等离子隐身技术工作原理
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发布时间：2022-05-12 23:23
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时间：2023-10-30 08:53
等离子体隐身技术是指利用等离子体回避探测系统的一种技术。目前产生隐身等离子体的方法主要有两种：一种是利用等离子体发生器产生等离子体，即在低温下，通过电源以高频和高压的形式提供的高能量产生间隙放电、沿面放电等形式，将气体介质激活、
电离形成等离子体；另一种是在兵器特定部位（如强散射区）涂一层放射性同位素，它的辐射剂量应确保它的a射线电离空气所产生的等离子体包层具有足够的电子密度和厚度，以确保对雷达波有最强的吸收。与前者相比，后者比较昂贵且维护困难。等离子体按其热容量大小可分为能等离子体、热等离子体和低温等离子体，目前，国外主要应用低温等离子体。
兵器实现等离子体隐身的基本原理是：利用等离子体发生器、发生片或放射性同位素在兵器表面形成一层等离子云，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，使照射到等离子云上的雷达波一部分被吸收，一部分改变传播方向，因而返回到雷达接收机的能量很少，使敌方难以探测，达到隐身的目的；还能通过改变反射信号的频率，使敌雷达测出错误的飞机位置和速度数据以实现隐身。据报道，采用该技术的飞行器被敌方发现的概率可降低99％。
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时间：2023-10-30 08:53
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时间：2023-10-30 08:54
近10年来，英国在等离 子技术这一领域内投入了很大的力量，特别是它与俄罗斯的合作卓有成效。
创新的等离子发生器
英国的ATC-索威尔比（Sowerby）公司在与俄罗斯的合作中是主导力量，并在等离子发生器研制颇有创新。
该公司的等离子物理学家提出把气体激光器武器研究用的X射线预先电离系统技术用于电空气动力学规律的研究。为此，公司的研究人员提出了研究方案的框架，并在干燥的空气中进行了实验。
实验已经取得了成功，其结论是：在塑料薄膜处置放铜电极，有可能在薄膜上形成表面等离子体。
公司根据研究结果最后制造出了实用的系统。该系统由两个部分组成，一是等离子发生器，另一个是功率发生器。前者为一电容器，由一端的两个铜电极与另一端的介电阻挡层（可用聚酯薄膜之类物质）组成。
两个电极中，一个电极只有几微米厚，是裸露的，按梳状物或齿片物精确设计；另一电极是有外套的形状简单的铜片。这两个电极与一高电压发生器相连接，该发生器使用交流电工作，可发出高频（10k～100kHz）的脉冲信号，脉冲信号则由含有10～100个脉冲的信号包组成。
独特的电流体力学技术
1998年，美国研究人员提出用等离子在涡流边界层中进行横向振荡，可使气流转变成层流，从而减小摩擦阻力。涡流边界层具有涡流结构效应，但对它的动力学情况人们尚不十分了解。
1992年曾有一篇理论性名著解析了如何破坏涡流并将相关的摩擦阻力降低大约40%（这相当于把飞机的总阻力降低10%～20%）的方法，从而可节省大量燃料和提升飞机的性能，如载重量和飞行半径等。
这种方法的秘诀在于：在垂直于气流的方向上建立一种往复运动，从而产生出与"自然"的涡流在相位上相反的"合成"涡流。
在这一思想的启发之下，ATC-索威尔比公司采用其研制的等离子发生器来解决上述问题。将两个梳状物形的电极头对脚即一顺一倒地安装在介电阻挡层的表面上，各自依次发出脉冲高频信号。该装置用来对机翼的两条翼肋间的气流进行振荡，这种脉冲信号同样可用来对机翼整个表面的电离气流流动进行加速。这一技术于2001年完成并在2002年10月取得世界专利。
ATC-索威尔比公司此后一直对它进行跟踪研究，不过该技术在理论上尚存有争议，因为实验表明，阻力降低的最大值与等离子气流的振荡频率的对应关系与理论计算有一些出入。后来BAe系统公司用频率范围在200～2000赫兹间的电离气流进行了试验，这个频率范围不属于最佳值，但发现仍使阻力进一步降低。这一试验说明：在气流中的等离子体横向振动可能不是降低阻力的惟一因素，还可能有更复杂的机理起作用，尚待进一步的研究以证实。
实用性应用研究
ATC-索威尔比公司向BAe系统公司转让了其电流体动力学技术。后者将高频脉冲发生器置于电压下产生由介电阻挡层控制的"电晕"型的放电，这种放电生成的等离子体的能量小，可自行移向介电材料表面（从而改变其电磁性能），并同时对空气进行加热。
静态试验表明，热膨胀气流在附面层中的扩散速率为1米/秒。虽然这种扰动十分弱，不足以影响气流的整体，但对局部就可能有重要的影响。在一定条件下，这种电能可以促进或延缓层流向涡流的转换，也就是说增加或降低阻力；当然不只是降低摩擦力。
在BAe系统公司，这种技术主要用来控制涡流的发生。BAe系统公司为此与本国的巴斯（Bath）大学进行了合作，后者在其低速风洞中进行了一系列试验，用的是60°后掠角的三角翼，机翼的前缘装上了电极。
此后，BAe系统公司又单独进行了试验，用的是一个简化了的战斗机机翼，研究内容是迎角增大带来的问题。
研究发现，在机翼上表面从机翼翼尖到翼根，各边界层发生分离，形成涡流层并最后形成强烈的涡流。
这种涡流的破坏作用比迎角的增大来得快，可以使飞行器失控，因为它造成升力大量损失而且它通常是不对称的。
目前正在进行有关的基础研究，以寻找控制这种涡流发生的方法。这样的方法要么是控制，要么是延缓，要么是诱发。
后一种方法的思路是针对涡流发生的非对称性，目标是实现能够短距着陆的高机动性作战平台。
控制涡流发生位置的熟知技术就是所谓的"普通"吹除。而BAe系统公司则采用了由等离子使气流加热膨胀而形成的"吹除效应"。
根据2001年ATC-索威尔比公司的试验，"吹除效应"的涡流控制效果是，动力改善2.5%，横滚改善4.5%，偏航改善4.5%。
但是BAe系统公司的专家认为，这些改进还不足以使飞机实施急剧的机动飞行，但足够实施航迹改变以及平缓的软机动。同时他们认为通过"启动"机翼型面驻点附近的等离子体可加以优化（驻点随迎角变化而移动）。
未来的应用与发展
有人怀疑，从实用角度来看，因阻力减小而节约的能量，是否能和等离子发生器所消耗的能量相抵？ATC-索威尔比公司认为，目前的效率虽不是十分高，但从无人机的应用来看，并不十分需要有极高的效率，因为这时需要的只是通过发生等离子或关掉等离子来实施机动飞行。
至于等离子对隐身的作用，至今仍是一个十分敏感的话题。1998年英国防部的一位隐身专家透露，英国正在沃顿的隐身设施中进行等离子隐身试验，该设施由先进技术验证中心（ATDC）领导。他断言，雷达波信号能因等离子的物理特性及入射波的频率而产生衰减，但是至今进展如何尚未有透露。
不久以前，BAe系统公司与英国负责工程学及物理学研究与发展的*机构（ESPRC工程物理研究中心）签订了一项新的合作协议，以便推动该公司与大学在航空航天及国防领域内的合作研究。根据该协议，BAe系统公司正与克兰菲尔德（Cranfield）大学和斯旺西（Swansea）大学合作研究等离子应用在无人机上的可行性（无人机的规范未透露）。
途径是在飞机上装上能控制气流的电磁系统以代替传统的气动力操纵面。为此，需要在机头附近安置一台等离子发生器，在外加电场作用下产生带电的气流。电源则是根据运转条件确定。
从目前的研究现状看，等离子电空气动力学技术已取得一些进展，但离实际应用还有相当长的距离。
