神奇的墨水:为装备喷涂雷达和“隐身衣”
近日,雷神公司马萨诸塞大学洛厄尔研究所的科学家们研制出一种可应用于各种物体表面的喷墨打印墨水。可在坦克、装甲以及战机表面上喷涂一层“可调电磁过滤层”,既能代替传统的雷达天线,也可以用做武器装备的“隐身外衣”。这究竟是怎么回事?
据媒体报道,这种被称为“铁电纳米墨水”的打印墨水在特制的喷墨打印头的控制下,可在物体表面喷涂出网格状的电磁过滤层,“整一个完整的过程在电脑程序的自动调控之下进行,非常精确和均匀,”洛厄尔研究所副主任麦克卡罗尔介绍,“如果这一技术应用于军事上,前景将非常诱人。”
目前,战斗机和预警机的机鼻或机背等处常载有体积非常庞大的雷达系统,既占用机载空间,又影响飞机的飞行性能。“现在我们能用这种铁电纳米墨水,将雷达天线直接喷涂在飞机机体上,”麦克卡罗尔向媒体介绍,“这样一来,飞机完全可摆脱庞杂的雷达设备的困扰,而且这层可充当雷达天线的电磁过滤层质地轻薄,不影响飞机的气动性能和其他飞行技术指标。”
用这种技术也可以在坦克车身上喷涂雷达天线,使坦克摆脱目标明显的鞭状天线。测试表明,这种喷涂而成的“电磁过滤层雷达”可轻易探测到敌方无人机、来袭导弹以及飞机,大幅度的提升坦克或装甲车在战场上的生存能力。
利用铁电纳米墨水,还可以为军舰的上层建筑表面喷涂出雷达阵列和天线涂层,以替代极易暴露目标的传统雷达系统,进一步提升军舰的隐身性能。“喷涂式层状雷达”最大的问题是怎么样应对海水的侵蚀,不过麦克卡罗尔认为这是能解决的。“我们正在为电子设备研发一种保护膜,通过简单的操作就能保护电子设备免受环境影响。”他还透露,这种保护膜层也将通过类似喷墨打印的形式获得。“实际上就是用打印机在电磁过滤层表面再喷涂一层保护膜。”
电磁过滤层喷涂技术的另一个吸引人的应用是为军用车辆或飞行器喷涂出一层“反雷达隐形外衣”。麦克卡罗尔称,这是一种主动式隐身技术,帮助“穿戴者”从各个角度躲避雷达发射的探测波。
目前的隐身技术通常为“被动式”隐身,即在设计、制作的完整过程中使物体表面呈多面体状,使接触到其表面的电磁波都受到无序反射,由此减少回波,弱化对方雷达的探测效果。F-35战机的隐身技术就采用这一设计思路。
不过,被动式隐身技术存在两个缺陷,一是不能够实现全角度隐身;二是只能应付高频段雷达的探测。换句话说,飞机在雷达面前的隐身效果,取决于雷达的探测角度。“当被雷达迎面探测时,飞机难以被发现;但如果雷达从其他角度探测时,可能就会发现飞机,”麦克卡罗尔说。另外,目前包括F-35在内的美军隐身飞机的外形大多是针对高频雷达设计的。“面对低频雷达探测时,这种被动式隐身技术则可能完全失效。”
雷神公司的新型喷墨涂层技术能完全弥补被动式隐身技术的这一不足。“有了铁电纳米墨水后,战机、军舰或坦克表面犹如喷涂上了一层保护层,”麦克卡罗尔说。“当受到对方雷达波探测时,这层保护层可以主动将电磁波反射到其他方向,或改变电磁波的性质。另外,保护层还能够准确的通过对方的雷达频率做出主动调整,从而使飞机、军舰或坦克等装备避免被不相同的型号的雷达探测到。”麦克卡罗尔指出,这种由铁电纳米墨水喷涂而成的主动式隐身保护层还可以抵御对方雷达从各个角度的探测。