等离子体隐形

第四种特质形态

等离子体是继固体、液体、气体之后的第四种特质形态，因而也被称为物质的第四态。以水为例：正常条件下，当温度低于0度时水呈固态，也就是所谓的冰；当温度超过0度时，水呈液态也就是通常所说的水；当温度超过100度时水呈气态，也就是水蒸气；再将水蒸气继续加热至几千度水就进入了第四种形态，也就是等离子态。等离子体根据温度的高低可分为热等离子体和冷等离子体。

与等离子体

热等离子体温度可达几千、几万、甚至上亿摄氏度。冷等离子体的温度则接近于常温；从成因上看等离子体又何分为天然或者人造二种形式。地球环境中的等离子体主要是闪电、陨星再入所致。而在地球之外等离子体则大量存在，距地表几百公里的电离层就是一个等离子体层，太阳之类的恒星也是一个大等离子体，据称宇宙中97%的物质都是以等离子体的形式存在；人类制造的等离子体也是多种多样，核弹爆炸会产生大量高温等离子体。而日常生活中的霓虹灯、灯棒、等离子电视等也会产生等离子体。只是这些等离子体都是低温等离子体，主要是能过电离某些惰性气体而产生；所以，切莫以为等离子体距离我们很遥远，其实它是无处不在，甚至每天都存在于我们的身边；

等离子体为什么具有隐形功能呢？这主要是因为等离子体对无线电波具有折射与吸收作用。对此可以引述一下相关的材料给予说明：“等离子体是一种特殊的滤波器，当雷达频率低于等离子体频率时，雷达波被全反射，等离子体能以电磁波反射体的形式对雷达进行电子干扰，即通过雷达波往返传播途径弯曲，雷达显示屏上出现的是攻击武器的虚像，而不是武器的真实位置。当雷达频率高于等离子体频率时，雷达波能进入等离子体被吸收，从而使雷达接受到的攻击武器的信号大为减弱。以上这些功能，使等离子体成为新型电子干扰和隐身物质，其中应用隐身技术是最有发展前景的一项技术。”

关于等离子体对于无线电波的吸收作用可以从卫星/飞船回收过程中所经历的“黑障区”有个直观的认识：当卫星/飞船以极高的速度返回大气层时，其表面的温度会因剧烈的空气摩擦急速上升到几千、上万摄氏度，此时卫星与飞船的表面空气会因为温度升高而变成等离子体并将卫星/飞船严密包裹起来；由于等离子体对无线电有强烈的吸收作用，因此地面跟踪雷达将会因为没有回波信号丢失目标，无线通信也因等离子气团的包裹而无法进行。此时卫星/飞船与地面之间的一切联系将中断，即形成所谓的“黑障区”。只有等卫星/飞船速度下降、表面空气温度降低，等离子体消失之后雷达才能重新跟踪，通信也才能恢复正常。正是基于等离子体这种奇妙的电波吸收与屏蔽作用，军事强国都对等离子体隐形抱有极大的兴趣，试想：如果在己方的飞机、军舰、导弹等主战装备上也都包裹一层等离子体，那敌方的雷达岂不都成了睁眼瞎？

现状及优缺

关于等离子体隐形技术的应用，以俄罗斯为先。俄罗斯发展等离子体隐形的主要思路是在飞机等主战装备表面形成等离子体气团，从而达到吸收、折射对方雷达波之目的；其具体思路是：利用等离子体发生器、发生片、放射性同位素在主战装备表面形成一层等离子云，并设计等离子的特征参数（能量、电离度、振荡频率和碰撞频率等）满足特定要求。

优点

俄罗斯及别的国家理论研究表明，等离子体隐形有几个突出的优点：

（1）隐形效率高。

首先，等离子体可以达到99%的吸收或折射效果，这样的效率远远超过现有吸波材料，接近完全吸收；其次，等离子体具有很宽的吸收波段，基本可以对所有波段的雷达波进行吸收和干扰。而美国的隐形技术只对短波雷达有效，对于长波雷达效果却不甚理想。

（2）不改变装备的外形结构。

传统吸波材料效率不是很高，所以要实现隐形主要是寄希望于外形设计，因此美国的隐形飞机与导弹都特别强调隐身外形，这对飞行器的飞行性能必然会产生不良影响；等离子体由于具有极高的吸波效率，根本就不需要对装备有什么特别的外形要求，只要能在装备表面形成一层等离子体就完全可以达到目的。所以等离子体隐形可以保留装备的原有外形及战术、技术性能。

（3）相对简单廉价。等离子体隐形技术如果能投入实际应用，其技术相对简单、成本也相对较低。比起传统的隐形技术，更便于大规模使用。

缺点

但是，这种在装备表面形成等离子体进行雷达隐形的思路也存在着一些严重的问题与困扰，正是由于这些难以解决的问题限制了等离子体隐形技术的实用化。

（1）难以在装备表面形成均匀持续的等离子层。

对于飞机/巡航导弹这类高速飞行器而言，很难通过设置若干等离子体排放口的方式对飞行器进行完全屏蔽。这类飞行器的表面气流很快且非常紊乱，即便在飞机表面象筛子那样设几百个等离子体排放口也难以对飞机形成全屏蔽；对于军舰、坦克这类低速或时常静止的装备而言，在其表面形成均匀连续的等离子体层也是很困难的，这不仅需要在装备表面设置大量的等离子体排放口，还需要相应的鼓风系统，这需要功率极大的等离子体发生器和电源系统；由此可见：等离子体制造技术是成熟的，但是如何在装备表面连续形成均匀的等离子体层才是确保隐形的关键，对于现代高性能雷达而言，只要有一处没有被屏蔽就会让装备马脚毕现，前功尽弃；即便是俄罗斯人也没有解决这个难题，所以俄国人所吹嘘的等离子体隐身只是“局部使用”：在进气道这类强反射部位使用等离子体隐形，而在其余部分则依然使用吸波涂料。这种隐形充其量只能说是混合隐身，不能算是全等离子体隐形，其效果也是有限的。

（2）等离子层在欺骗对方雷达的同时也会对自己屏蔽，从而使己方耳聋眼瞎。

假设未来技术发展能够在装备表面形成持续均匀的等子体团，但是这会导致一个严重的后果：被等离子体屏蔽的飞机、军舰、巡航导弹等战战装备的雷达也无法透过等离子体发现目标，无线电信号也无法穿过，其结果是在隐蔽自己的同时也让自己耳聋眼瞎！这种隐身的意义不大，也非常不利于现代信息化战争。

（3）不利于多军兵种通用.

对于卫星、弹道导弹这类在外层高真空环境中活动的装备而言，在其外表形成等离子层的困难很大，或者说是不可能形成连续的等离子体；对于军舰和战车这类开放或半开放型装备而言，在周边形成连续长时间形成等离子体团对于其上的人员与技术装备也会有不利的影响；

上述问题表明：以俄罗斯为代表、在主战装备外表面制造等离子层实现雷达隐形的思路并不是很完美，因为这种思路所导致的一些问题很难解决或者无法解决！因此有必要寻找新的途径对等离子体隐形技术补充和完善。

所谓“内封闭等离子体隐形技术”，顾名思义就是将等离子体置于主战装备外表内，“内封闭”是与在外表以外制造等离子体相对而言的；具体技术方案：“透波夹层+等离子体”。就是将传统飞机/导弹的单层蒙皮改作双层结构，最为外层采用玻璃钢透波材料制造。之后将等离子体罐充于双层蒙皮之间，从而达到雷达隐形之目的；其隐形原理是：敌方入射的雷达波先穿透外层玻璃钢，接着进入透波夹层内的等离子层，此时雷达波将会被等离子体大量吸收和散射，从而使雷达难以接收到足够的回波无法发现目标；

技术要点：

（1）透波材料

透波材料的技术要求是要有很高的透波率，以保证敌雷达波能尽可能多地穿过并进入夹层中的等离子体被吸收掉。这种透波材料可以使用与雷达整流罩相同的玻璃钢材料制作，现有技术下这类玻璃钢可以达到95%-99%的透波率；对于军舰和战车而言，还可以用透波材料制成夹层吸波瓦并在内部罐充等离子体达到良好的隐形目的，这在下面另述；

（2）等离子体的形成

第一种：是用等离子体发生器制造等离子体，即使用高频电磁能将空气雪崩成等离子体。如果飞行器采用这种方式产生等离子体，需要有相应的“气体循环系统”进行支持，其作用是：将等离子体发生器制造的等离子体快速输送到夹层中，并将夹层中的等离子体再次循环至发生器进行再次生成。因为等离子体离开发生器后会很快恢复到正常的空气形态，只有反复经过发生器调制才能保证透波夹层中等离子体形态的稳定，始终维持良好的隐形效果。

第二种：通过给惰性气体充电的方式形成等离子体。这与电棒、霓红灯的原理一样：即将惰性气体充入透波夹层中，当给惰性气体通电时就形成等离子体状态，从而对入射的雷达波进行吸收和散射；这种方式具有很好的灵活性：需要隐形时只要通电就能将透波夹层中的惰性气体电离为等离子体，使之达到隐形目的。当断开电路时雷达又能发现目标。这种灵活的隐形选择既有利于战时隐身又有利于平时的航行管制；当然这种等离子体生成方式尽管在原理上电棒、霓红灯相同，但毕竟是以反雷达为目标而不是为了照明，因此可以采用措施防止生成等离子体的同时向外辐射可见光，比如可以在玻璃钢外壳上涂非透明油漆；

“内封闭等离子体隐形技术”的优点：

（1）更易于等离子体隐形技术的应用、降低技术难度。

大家都知道，普通空气是不良导电体，否则人会被空气传导的电流击死。普通空气除了被“高温化”之外很难通过通电的方式使之等离子体化，所以俄罗斯的等离子体隐形技术也是自带特种气体源，一旦特种气体用完了也就没法生成等离子了，这具有很大的局限性；“内封闭等离子体隐形技术”是在封闭的透波夹层中存放电性良好的特种气体，通过充电或者高频电磁能的作用非常容易生成等离子体。而且由于特种气体是存放于密封的透波夹层中，不存在气体泄露，因而也就不存在特种气体消耗殆尽的问题，有利于保证连续形成等离子体。也就是说，“内封闭等离子体隐形技术”在技术上更加简单易行，更能长时间维持隐形状态；而且“内封闭等离子体隐形技术”更能对等离子体参数（能量、电离度、振荡频率和碰撞频率等）灵活调制使之对不同的雷达进行最佳欺骗与干扰。

（2）解决等离子体表面分布不均地难题。

对于飞机、巡航导弹这类高速飞行器而言，“内封闭等离子体隐形”是将等离子体放置在透波层的内部，无论飞行器表面气流如何迅疾与紊乱，都不可能对夹层内的等离子体造成什么妨碍，无论在什么情况下夹层内的等离子体都可以形成均匀连续的等离子层，对装备形成完全的屏蔽；对于军舰、坦克这些低速或时常静止的装备而言，可以使用透波材料制造的、内部充有惰性气体的夹层吸波瓦在装备表面密集的铺设，当给这些吸波瓦通电时惰性气体就会形成等离子体并对军舰与战车表面形成密集的屏蔽从而躲过对方的雷达侦察。

（3）不会对己方形成屏蔽和干扰。

由于等离子体全部在透波壳的内部，飞机、军舰、战车上的通信天线将不会被等离子体屏蔽，既隐藏了自己又不会堵塞了自己的耳朵；同时可以将飞机、巡航导弹的玻璃钢雷达罩设计成双层结构，内部充满惰性气体，当需要隐身时给雷达罩夹层中的惰性气体充电制造等离子体，需要开动雷达时就断开电源让雷达罩夹层中的等离子体消失，以利于己方雷达的探测。

（4）有利于多军兵种使用。

对于弹道导弹、卫星这些在真空环境中运动的装备而言，在其外表面制造并维持等离子层是不可能的。但是“内封闭等离子体隐形”则完全可以做到：在弹头或卫星表面先设置相应的透波夹层，在其内部充上惰性气体，通过通电控制随时制造等离子层让对方雷达失去目标。这种技术的应用将会让美国正在发展的NMD/TMD完会失去效能，因为美国的各种导弹预警和跟踪雷达都将无法发现和跟踪被等离子体屏蔽的导弹弹头，而且这种技术比弹道变轨还要简单便宜；对于军舰、战车来说，传统的外表面制造等离子体的方法会对开放、并开放的空间中的人员及装备形成影响，但是“内封闭等离子体隐形技术”不存在等离子体外泄，因而不会对人员与设备造成影响，有利于多军兵种的广泛应用。

（5）维持等离子体隐形技术的既有优点。

“内封闭型等离子体隐形”在具有独特优势的同时，也将等离子体隐形技术的既有优点给予保持。如吸波频带宽，吸收率高，隐形效果好，不改变装备的外形、使用简便，使用时间长，价格便宜等等。

综上所述：等离子体隐形具有独特的优势及广阔的应用前景。但是由于发展的思路是在装备表面制造并维持等离子层，因此也导致的一些困难与不足，限制了等离子体隐形技术的早日实用化；“内封闭等离子体隐形”则从一种全新的思路进行了探讨，它在保持等离子体隐形技术原有优点的同时又避免其不足。

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