等離子體及其軍事應用探微

張威威?孫贊?張瑞凡

等離子體由于其特殊性質而將在軍事上得到越來越廣泛的應用。俄羅斯和美國都投入了大量的人力物力，對等離子體在隱身方面的應用進行研究和技術開發。目前 ，俄羅斯已開發出可用于實戰的等離子體隱身設備，美國也在等離子體火箭的研究上取得了一定的成果。本文對低溫等離子體及其軍事應用進行簡要探析。

一、等離子體隱身技術簡介

從20世紀60年代開始，美國和前蘇聯等軍事強國就著手研究等離子體吸收電磁波的性能。前蘇聯最早開始進行等離子體實驗的重點是等離子體在高空超音速飛機上的潛在應用：90年代初，美國體斯頓實驗室進行的一項為期兩年、投資65萬美元的實驗表明，應用等離子本技術可使一個13cm長的微波反射器的雷達截面在 4～l4GHZ頻率范圍內平均降低20dB，即雷達獲取回波的信號強度減少到原來的1% l997年.美海軍委托田納西大學等機構發展等離子體隱身天線，其機理是：將等離子體放電管作為無線元件，當放電管通電時就成為導體，能發射和接收無線電信號，當斷電時便成為絕緣體，基本不反射雷達發出的探測信號.初步的演示已顯示了這種天線的發射接收功能和隱身特性。美國在其（1997年國防部基礎研究計劃）中也提到。“中性等離子體效應可以為軍用飛機和衛星提供隱身條件”，可見美國對等離子體技術給予了足夠的重視。

二、等離子體隱身技術原理

等離子體隱身技術的原理是利用電磁波與等離子體互相作用的特性來實現的，其中等離子體頻率起著重要的作用。等離子體頻率指等離子體電子的集體振蕩頻率，頻率的大小代表等離子體對電中性破壞反應的快慢，它是等離子體的重要特征。若等離子體頻率大于入射電磁波頻率，則電磁波不會進入等離子體.此時，等離子體反射電磁波，外來電磁波僅進入均勻等離子體約2mm，其能量的86%就被反射掉了。但是當等離子體頻率大于入射電磁波頻率時，電磁波不會被等離于體截止，能夠進入等離子體并在其中傳播，在傳播過程中.部分能量傳給等離子體中的帶電粒子，被帶電粒子吸收，而自身能量逐漸衰減。等離子體之內電子密度越大。振蕩頻率越高，和離子、中性粒子碰撞的頻率就高.對雷達波的吸收就越大。同時雷達波在等離子體中傳播時.由于在等離子體中有大量的中性分子或原子.所以還存在著介電損耗。等離子體介質在雷達波交變電場的作用下產生極化現象，在極化過程中，電荷來回反復越過勢壘，消耗電場的能量.表現為電導損耗，松弛極化損耗 ，和諧振損耗等。另外.由等離子體發生器噴射到飛機外圍空間的等離子體是非均衡等離子體，處于非熱動力平衡狀態，經過一定時間離子間的碰撞才達到趨向密度均勻和溫度均勻的熱力學平衡狀態。

三、等離子體技術應用展望

近年來等離子體隱身技術在俄羅斯取得了較多進展，其研究成果領先于美國。據報道，俄羅斯克爾德什研究中心已經開發出第一代和第二代等離子體發生器，通過在地面模擬設備、自然條件下以及飛機上進行實驗充分證明了這種隱身技術的實用性。第一代產品是等離子體發生片，其厚度為0.5-O.7mm，電壓幾千伏。工作電流僅為零點幾毫安。將這種等離子體發生片貼在飛行器的電磁波強散射、部位，即可電離空氣產生等離子體。第二代產品是等離子體發生器。在等離子發生器中加入易電離的氣體（還需攜 、帶專用氣體），即可產生等離子體（但產生的等離子體厚度仍嫌過小），第二代產品重量不到100kg，耗電不超過幾十千瓦（對飛機所能承擔的有效載苛與供電功率而言仍嫌過大）。經飛行試驗，它除了具備第一代等離于體隱身系統的功能外，還能改變反射信號的頻率，通過向敵人發出假信號，使敵人判斷錯誤來實現隱身。本世紀初俄羅斯公開的可與美國F22相抗衡的第五代米格1.42戰斗機據說就是試驗了這項先進技術。目前，克爾德什研究中心正在研制更有效的第三代產品。據推測，第三代產品可能是利用飛行器周圍的靜電能量來減小飛行器的雷達反射截面。俄羅斯的最新試驗表明，應用第三代等離子體隱身技術。在4～14GHZ頻率范圍內可以使米格飛機的RCS值減少到原來的1%。除美、俄外.法國的研究人員正在研制一種新的有源隱身系統，據報道可能會采用等離子體屏蔽技術。對等離子的某些研究成果很可能用于作戰飛機特別明顯部位的屏蔽.如空氣進口，排氣口或機頭。澳大利亞國立大學也已研制出了等離子體隱身天線。

鑒于隱身技術在軍事上的重要作用.中國在等離子體隱身方面的研究也進行了約l0年時間。有不少科研機構和大專院校的有關院系都在進行等離子技術及其應用的研究，在對等離子雷達隱身方面已經取得了原理驗證上和工程試驗的成功，并有很多獨到的創新，預計再經過大約10年左右的時間。我國飛行器即有望實現全面等離子隱身。可以說，等離子體技術在未來的軍事、經濟上的應用意義是難以估量的。

作者簡介：張威威（1993-1），男，山東省棗莊市人，中國人民解放軍石家莊機械化步兵學院一大隊四隊16級學員。

孫贊（1994-5），男，河北曲陽人，石家莊機械化步兵學院一大隊一隊2016級學員。

張瑞凡（1993-5），男，吉林輝南人，石家莊機械化步兵學院一大隊一隊2016級學員。