科普，等离子隐身与推进技术

davidyu

首先，等离子是什么

     等离子体是广泛存在于自然界中的一种电中性电离气体，即物质的第四态；它具有密度近似相等的自由电子和正离子。其产生和运动主要受电磁场力的作用与支配，对电磁波的传播有很大的影响。

     下面说说等离子隐身的原理

     等离子体是一种特殊的高通滤波器。这一特征使等离子体成为新型电子干扰和隐身物质。

     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，从而使雷达接收到的攻击武器信号大为减弱。美国休斯实验室的试验证明，用等离子体包围诸如飞机、舰船、卫星等表面，可将4 GHz～ 14 GHz范围的雷达反射波平减小2O dB；获得电子数密度1 013／cm 的等离子体所需的电源功率在102 W～103 W。隐身技术作为现代武器系统的重要指标之一，是提高武器系统生存能力和突防能力的主要手段，尤其是提高纵深打击能力的有效途径。自一战以来受到各军事强国的高度重视。目前各军事强国己经应用的隐身技术主要体现在武器系统的外形隐身、材料隐身、结构隐身等方面。通常这些隐身技术的实现大多以改变武器系统的外形和降低气动性能为代价。而等离子体隐身技术作为近几年来兴起的一种全新的隐身手段，在许多方面具有与传统隐身技术不同的独特优点。

     等离子体隐身技术的优缺点

     等离子体隐身技术与目前己经广泛应用的隐身技术相比，具有很多优势：改变了常规隐身技术的被动实现手段，采取了主动控制方法实现隐身，使隐身系统便于维护。不需改变飞行器的气动外形设计，不会影响飞行器的飞行性能和战术技术性能；此外，俄罗斯进行的风洞试验表明，利用等离子体隐身技术还可以减少飞行器飞行阻力3O％ 以上。使用简便，等离子体可做成能快速开关的隐身系统，在通信或雷达系统尚未发送或接收时，通过快速打开等离子体隐身系统，实现对电磁波传输系统的覆盖。等离子体的隐身效果随雷达波波长的增加而增加，而涂层隐身材料的隐身效果随波长的增加而降低。

    1) 改变了常规隐身技术的被动实现手段，采取了主动控制方法实现隐身，使隐身系统便于维护。

    2)不需改变飞行器的气动外形设计，不会影响飞行器的飞行性能和战术技术性能；此外，俄罗斯进行的风洞试验表明，利用等离子体隐身技术还可以减少飞行器飞行阻力3O％ 以上

    3)使用简便，等离子体可做成能快速开关的隐身系统，在通信或雷达系统尚未发送或接收时，通过快速打开等离子体隐身系统，实现对电磁波传输系统的覆盖。

    4)等离子体的隐身效果随雷达波波长的增加而增加，而涂层隐身材料的隐身效果随波长的增加而降低。

    这种隐身技术不仅解决了吸波涂层厚度和质量方面的局限性，具有吸波频带宽、吸收率高、隐身因素多和效果好等优点，而且能满足高反射局部需求，尤其适用于导弹的隐身。

    5)使用周期长，造价相对低廉，维护费用低。等离子体隐身技术在军事上具有极高的潜在应用价值，将成为隐身技术发展的新的突破方向及世界各军事强国竞相研究的焦点。目前在理论和试验上己经获得成功，且在工程上研制成功，将对未来空战产生革命性的影响。

     但等离子体隐身也存在一些主要问题：

    1)兵器安装等离子体发生器的部位无法隐身；

    2)需电源功率很高，设备庞大；

     除了等离子隐身技术之外，另外介绍下等离子推进技术

     等离子技术可制造不同于传统使用氧化剂和燃料作为推进剂的等离子体发动机。这种发动机，由太阳能及超级电容提供电能，控制等离子体推动飞行器周围的中性(不带电的)气态介质，处于中性的等离子状态的工作介质加速喷出，产生推力。这种发动机，效率很高，特别是发动机没有运动部件，可靠性大大提高。大气层中采用等离子体发动机的飞行器可不携带燃料，仅需电力和空气介质即可完成类似飞碟一样的不间断飞行；飞向外层空间的飞行器，采用等离子体发动机作为动力，仅携带少量惰性气体或通过管道输送介质，即可实现长距离、长时间的星际飞行。难控制。因此，在满足对等离子体包层厚度的要求下，必须降低等离子体发生器的电源功率和减小设备体积。

     太阳能等离子发动机是正在发展的新技术，属非常规推进系统。它与普遍使用的液体火箭发动机、固体火箭发动机等化学能火箭发动机有所不同，是靠太阳能工作，而非化学能。化学火箭发动机的推进剂把化学能转变为热能，经过喷管的气动热力加速，再转化为喷射燃气流的动能来产生推力。而太阳能电火箭发动机的工作介质则是通过太阳能转换成的电能予以加热的方式或这种电能产生的静电场、电磁场的作用获得动能来实现反作用推进的。太阳能等离子体发动机的原理是，经过光电转换装置将太阳能变为电能，再通过结构设计使电能产生电磁场；工作介质在高温下被电离，电子从原子或分子中跑出，丢掉电子的原子或分子带正电，逸出的电子带负电，它们在总体上是呈中性的，这就形成了等离子体；呈中性的等离子体具有导电性，与磁场能相互作用，由电磁感应可以获得产生加速度的力。概括起来说，就是利用太阳能引发的电磁场对载流等离子体产生罗伦兹力的原理，使处于中性的等离子状态的工作介质加速以产生推力。

     等离子发动机完全没有机械运动部件，可靠性非常高，完全不同以往形式的发动机。等离子发动机应用于飞行器上，不仅仅局限于低、中、高空飞行，与飞碟等不明飞行物(UFO)一样，可以悬停在任何位置，运动速度又非常快。配备等离子发动机的飞行器，通过太阳能或接收地面微波辐射的能量后，可以作不间断的空间飞行，特别适合做无人驾驶飞行器的动力，在高空可在世界范围内执行侦察等特殊任务。等离子发动机同样适于作宇航飞行的动力，我们就应该能飞到任何地方用离子化粒子或惰性气体作为液体燃料为太空飞行器提供动力。宇宙中的物质大量以等离子体形态存在，如果我们在未来能想办法以管道形式输送等离子体，飞行器等离子发动机利用带电粒子在强电场作用下喷出，喷射速度接近光速，因而飞行器飞行速度将有可能达到光速，那时，到达宇宙的任何地方将变得轻而易举。