支撐當(dāng)今人類文明的現(xiàn)代工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，也是一個(gè)國(guó)家國(guó)防力量最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。國(guó)防工業(yè)往往是新材料技術(shù)成果的優(yōu)先使用者，新材料技術(shù)的研究和開發(fā)對(duì)國(guó)防工業(yè)和武器裝備的發(fā)展起著決定性的作用。二

軍用新材料的戰(zhàn)略意義

軍用新材料是新一代武器裝備的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)今世界軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。而軍用新材料技術(shù)則是用于軍事領(lǐng)域的新材料技術(shù)，是現(xiàn)代精良武器裝備的關(guān)鍵，是軍用高技術(shù)的重要組成部分。世界各國(guó)對(duì)軍用新材料技術(shù)的發(fā)展給予了高度重視，加速發(fā)展軍用新材料技術(shù)是保持軍事領(lǐng)先的重要前提。

三

軍用新材料的現(xiàn)狀與發(fā)展

軍用新材料按其用途可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類，主要應(yīng)用于航空工業(yè)、航天工業(yè)、兵器工業(yè)和船艦工業(yè)中。

軍用結(jié)構(gòu)材料

1.1

鋁合金

鋁合金一直是軍事工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料。鋁合金具有密度低、強(qiáng)度高、加工性能好等特點(diǎn)，作為結(jié)構(gòu)材料，因其加工性能優(yōu)良，可制成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發(fā)揮材料的潛力，提高構(gòu)件剛、強(qiáng)度。所以，鋁合金是武器輕量化首選的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

鋁合金在航空工業(yè)中主要用于制造飛機(jī)的蒙皮、隔框、長(zhǎng)梁和珩條等；在航天工業(yè)中，鋁合金是運(yùn)載火箭和宇宙飛行器結(jié)構(gòu)件的重要材料，在兵器領(lǐng)域，鋁合金已成功地用于步兵戰(zhàn)車和裝甲運(yùn)輸車上，最近研制的榴彈炮炮架也大量采用了新型鋁合金材料。

近年來(lái)，鋁合金在航空航天業(yè)中的用量有所減少，但它仍是軍事工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料之一。鋁合金的發(fā)展趨勢(shì)是追求高純、高強(qiáng)、高韌和耐高溫，在軍事工業(yè)中應(yīng)用的鋁合金主要有鋁鋰合金、鋁銅合金（2000系列）和鋁鋅鎂合金（7000系列）。

新型鋁鋰合金應(yīng)用于航空工業(yè)中，預(yù)測(cè)飛機(jī)重量將下降8~15%；鋁鋰合金同樣也將成為航天飛行器和薄壁導(dǎo)彈殼體的候選結(jié)構(gòu)材料。隨著航空航天業(yè)的迅速發(fā)展，鋁鋰合金的研究重點(diǎn)仍然是解決厚度方向的韌性差和降低成本的問題。

1.2

鈦合金

鈦合金具有較高的抗拉強(qiáng)度（441~1470兆帕），較低的密度（4.5g/cm3），優(yōu)良的抗腐蝕性能和在300~550oC溫度下有一定的高溫持久強(qiáng)度和很好的低溫沖擊韌性，是一種理想的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。鈦合金具有超塑性的功能特點(diǎn)，采用超塑成形－擴(kuò)散連接技術(shù)，可以以很少的能量消耗和材料消耗將合金制成形狀復(fù)雜和尺寸精密的制品。

鈦合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用主要是制作飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)件、起落架、支撐梁、發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、葉片和接頭等；在航天工業(yè)中，鈦合金主要用來(lái)制作承力構(gòu)件、框架、氣瓶、壓力容器、渦輪泵殼、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及噴管等零部件。50年代初，在一些軍用飛機(jī)上開始使用工業(yè)純鈦制造后機(jī)身的隔熱板、機(jī)尾罩、減速板等結(jié)構(gòu)件；60年代，鈦合金在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用擴(kuò)大到襟翼滑軋、承力隔框、起落架梁等主要受力結(jié)構(gòu)中；70年代以來(lái)，鈦合金在軍用飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量迅速增加，從戰(zhàn)斗機(jī)擴(kuò)大到軍用大型轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)，它在F14和F15飛機(jī)上的用量占結(jié)構(gòu)重量的25%，在F100和TF39發(fā)動(dòng)機(jī)上的用量分別達(dá)到25%和33%；80年代以后，鈦合金材料和工藝技術(shù)達(dá)到了進(jìn)一步發(fā)展，一架B1B飛機(jī)需要90402公斤鈦材?，F(xiàn)有的航空航天用鈦合金中，應(yīng)用最廣泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合金。近年來(lái)，西方和俄羅斯相繼研究出兩種新型鈦合金，它們分別是高強(qiáng)高韌可焊及成形性良好的鈦合金和高溫高強(qiáng)阻燃鈦合金，這兩種先進(jìn)鈦合金在未來(lái)的航空航天業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景。

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展，陸軍部隊(duì)需求具有威力大、射程遠(yuǎn)、精度高、有快速反應(yīng)能力的多功能的先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)。先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是新材料技術(shù)。自行火炮炮塔、構(gòu)件、輕金屬裝甲車用材料的輕量化是武器發(fā)展的必然趨勢(shì)。在保證動(dòng)態(tài)與防護(hù)的前提下，鈦合金在陸軍武器上有著廣泛的應(yīng)用。155火炮制退器采用鈦合金后不僅可以減輕重量，還可以減少火炮身管因重力引起的變形，有效地提高了射擊精度；在主戰(zhàn)坦克及直升機(jī)－反坦克多用途導(dǎo)彈上的一些形狀復(fù)雜的構(gòu)件可用鈦合金制造，這既能滿足產(chǎn)品的性能要求又可減少部件的加工費(fèi)用。

在過去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，鈦合金由于制造成本昂貴，應(yīng)用受到了極大的限制。近年來(lái)，世界各國(guó)正在積極開發(fā)低成本的鈦合金，在降低成本的同時(shí)，還要提高鈦合金的性能。在我國(guó)，鈦合金的制造成本還比較高，隨著鈦合金用量的逐漸增大，尋求較低的制造成本是發(fā)展鈦合金的必然趨勢(shì)。圖1為鈦合金、鋁合金和鋼的強(qiáng)度對(duì)比。

MPa

圖1 鈦合金、鋁合金和鋼的強(qiáng)度對(duì)比

1.3

復(fù)合材料

先進(jìn)復(fù)合材料是比通用復(fù)合材料有更高綜合性能的新型材料，它包括樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料和碳基復(fù)合材料等，它在軍事工業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。先進(jìn)復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、高的比模量、耐燒蝕、抗侵蝕、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隱身、抗高速撞擊等一系列優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)防工業(yè)發(fā)展中最重要的一類工程材料。

1.3.1

樹脂基復(fù)合材料

樹脂基復(fù)合材料具有良好的成形工藝性、高的比強(qiáng)度、高的比模量、低的密度、抗疲勞性、減震性、耐化學(xué)腐蝕性、良好的介電性能、較低的熱導(dǎo)率等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事工業(yè)中。樹脂基復(fù)合材料可分為熱固性和熱塑性兩類。熱固性樹脂基復(fù)合材料是以各種熱固性樹脂為基體，加入各種增強(qiáng)纖維復(fù)合而成的一類復(fù)合材料；而熱塑性樹脂則是一類線性高分子化合物，它可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時(shí)軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后硬化成為固體。樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能，制備工藝容易實(shí)現(xiàn)，原料豐富。在航空工業(yè)中，樹脂基復(fù)合材料用于制造飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身、鴨翼、平尾和發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道；在航天領(lǐng)域，樹脂基復(fù)合材料不僅是方向舵、雷達(dá)、進(jìn)氣道的重要材料，而且可以制造固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的絕熱殼體，也可用作發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的燒蝕防熱材料。近年來(lái)研制的新型氰酸樹脂復(fù)合材料具有耐濕性強(qiáng)，微波介電性能佳，尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于制作宇航結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)的主次承力結(jié)構(gòu)件和雷達(dá)天線罩。

1.3.2

金屬基復(fù)合材料

金屬基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、高的比模量、良好的高溫性能、低的熱膨脹系數(shù)、良好的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性在軍事工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鋁、鎂、鈦是金屬基復(fù)合材料的主要基體，而增強(qiáng)材料一般可分為纖維、顆粒和晶須三類，其中顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料已進(jìn)入型號(hào)驗(yàn)證，如用于F－16戰(zhàn)斗機(jī)作為腹鰭代替鋁合金，其剛度和壽命大幅度提高。碳纖維增強(qiáng)鋁、鎂基復(fù)合材料在具有高比強(qiáng)度的同時(shí)，還有接近于零的熱膨脹系數(shù)和良好的尺寸穩(wěn)定性，成功地用于制作人造衛(wèi)星支架、L頻帶平面天線、空間望遠(yuǎn)鏡、人造衛(wèi)星拋物面天線等；碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有良好的高溫性能和抗磨損的特點(diǎn)，可用于制作火箭、導(dǎo)彈構(gòu)件，紅外及激光制導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)件，精密航空電子器件等；碳化硅纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料具有良好的耐高溫和抗氧化性能，是高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)的理想結(jié)構(gòu)材料，目前已進(jìn)入先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的試車階段。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，金屬基復(fù)合材料可用于大口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托，反直升機(jī) / 反坦克多用途導(dǎo)彈固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等零部件，以此來(lái)減輕戰(zhàn)斗部重量，提高作戰(zhàn)能力。

1.3.3

陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料是以纖維、晶須或顆粒為增強(qiáng)體，與陶瓷基體通過一定的復(fù)合工藝結(jié)合在一起組成的材料的總稱，由此可見，陶瓷基復(fù)合材料是在陶瓷基體中引入第二相組元構(gòu)成的多相材料，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成為當(dāng)前材料科學(xué)研究中最為活躍的一個(gè)方面。陶瓷基復(fù)合材料具有密度低、比強(qiáng)度高、熱機(jī)械性能和抗熱震沖擊性能好的特點(diǎn)，是未來(lái)軍事工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵支撐材料之一。陶瓷材料的高溫性能雖好，但其脆性大。改善陶瓷材料脆性的方法包括相變?cè)鲰g、微裂紋增韌、彌散金屬增韌和連續(xù)纖維增韌等。陶瓷基復(fù)合材料主要用于制作飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴閥，它在提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。

1.3.4

碳－碳復(fù)合材料

碳－碳復(fù)合材料是由碳纖維增強(qiáng)劑與碳基體組成的復(fù)合材料。碳－碳復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、抗熱震性好、耐燒蝕性強(qiáng)、性能可設(shè)計(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn)。碳－碳復(fù)合材料的發(fā)展是和航空航天技術(shù)所提出的苛刻要求緊密相關(guān)。80年代以來(lái)，碳－碳復(fù)合材料的研究進(jìn)入了提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用的階段。在軍事工業(yè)中，碳－碳復(fù)合材料最引人注目的應(yīng)用是航天飛機(jī)的抗氧化碳－碳鼻錐帽和機(jī)翼前緣，用量最大的碳－碳產(chǎn)品是超音速飛機(jī)的剎車片。碳－碳復(fù)合材料在宇航方面主要用作燒蝕材料和熱結(jié)構(gòu)材料，具體而言，它是用作洲際導(dǎo)彈彈頭的鼻錐帽、固體火箭噴管和航天飛機(jī)的機(jī)翼前緣。目前先進(jìn)的碳－碳噴管材料密度為1.87~1.97克/厘米3，環(huán)向拉伸強(qiáng)度為75~115兆帕。近期研制的遠(yuǎn)程洲際導(dǎo)彈端頭帽幾乎都采用了碳－碳復(fù)合材料。

隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)裝載質(zhì)量不斷增加，飛行著陸速度不斷提高，對(duì)飛機(jī)的緊急制動(dòng)提出了更高的要求。碳－碳復(fù)合材料質(zhì)量輕、耐高溫、吸收能量大、摩擦性能好，用它制作剎車片廣泛用于高速軍用飛機(jī)中。

1.4

超高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高溫合金

超高強(qiáng)度鋼是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別超過1200兆帕和1400兆帕的鋼，它是為了滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)上要求高比強(qiáng)度的材料而研究和開發(fā)的。超高強(qiáng)度鋼大量用于制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，飛機(jī)機(jī)身骨架、蒙皮和著陸部件以及高壓容器和一些常規(guī)武器。由于鈦合金和復(fù)合材料在飛機(jī)上應(yīng)用的擴(kuò)大，鋼在飛機(jī)上用量有所減少，但是飛機(jī)上的關(guān)鍵承力構(gòu)件仍采用超高強(qiáng)度鋼制造。目前，在國(guó)際上有代表性的低合金超高強(qiáng)度鋼300M，是典型的飛機(jī)起落架用鋼。此外，低合金超高強(qiáng)度鋼D6AC是典型的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體材料。超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展趨勢(shì)是在保證超高強(qiáng)度的同時(shí)，不斷提高韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力。

高溫合金是航空航天動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵材料。高溫合金是在600~1200oC高溫下能承受一定應(yīng)力并具有抗氧化和抗腐蝕能力的合金，它是航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤的首選材料。按照基體組元的不同，高溫合金分為鐵基、鎳基和鈷基三大類。發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤在60 年代前一直是用鍛造高溫合金制造，典型的牌號(hào)有A286和Inconel 718。70年代，美國(guó)GE公司采用快速凝固粉末Rene95合金制作了CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤，大大增加了它的推重比，使用溫度顯著提高。從此，粉末冶金渦輪盤得以迅速發(fā)展。最近美國(guó)采用噴射沉積快速凝固工藝制造的高溫合金渦輪盤，與粉末高溫合金相比，工序簡(jiǎn)單，成本降低，具有良好的鍛造加工性能，是一種有極大發(fā)展?jié)摿Φ闹苽浼夹g(shù)。圖2為美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)各種材料結(jié)構(gòu)的重量比。

圖2

美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)各種材料結(jié)構(gòu)重量比

1.5

鎢合金

鎢的熔點(diǎn)在金屬中最高，其突出的優(yōu)點(diǎn)是高熔點(diǎn)帶來(lái)材料良好的高溫強(qiáng)度與耐蝕性，在軍事工業(yè)特別是武器制造方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的特性。在兵器工業(yè)中它主要用于制作各種穿甲彈的戰(zhàn)斗部。鎢合金通過粉末預(yù)處理技術(shù)和大變形強(qiáng)化技術(shù)，細(xì)化了材料的晶粒，拉長(zhǎng)了晶粒的取向，以此提高材料的強(qiáng)韌性和侵徹威力。我國(guó)研制的主戰(zhàn)坦克125Ⅱ型穿甲彈鎢芯材料為閱讀全文(24)

第四篇：“班班通”在小學(xué)英語(yǔ)課堂教學(xué)中應(yīng)用講解

“班班通”在小學(xué)英語(yǔ)課堂教學(xué)中應(yīng)用

摘要:“班班通”整合了電腦、交互式電子白板、投影機(jī)等整套教學(xué)設(shè)備, ,打破了“一本書,一支粉筆,一盤磁帶”的傳統(tǒng)英語(yǔ)教學(xué)模式,使抽象的、枯燥的學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化成形象生動(dòng)的、有趣的、可視可聽的動(dòng)感內(nèi)容,它能夠有效地渲染氣氛,創(chuàng)設(shè)情景,它的資源多樣性、內(nèi)容生動(dòng)性,學(xué)習(xí)過程的互動(dòng)性等這些優(yōu)勢(shì),能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力,為我們的小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)開辟了新的天地,給課堂教學(xué)注入了新的生機(jī)和活力。通過班班通在課堂教學(xué)中的使用,我切實(shí)體會(huì)到它是小學(xué)英語(yǔ)課堂教學(xué)的好幫手,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,提高了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率,讓小學(xué)英語(yǔ)課堂隨之“活”了起來(lái)。關(guān)鍵詞:班班通;小學(xué)英語(yǔ)課堂;激發(fā)興趣;提高效率

“班班通”是一個(gè)融合了基礎(chǔ)設(shè)施、軟件資源以及教育教學(xué)整合等內(nèi)容的系統(tǒng)工程。目前在學(xué)術(shù)界和實(shí)踐領(lǐng)域還沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義,中央電教館給出的內(nèi)涵界定為:“班班通”是指學(xué)校每個(gè)班級(jí)里具備與外界進(jìn)行不同層次的信息溝通、信息化資源獲取與利用、終端信息顯示的軟硬件環(huán)境,實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科日常教學(xué)的有效整合,促進(jìn)教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革,最終促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。

“班班通”以其直觀、高效地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容為教學(xué)所用,合理、恰當(dāng)、科學(xué)的運(yùn)用班班通提供的多媒體教學(xué)手段,創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,創(chuàng)設(shè)愉悅的學(xué)習(xí)氛圍,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,突破教材重點(diǎn)、難點(diǎn),發(fā)展學(xué)生思維。能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心,激發(fā)學(xué)生的求知欲,激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)造思維,使他們真正成為學(xué)習(xí)的主人,從而提高學(xué)習(xí)效率。通過近兩年的使用,我認(rèn)為班班通的運(yùn)用給英語(yǔ)教學(xué)帶來(lái)了很多好處。下面我來(lái)談?wù)勗谑褂谩鞍喟嗤ā陛o助教學(xué)的一些體會(huì):

一、利用“班班通”組織教學(xué),激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)英語(yǔ)的興趣。

我們經(jīng)常說:興趣是最好的老師。小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)的對(duì)象是十歲左右的孩子,活潑好動(dòng),注意力難集中,持續(xù)學(xué)習(xí)的能力較差,這是他們的特點(diǎn)。因此,僅靠傳統(tǒng)的“一本書,一支粉筆,一盤磁帶”的教學(xué)模式顯然是小學(xué)生不感興趣的,不符合新課程標(biāo)準(zhǔn)要求的,達(dá)不到有效地教學(xué)與學(xué)習(xí)目的。然而班班通的運(yùn)用,大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)英語(yǔ) 的興趣。在我的日常教學(xué)實(shí)踐中,我是這樣做的:在上課開始的2-3分鐘里,播放一些簡(jiǎn)單生動(dòng)的英文歌曲,或者運(yùn)用簡(jiǎn)單的鼓點(diǎn)旋律將所學(xué)知識(shí)編成小chant,活潑生動(dòng)的flash動(dòng)畫,舒暢動(dòng)感的鼓點(diǎn)旋律一下子就吸引了學(xué)生的注意力,讓他們?cè)诓恢挥X中進(jìn)入到英語(yǔ)學(xué)習(xí)的氛圍中,為一節(jié)新課的學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。有時(shí)候?yàn)榱司徑饩o張的學(xué)習(xí)氣氛,我還會(huì)在上課伊始,播放一些學(xué)生們感興趣的視頻,例如在學(xué)習(xí)B5M6U1 《You can play football well》的時(shí)候,因?yàn)橛泻枚嗤瑢W(xué)對(duì)足球很感興趣,尤其是男孩子,所以我就在講課文的時(shí)候給他們播放了一段世界杯足球比賽的經(jīng)典視頻,視頻的播放既緩解了緊張的學(xué)習(xí)氛圍,又提升了學(xué)習(xí)興趣,還促進(jìn)了孩子們對(duì)足球的了解,整個(gè)課堂充滿著純真的歌聲與笑容。運(yùn)用學(xué)生們喜歡的方式讓整個(gè)課堂變得很和諧,這增強(qiáng)了學(xué)生的求知欲,有利于提升課堂效率。試想,如果沒有“班班通”,僅僅依靠錄音機(jī)或者獨(dú)立的圖片,無(wú)法實(shí)現(xiàn)聲音與動(dòng)畫的同步播放,是不會(huì)取得如此好的效果的,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也難以得到長(zhǎng)期的維護(hù)。

二、運(yùn)用“班班通”教學(xué),調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性,刺激學(xué)生的思維。

布魯姆說:“成功的外語(yǔ)課堂教學(xué)應(yīng)當(dāng)在課內(nèi)創(chuàng)設(shè)更多的情景,讓學(xué)生有機(jī)會(huì)運(yùn)用已學(xué)到的語(yǔ)言材料?！边\(yùn)用班班通教學(xué)可以大大優(yōu)化教學(xué)環(huán)境,促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí),可以使課堂變得生動(dòng)活潑,色彩鮮明,聲情并茂。這就改變了以往在課堂上學(xué)生只能看黑板、聽老師講的單調(diào)模式,為學(xué)生提供豐富多彩的聲、電、光等各種信息,使課堂變得絢麗多彩,使師生之間的信息交流變得豐富而生動(dòng)。例如:在教新標(biāo)準(zhǔn)英語(yǔ)第二冊(cè)“They are cows.”這課時(shí),我首先放一段有關(guān)農(nóng)場(chǎng)景色的錄像:狗、牛、小雞、貓等圖像、并從素材庫(kù)中搜集了它們的叫聲,這樣一下子抓住了學(xué)生的興趣,學(xué)生很快就掌握了本課的單詞。真實(shí)的情景,動(dòng)感的畫面,富于情感的對(duì)話交流,創(chuàng)設(shè)了視聽一體的教學(xué)情景,增強(qiáng)了形象的真實(shí)感,吸引著學(xué)生的注意,極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣,吸引著學(xué)生積極、主動(dòng)地參與到語(yǔ)言實(shí)踐活動(dòng)中來(lái)。老師的講解輔以多媒體教學(xué),使整個(gè)過程圖文并舉、聲情并茂視聽結(jié)合,渲染了氣氛,創(chuàng)造出對(duì)話的情景,表達(dá)情感。學(xué)生在輕松愉快的氛圍中學(xué)到了知識(shí),培養(yǎng)了交際能力,又強(qiáng)化了記憶。

三、利用“班班通”獨(dú)有的優(yōu)勢(shì),進(jìn)行情感教育

“班班通”所獨(dú)有的集聲音、文字、動(dòng)畫于一體的優(yōu)勢(shì),有助于引發(fā)共鳴,利于在課堂上進(jìn)行情感教育。我在講授外研社版第五冊(cè)Module 7 Community Unit 1 He can’t see.這一課時(shí),就發(fā)揮運(yùn)用了“班班通”的優(yōu)勢(shì)。Module 7的主題為Community(社區(qū),本課的情感目標(biāo)是要關(guān)心幫助他人,我在操練運(yùn)用環(huán)節(jié)使用多媒體展示了一些我們身邊有困難的人,請(qǐng)學(xué)生描述他們存在的困難以及自己可以做些什么。因?yàn)榛脽羝故镜亩际俏覀兩磉叴_實(shí)存在的人,很真實(shí),所以學(xué)生在小組討論時(shí)很熱烈,紛紛發(fā)表見解,在總結(jié)時(shí)也能水到渠成地說出We should help each other.之后,我又增加了四川雅安大地震的圖片連環(huán)播放,大地震造成的危害和戰(zhàn)士、護(hù)士、學(xué)生獻(xiàn)愛心的場(chǎng)面都一覽無(wú)余,再配著《天空之城——吟唱版》的音樂,學(xué)生、家長(zhǎng)、聽課老師無(wú)不感慨,大家都感受到人與人之間相互幫助相互關(guān)愛的必要性。在課堂結(jié)束時(shí),學(xué)生家長(zhǎng)竟然鼓起掌來(lái),我認(rèn)為,這是對(duì)我們教育的鼓勵(lì),也是對(duì)教學(xué)中先進(jìn)技術(shù)的肯定,更是對(duì)“班班通”給學(xué)生帶來(lái)的各種感官享受的認(rèn)可。

四、運(yùn)用“班班通”組織教學(xué),易突破教學(xué)重點(diǎn),難點(diǎn)

電教多媒體有著極其豐富的表現(xiàn)力,可以通過動(dòng)畫形象跨越時(shí)空的限制,創(chuàng)造情景,再現(xiàn)各種事物和其運(yùn)動(dòng)變化的過程,有效地提高客觀事物的本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系,幫助教師突破教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)。例如:在新標(biāo)準(zhǔn)第一冊(cè)中的“顏色”時(shí),我就運(yùn)用了班班通,創(chuàng)設(shè)了一個(gè)情境:在一座大森林里，一群小動(dòng)物在森林里嬉戲,天邊出現(xiàn)了一道亮麗的彩虹。T: Look!A rainbow.How nice!這時(shí),屏幕中逐一閃現(xiàn)彩虹并用英語(yǔ)介紹顏色:red、red, green、green…學(xué)生們學(xué)習(xí)了這些單詞。而且學(xué)生們都沉浸在這美麗的情景中,突然彩虹不見了,我立刻讓學(xué)生用英語(yǔ)說出剛才看到的顏色,孩子們爭(zhēng)相說出剛才所聽到和看到的顏色。“red, yellow, green….”一個(gè)個(gè)新單詞,我還沒有說出,學(xué)生已經(jīng)脫口而出,然后我把剛才的圖畫重新展現(xiàn),幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固。在這一節(jié)課上,我充分的利用多媒體設(shè)備,創(chuàng)設(shè)優(yōu)美的情境,以及標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音,讓學(xué)生在語(yǔ)音、語(yǔ)境中學(xué)習(xí),感知它們的優(yōu)美,培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)感,激發(fā)他們學(xué)習(xí)的欲望,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的情感。使得原本枯燥又容易混淆的七種顏色很容易地被學(xué)生記住了,取得了很好的教學(xué)效果。

五、利用“班班通”教學(xué),有效進(jìn)行情境教學(xué),增強(qiáng)了學(xué)生的應(yīng)用于實(shí)踐能力。情境教學(xué)是小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)中必不可少的有效方法,由于傳統(tǒng)教學(xué)手段的有限性,有些情境的創(chuàng)設(shè),僅在同班同學(xué)間進(jìn)行交流,缺乏活動(dòng)的真實(shí)性,因?yàn)檎n堂上是不可能出現(xiàn)與書本上相同的情境的,這就會(huì)影響到孩子們?cè)趯?shí)際生活中應(yīng)用英語(yǔ)的能力,從而使情境教學(xué)無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。因此基于小學(xué)生的年齡特點(diǎn),運(yùn)用形象生動(dòng),圖文并貌的媒體技術(shù)的運(yùn)用就使得不可能變成了可能,更能激發(fā)他們的興趣,更能增強(qiáng)他們的應(yīng)用英語(yǔ)的能力。在教授B6M5U1《It’s big and light》的時(shí)候,在最后的拓展應(yīng)用環(huán)節(jié)我設(shè)計(jì)了一個(gè)“Let’s go shopping”的環(huán)節(jié),我用Flash動(dòng)畫展示了一幅生動(dòng)的超市購(gòu)物情境,讓學(xué)生充當(dāng)畫面中的人物進(jìn)行小組合作應(yīng)用英語(yǔ),在小組長(zhǎng)的安排下,分別擔(dān)任不同的角色,運(yùn)用本節(jié)課所學(xué)習(xí)的句型進(jìn)行應(yīng)用練習(xí),當(dāng)學(xué)生親身體會(huì)時(shí),頓時(shí)會(huì)感到真實(shí)親切,激情高漲。這種運(yùn)用班班通電教技術(shù)組織的教學(xué),創(chuàng)設(shè)的語(yǔ)言環(huán)境,既讓他們感興趣,又從中鞏固拓展了本節(jié)課的內(nèi)容,從而收到很好的課堂效果。

總之,“班班通”集聲音、動(dòng)畫、字幕于一體,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官,以其直觀、高效地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容為教學(xué)所用。合理、恰當(dāng)、科學(xué)的運(yùn)用班班通提供的多媒體教學(xué)手段,能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于突破教材重點(diǎn)、難點(diǎn),發(fā)展學(xué)生思維。在小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)中,“班班通”發(fā)揮了無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),在熱身啟動(dòng)、課文呈現(xiàn)、操練運(yùn)用、作業(yè)小結(jié)等各個(gè)環(huán)節(jié)均起到十分有益的作用。相信隨著各種多媒體技術(shù)進(jìn)一步為教育所用,我們教育事業(yè)也會(huì)與時(shí)俱進(jìn),不斷提升。

但是,在英語(yǔ)教學(xué)中,班班通的多媒體僅僅是一種輔助課堂教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)效果的手段,對(duì)它的運(yùn)用應(yīng)遵循適時(shí)、適度、適當(dāng)?shù)脑瓌t,切忌過分依賴。它不應(yīng)該也不可能完全取代黑板。只有讓多媒體和黑板適當(dāng)結(jié)合,揚(yáng)長(zhǎng)避短,相得益彰,都為教學(xué)服務(wù),我們才能引導(dǎo)學(xué)生高高興興地學(xué),有滋有味地學(xué),也才能使學(xué)生學(xué)英語(yǔ)具有新鮮感,輕松感,愉悅感,自信感,成就感-,這樣英語(yǔ)教學(xué)才能取得事半功倍的良好效果。多媒體這種新技術(shù)給我們帶來(lái)種種便利的同時(shí),也提出一些新的問題。最主要的是對(duì)教師提出了新的要求。教師不僅要掌握多媒體技術(shù)以及與此相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),學(xué)會(huì)在網(wǎng)上查找信息,而且還要能夠開動(dòng)腦筋對(duì)所獲取的信息資源進(jìn)行分類和取舍。決定哪些信息資源以什么樣的方式出現(xiàn)在課堂上,是教師在課前要頗下功夫、頗費(fèi)

腦筋的準(zhǔn)備工作。不僅如此,教師還應(yīng)該能夠設(shè)計(jì)開發(fā)先進(jìn)的教學(xué)課件,并將它們?nèi)谟诮虒W(xué)活動(dòng)中,為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)集知識(shí)性和趣味性為一體的學(xué)習(xí)環(huán)境。讓我們更加成熟地運(yùn)用“班班通”,趨利避害,為孩子們呈現(xiàn)一個(gè)更加豐富多彩的知識(shí)海洋吧!參考文獻(xiàn): 1.《小學(xué)英語(yǔ)新課程標(biāo)準(zhǔn)》 2.《小學(xué)英語(yǔ)新課程標(biāo)準(zhǔn)解讀》 3.《小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)》

第五篇：高分子材料在軍事隱身領(lǐng)域的應(yīng)用范文

學(xué)院：材料與化工學(xué)院 專業(yè)：高分子材料與工程 班級(jí)：090306 學(xué)號(hào)：090306116 姓名: 楊小磊

2012-4-3

高分子材料在軍事隱身領(lǐng)域的應(yīng)用

高分子材料在軍事隱身領(lǐng)域的應(yīng)用

楊小磊

（西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院；陜西西安 ；710021）

摘要：在這篇論文中我提及了少數(shù)的幾種主流材料在軍事隱身技術(shù)中的應(yīng)用，主要論述了導(dǎo)電高分子材料和智能高分子材料在軍事隱身領(lǐng)域的應(yīng)用，以及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展水平和各種材料的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：軍事 隱身 發(fā)展 應(yīng)用

The application of polymer materials in the field of military stealth

Yang xiaolei(School of Chemistry Engineering＆Material, Xi＇an Technological University，Xi＇

an 710021，China)

Abstract:In this paper, I mentioned a few of several mainstream materials in military stealth technology, and discussed the conductive polymer materials and intelligent polymer materials in the field of military stealth applications, as well as the level of development at home and abroad and prospects for the development of the material.綜述

隨著軍用探測(cè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，軍事目標(biāo)面臨著各種雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)、紅外探測(cè)系統(tǒng)以及光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)的威脅，由于探測(cè)系統(tǒng)的日趨精確和導(dǎo)彈技術(shù)的飛速發(fā)展，使目標(biāo)幾乎處于“被發(fā)現(xiàn)即等于被命中摧毀”的程度，因此，提高軍事目標(biāo)的生存能力，降低被探測(cè)和發(fā)現(xiàn)的概率，對(duì)于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)來(lái)說，具有十分重要的意義【1】。隱身技術(shù)成為了提高武器系統(tǒng)生存、突防，尤其是縱深打擊能力的有效手段，已經(jīng)成為集陸、海、空、天、電、磁六維一體的立體化現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中最重要、最有效的突防戰(zhàn)術(shù)技術(shù)手段，并受到世界各國(guó)的高度重視【2】。例如

B-2隱身轟炸機(jī)(美國(guó)諾斯普羅公司)大量采用石墨碳纖維材料、鋸齒狀雷達(dá)散射結(jié)構(gòu)、蜂窩狀雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)、雷達(dá)吸波材料涂層，并采用了新型的飛翼氣動(dòng)外形，沒有平尾、翼身融合技術(shù)，以求達(dá)到最佳隱身效果【3】?，F(xiàn)有的隱形材料有很多種類，也各有其長(zhǎng)處和缺點(diǎn)，在這篇論文中作者對(duì)各種材料的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較和羅列，可以給隱身材料的設(shè)計(jì)者提供有價(jià)值的、真實(shí)的、具有說服力的、來(lái)源可靠的數(shù)據(jù)，如果真的能達(dá)到這個(gè)目的，那么無(wú)論我的最終成績(jī)是什么，我都是成功的。

一、納米吸波材料

現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)吸波材料的吸波性能要求越來(lái)越高，一般傳統(tǒng)的吸波材料很難滿足需要。由于結(jié)構(gòu)和組成的特殊性，使得納米吸波涂料成為隱身技術(shù)的新亮點(diǎn)。納米材料是指三維尺寸中至少有一維為納米尺寸的材料，如薄膜、纖維、超細(xì)粒子、多層膜、粒子膜及納米微晶材料等，一般是由尺寸在1—100 nm的物質(zhì)組成的微粉體系【4】。

納米薄膜或納米多層膜具有優(yōu)異電磁性能，做成納米結(jié)構(gòu)的微米粉作吸收劑，具有頻帶寬、兼容性好、質(zhì)量小和厚度薄等特點(diǎn)，是一種有發(fā)展前途的雷達(dá)吸波材料，適合于隱身材料帶優(yōu)化設(shè)計(jì)。納米吸波材料對(duì)電磁波特別是高頻電磁波具有優(yōu)良的吸收性能。美、俄、法、德、日等國(guó)都把納米吸波材料作為新一代雷達(dá)吸波材料進(jìn)行探索與研究。美國(guó)已研制出一種稱作“超黑粉”的納米吸波材料，其對(duì)雷達(dá)波的吸收率高達(dá)99％，而且目前正在研究覆蓋厘米波、毫米波、紅外、可見光等波段的納米復(fù)合材料。法國(guó)最近研制成功一種寬頻吸波涂層，它由粘結(jié)劑和納米級(jí)微屑填充材料構(gòu)成。納米級(jí)微屑由超薄不定型磁性薄層及絕緣層堆疊而成，磁性層厚度為3 nm，絕緣層厚度為5 nm【5】。

雖然目前已經(jīng)取得了不少的研究成果，但是這種技術(shù)還不成熟，所以并沒有被廣泛的應(yīng)用在實(shí)戰(zhàn)中，但是納米吸波材料也會(huì)成為未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)的主流隱身材料。

二、等離子體隱身技術(shù)

等離子體是氣體在某種外在因素的激發(fā)下，電離生成密度近似相等的自由電子、正離子和少量負(fù)離子而形成的第四態(tài)物質(zhì)。理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，等離子體對(duì)雷達(dá)波具有十分顯著的吸收、耗散效果。

其優(yōu)點(diǎn)是吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好、使用簡(jiǎn)便、使用時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格便宜而且不影響飛行器的飛行性能，由于沒有吸波材料和涂層，也大大降低了維護(hù)費(fèi)用。此外，俄羅斯進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)表明，利用等離子體隱身技術(shù)還可以減少飛行器的飛行阻力30%以上【6】。

但是這種技術(shù)也有其缺點(diǎn)，因?yàn)檫@是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括大氣等離子體技術(shù)、電磁理論與工程、空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械與電氣工程等學(xué)科，研究此項(xiàng)技術(shù)必須首先做好各學(xué)科之間的交叉、配合的研究。所需電源功率很高，設(shè)備龐大，不容易在戰(zhàn)斗機(jī)或轟炸機(jī)上安裝。而且需要較多的人力、物力、財(cái)力投入，適合國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究與開發(fā)，個(gè)人是不可能承受這些代價(jià)的。軒轅楊杰整理上傳

三、填充型導(dǎo)電高分子材料

1977年日本化學(xué)家Shirakawa和美國(guó)化學(xué)家MacDiarmid、物理學(xué)家Her ger發(fā)現(xiàn)摻雜的聚乙炔膜具有金屬導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率可以達(dá)到金屬級(jí)別，從此高分子被認(rèn)為是絕緣體的傳統(tǒng)觀念被打破了。隨后，科學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)具有共扼結(jié)構(gòu)的聚毗咯、聚苯胺和聚苯硫醚等經(jīng)過摻雜后其電導(dǎo)率均可達(dá)到半導(dǎo)體或者金屬導(dǎo)體水平。最重要的是這些材料具有微波吸收性能，可以用來(lái)制備雷達(dá)吸波材料【7】，這一發(fā)現(xiàn)引起了研究人員的極大興趣。

如今隨著導(dǎo)電高分子本身問題的不斷解決和相關(guān)材料、技術(shù)的不斷發(fā)展，導(dǎo)電高分子在雷達(dá)吸波材料領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)將越來(lái)越明顯，未來(lái)主要的發(fā)展方向是通過與具有磁損耗特性的材料或納米超微粒子復(fù)合，制備出兼具電損耗和磁損耗特性或并集納米材料特殊效應(yīng)于一身的復(fù)合吸波材料，同時(shí)利用導(dǎo)電高分子的成纖特性與凱芙拉纖維等增強(qiáng)基體材料混編來(lái)達(dá)到雷達(dá)吸波材料向“ 薄、輕、寬、強(qiáng)”方向發(fā)展的要求【8】。

總之，填充型導(dǎo)電高分子在雷達(dá)吸波材料領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椤?/p>

四、智能高分子材料

相對(duì)于目標(biāo)而言，背景是十分復(fù)雜并且不斷變化的，所以使用一成不變的隱身技術(shù)手段很難真正達(dá)到良好的隱身效果，20世紀(jì)80年

代末，美國(guó)和日本科學(xué)家首先提出了智能材料的概念，智能材料是一種能從自身表層或內(nèi)部獲取關(guān)于環(huán)境條件及其變化信息，進(jìn)行判斷、處理和反應(yīng)，以改變自身結(jié)構(gòu)與功能并使其很好的與外界協(xié)調(diào)，具有自適應(yīng)的材料系統(tǒng)，在武器裝備隱身化和新軍事變革的大背景下，智能隱身得到的各國(guó)的高度重視。

智能隱身材料是伴隨著智能材料的發(fā)展和裝備隱身需求而發(fā)展起來(lái)的一種功能材料，它是一種對(duì)外界信號(hào)具有感知功能、信息處理功能、自動(dòng)調(diào)節(jié)自身電磁特性功能、自我指令并對(duì)信號(hào)作出最佳響應(yīng)功能的材料的系統(tǒng)，而且具有通訊、隱身、電子對(duì)抗、火控等功能，可以部分或全部替代原來(lái)離散的電子設(shè)備，增加功能，減輕質(zhì)量，提高生存能力。

區(qū)別于傳統(tǒng)的外加式隱身和內(nèi)在式雷達(dá)波隱身思路設(shè)計(jì)，智能隱身材料為隱身技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計(jì)提供了嶄新的思路，是隱身技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，因?yàn)楦叻肿泳酆衔锊牧弦云淇稍谖⒂^體系即分子水平上對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、通過化學(xué)鍵、氫鍵等組裝而成具有多種智能特性而成為智能隱身領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。智能隱身材料主要包含對(duì)雷達(dá)波智能隱身材料、紅外波智能隱身材料和可見光智能隱身材料，因?yàn)槭俏磥?lái)的重要發(fā)展方向，所以在這里詳細(xì)分析。雷達(dá)波智能隱身材料

雷達(dá)是迄今為止最為主要和有效的遠(yuǎn)程電子探測(cè)設(shè)備，隨著雷達(dá)技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，現(xiàn)代雷達(dá)對(duì)各種軍用目標(biāo)構(gòu)成了致命的威脅，雷達(dá)波隱身仍然是目前隱身技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，雷達(dá)波智能隱身是雷達(dá)波

隱身發(fā)展的一個(gè)重要方向。對(duì)于目標(biāo)言，可能同時(shí)面臨著多部雷達(dá)的探測(cè)和威脅，面對(duì)這種局面，材料單一化的被動(dòng)隱身已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的要求，有些國(guó)家對(duì)雷達(dá)波智能隱身的研究已經(jīng)取得了一定的成果。據(jù)報(bào)道，用智能纖維增強(qiáng)的一種導(dǎo)電聚合物作為隱身的結(jié)構(gòu)材料在雷達(dá)波智能隱身中得到了應(yīng)用，不僅降低了雷達(dá)散射的截面，同時(shí)還把飛機(jī)隱身材料的質(zhì)量減輕了50％，并且對(duì)聲波也具有良好的隱身效果。雷達(dá)波智能隱身的一大熱點(diǎn)是動(dòng)態(tài)適應(yīng)雷達(dá)吸波材料Mo(dynamically adaptive radar—absorb—ing materials，縮寫為DARAM)，該種材料能夠感應(yīng)人射的電磁波，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)材料的電磁參數(shù)，使材料吸收峰處在入射波電磁頻譜，以對(duì)特定頻率電磁波的強(qiáng)吸收。英國(guó)謝菲爾德大學(xué)研制的一種成分PANi．HBF。PEO(poly—ethylene-oxide)，銀(12％，質(zhì)量分?jǐn)?shù))和AgBF4(12％，質(zhì)量分?jǐn)?shù))的導(dǎo)電聚合物，對(duì)于含40％PANi．HBF。的導(dǎo)電聚合物，該導(dǎo)電聚合物能夠作為動(dòng)態(tài)自適應(yīng)雷達(dá)吸波材料，其本質(zhì)在于對(duì)其施加電壓后其電磁參數(shù)可以調(diào)節(jié)，其原理是一旦對(duì)導(dǎo)電聚合物施加電壓后會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：PANi．HBF。+Ag與PANi．Ho+AgBF。，其中左邊易導(dǎo)電，右邊不易導(dǎo)電，施加電場(chǎng)后向易導(dǎo)電的方向發(fā)展。

通過施加電壓不同，調(diào)節(jié)了導(dǎo)電聚合物的電磁參數(shù)，從而能夠使電磁波在聚合物內(nèi)的波長(zhǎng)發(fā)生改變，達(dá)到對(duì)雷達(dá)實(shí)現(xiàn)智能隱身的目的。

2.紅外智能隱身材料

隨著紅外探測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及背景環(huán)境的快速變化，傳統(tǒng)意

義的紅外偽裝即單一被動(dòng)抑制目標(biāo)紅外輻射、改變輻射特性已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的要求，對(duì)紅外隱身材料的研究也在不斷發(fā)展，尤其是在動(dòng)態(tài)紅外智能隱身材料

研究方面。1995年，P．Chandrasekhar對(duì)導(dǎo)電高分子電致變色材料的紅外發(fā)射性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在中遠(yuǎn)紅外寬頻范圍(0．41xm～45txm)具有可控的紅外發(fā)射率變化(0．3—0．7)以適應(yīng)背景的紅外發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)紅外偽裝。對(duì)艦船、坦克、車輛等武器裝備在不同環(huán)境下的偽裝要求，采用導(dǎo)電高分子電致變色涂層(聚苯胺／聚二苯胺涂層)，利用其紅外發(fā)射率不同而達(dá)到夜間或白天紅外偽裝的目的，此種材料還可使武器裝備表面涂層呈現(xiàn)不同的可見光迷彩偽裝效果。為了調(diào)節(jié)目標(biāo)表面溫度變化范圍，可以采用慮大熱慣量材料，其中相變材料是其中一種很有發(fā)展前途的材料，相變材料是在某一溫度發(fā)生相變時(shí)，吸收熱量，因而達(dá)到蓄熱調(diào)溫的作用，使物體表面溫度下降，輻射率減小，達(dá)到紅外隱身的效果，而且此過程是可逆的，Mckinney等將相變高分子材料(主要是鏈烷烴和某些塑性晶體如2，2二甲基一1，3丙二醇(DMP)、2烴甲基-2一甲基一1，3丙二醇(HMP))用無(wú)機(jī)或有機(jī)高分子材料進(jìn)行包覆制成微膠囊，再將這種微膠囊作為填料加入到涂料中，或者加入到樹脂中擠壓形成纖維，將涂料或織物覆蓋于物體表面，當(dāng)溫度升高時(shí)，相變高分子材料發(fā)生相變吸熱，塑性晶體分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化吸熱，降低表面溫度，溫度降低時(shí)，相變高分子材料發(fā)生相變放熱，升高表面溫度，利用高相變熱儲(chǔ)材料的可逆過程，達(dá)到紅外偽裝的目的。

當(dāng)然在具體應(yīng)用時(shí)，還應(yīng)該考慮隱身材料所應(yīng)用目標(biāo)的溫度和環(huán)境因素等來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)物體表面溫度。雖然這種高分子材料還未見應(yīng)用于紅外智能隱身材料的報(bào)道，不過從材料特性看，這種高分子材料具有未來(lái)應(yīng)用于紅外智能隱身的潛力。具有良好的應(yīng)用前景。3.可見光智能隱身材料

為了提高目標(biāo)在可見光背景下的偽裝能力，有些國(guó)家致力于偽裝材料在可見光背景下的環(huán)境自適應(yīng)技術(shù)研究，其中電致、光致變色高分子材料成為可見光智能隱身的一個(gè)重要研究方向。據(jù)報(bào)道，美國(guó)空軍研究了一種導(dǎo)電聚苯胺復(fù)合材料，可用于調(diào)節(jié)飛機(jī)蒙皮的亮度和顏色，它是通過安裝在飛機(jī)各個(gè)側(cè)面的可見光傳感器控制它的光電等特性，在不加電時(shí)，它是透光的，在加電時(shí)，可同時(shí)改變亮度和顏色，使用這種蒙皮的飛機(jī)，在飛行中從上往下看，它的上部顏色與它下面地表的主體顏色相近，從下往上看，它的底部顏色與太空背景一致，而且蒙皮加電時(shí)，能夠散射雷達(dá)波，使跟蹤雷達(dá)的探測(cè)距離縮短一半以上。

美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)研制出一種電致變色聚合物材料，將這種材料制成薄板覆蓋在目標(biāo)表面，板在加電時(shí)能發(fā)光并改變顏色，在不同電壓的控制下會(huì)發(fā)出藍(lán)、灰、白等不同顏色的光，必要時(shí)還可產(chǎn)生深淺不同的色調(diào)，以便與太空的色調(diào)

相一致，能夠消除目標(biāo)與背景的色差，達(dá)到可見光隱身的效果【9】。

五、發(fā)展前景

現(xiàn)代攻擊武器的發(fā)展，特別是精確打擊武器的出現(xiàn)，使武器裝備 的生存力受到了極大的威脅，單純依靠加強(qiáng)武器的防護(hù)能力已不實(shí)際。采用隱身技術(shù)，使敵方的探測(cè)、制導(dǎo)、偵察系統(tǒng)失去功效，從而盡可能地隱蔽自己，掌握戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。搶先發(fā)現(xiàn)并消滅敵人，已成為現(xiàn)代武器防護(hù)的重要發(fā)展方向。隱身技術(shù)的最有效手段是采用隱身材料。國(guó)外隱身技術(shù)與材料的研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間，起源在德國(guó)，發(fā)展在美國(guó)并擴(kuò)展到英、法、俄羅斯等先進(jìn)國(guó)家。目前，美國(guó)在隱身技術(shù)和材料研究方面處于領(lǐng)先水平。在航空領(lǐng)域，許多國(guó)家都已成功地將隱身技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)的隱身；在常規(guī)兵器方面，美國(guó)對(duì)坦克、導(dǎo)彈的隱身也已開展了不少工作，并陸續(xù)用于裝備，如美國(guó)M1A1坦克上采用了雷達(dá)波和紅外波隱身材料，前蘇聯(lián)T－80坦克也涂敷了隱身材料。

隱身材料有毫米波結(jié)構(gòu)吸波材料、毫米波橡膠吸波材料和多功能吸波涂料等，它們不僅能夠降低毫米波雷達(dá)和毫米波制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)、跟蹤和命中的概率，而且能夠兼容可見光、近紅外偽裝和中遠(yuǎn)紅外熱迷彩的效果。

近年來(lái)，國(guó)外在提高與改進(jìn)傳統(tǒng)隱身材料的同時(shí)，正致力于多種新材料的探索。晶須材料、納米材料、陶瓷材料、手性材料、導(dǎo)電高分子材料等逐步應(yīng)用到雷達(dá)波和紅外隱身材料，使涂層更加薄型化、輕量化。納米材料因其具有極好的吸波特性，同時(shí)具備了寬頻帶、兼容性好、厚度薄等特點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家均把納米材料作為新一代隱身材料加以研究和開發(fā)；國(guó)內(nèi)毫米波隱身材料的研究起步于80年代中期，研究單位主要集中在兵器系統(tǒng)。經(jīng)過多年的努力，預(yù)研工作取得了較

大進(jìn)展，該項(xiàng)技術(shù)可用于各類地面武器系統(tǒng)的偽裝和隱身，如主戰(zhàn)坦克、155毫米先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)及水陸兩用坦克。

目前，世界上正在研制的第四代超音速殲擊機(jī)，其機(jī)體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料、翼身融合體和吸波涂層，使其真正具有了隱身功能，而電磁波吸收型涂料、電磁屏蔽型涂料已開始在隱身飛機(jī)上涂裝；美國(guó)和俄羅斯的地對(duì)空導(dǎo)彈正在使用輕質(zhì)、寬頻帶吸收、熱穩(wěn)定性好的隱身材料?？梢灶A(yù)見，隱身技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為世界各國(guó)國(guó)防技術(shù)中最重要的課題之一。

六、結(jié)語(yǔ)

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，隱身材料從以前的單一隱身朝著全波段隱身的方向發(fā)展，而且兼具機(jī)械性能、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。無(wú)論是納米吸波材料還是采用等離子或其他隱身技術(shù)，智能隱身材料將會(huì)是未來(lái)隱身技術(shù)的重要發(fā)展方向，從相關(guān)研究可以看出，利用其導(dǎo)電、顏色、溫度等方面的可控性，高分子材料在智能隱身方面已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用，可以預(yù)計(jì)，高分子材料在智能隱身技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅：玫陌l(fā)展前景，而且，利用其電磁特性或溫度可調(diào)控的特點(diǎn)，全波段兼容智能隱身也已經(jīng)成為高分子材料智能隱身的下一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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