超电磁材料与未来隐身技术—空军工程大学自然版

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1、超电磁材料与未来隐身技术许占显孔立堵（空军第一航空学院，河南信阳464000）摘要：本文阐述传统隐身技术的理念和超电磁材料的基本概念与基本特性，超电磁材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，其性质往往不主要决定与构成材料的成分与本征性质，而决定于其中的人工结构。分析、说明了超电磁材料隐身技术的基本原理、设计思路与理解方法。指出了目前超电磁材料隐身技术的研究进展，最后得出未来超电磁材料应用于隐身技术具有良好潜在应用前景的结论。关键词：超电磁，隐身技术，负折射，电磁吸收，介质Metama

2、terialandFutureStealthTechnologyZhanxianXu，LiduKong(Firstavationinstituteoftheairforce,HeNanProvince,XinyangCity,464000)Abstract:Traditionideaofsealthtechnologyandbasicconceptandspecialityofthemetamaterialareexpatiatedinthispaper,andametmaterialpropertiesisfr

3、omitsstructureratherthaninheritingthemdirectlyfromthematerialsitiscomposedof.Itisakindofmanpowerstructureorcompoundmaterialhasunordinarypropertiesnotfoundinnaturallyformedsubstances.Metamaterialstealthtechnologyprinciple,designthoughtandunderstandingmethodare

4、analyzedandexplained.ResearchProgressofmetamterialstealthtechnologyispointedoutatpresent,lastly,abetterpotentialapplicationforegroundconclusionofthemetamterialuseinstealthtechnologgwasgetinthefuture.Keywords:metamterial,stealthtechnology,negativerefraction,el

5、ectromagneticabsorption,medium对电磁波隐身的效果取决于三个方面，即高明的空气动力学设计、优秀的吸波材料和周到而先进的电子学装备，多年来人们遵循“隐身不是无形，而是难于探测和跟踪”的隐身理念。传统的吸波材料是电阻性或磁阻性的无源电磁波吸收原理，电磁波在介质中转换为热能，而达到波的吸收目的，如Salisbury吸收屏，Juamann多层吸收器以及基于磁性材料的微波吸收体[1-4]。在平面吸收技术方面，多层金属薄膜，多层结构，铁氧体技术及其综合，阻抗加载技术等相继得到研究与不同程度的应用；

6、应用金属薄膜的电阻特性与多层复合结构，采用频率选择表面等技术设计出多工作频率或特定工作频段的微波吸收体。自1980年起，美国人产生了使用“飞翼”的思想，即既无机身也无机尾，由于去掉了反射雷达波的边、角、突出表面，并配合使用碳化纤维与塑料合成的复合材料，雷达散射截面RCS可大大降低。1997年Tennant提出了一种新的方法来减小电磁波从平面表面的反射，称为相位开关屏（Phase-SwitchedScreen）技术[2]；将微波器件引入微波吸收器的设计中，开创了可控吸收设计的思路，得到了很有吸引力的研究结果，微波吸

7、收器件的小型化技术、集成化技术和自适应技术是其发展特点。近年来，俄罗斯、美国，也不同程度的研究和应用等离子体隐身技术。目前研究人员争相研究超电磁材料，开发、利用其负折射等一些特性来进行隐身理论研究与设计。在西方电影《哈利波特》里，主角有一个可以用来隐身的斗篷，穿上后躲在里面，肉眼将无法看到。预计在不久的将来，人们将可能应用超电磁材料制作出这种隐身斗篷，并应用到飞机、军舰等军事等领域。1．超电磁材料metamaterials的基本概念“Metamaterial”是本世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇，近年来经常出

8、现在各类科学文献。拉丁语“meta-”，可以表达“超出…、亚…、另类”6等含义。对于metamaterial一词，目前尚未有一个严格的、权威的定义，各种不同的文献上给出的定义也各不相同。但一般文献中都认为超电磁材料是一种“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。从定义中，可以看到该类材料具有重要的三个重要特征：（1）通常是具有新奇人工结构的复合材料；