美開發戰機智能蒙皮 可極大提高隱身和生存能力

　　諸如美國動作電影《特種部隊：眼鏡蛇的崛起》裡面使用的隱身衣或將成為現實。但這次不是個人穿的隱身衣，而是通過採用智能材料為戰鷹披上新衣。這種新裝不僅可以有效降低戰機的雷達反射面積，起到很好的隱身效果，而且可以對機體及外部環境的各種狀態參數實時感知，就如同戰鷹的“皮膚”一般。

　　據媒體報道，美國國家航空航天局和美國空軍聯合支持的“系統研發型飛行器”項目在智能材料上獲得了重大進展。這種利用超材料設計的技術就是智能蒙皮（Smart Skin）。利用智能蒙皮技術，可以通過共性設計有效減少飛機的天線尺寸，並可以採用低成本的新型材料提高飛機的隱身和氣動外形效果，對縮減飛機性能起到了重要作用。

　　智能材料極大改善戰鷹性能

　　智能蒙皮通過將各類傳感器和芯片高度集成在蒙皮內部，從而形成了機體對自身感知的復雜神經網絡，可以將採集到的各類信息實時傳輸給飛機的“大腦”——飛行控制計算機，從而有效提高戰機對各類信息的整合處理能力。

　　1985年，美國空軍首次提出了“智能蒙皮”技術。與此同時，上個世紀80年代末，法國也開始研發一種“智能蒙皮”天線系統。這種系統由法國國家航空空間研究院牽頭組織，主要方向是將雷達天線集成在飛機的蒙皮系統內部。

　　由美國諾斯羅普公司和TRW公司聯合研制的“智能蒙皮”新型天線，採用了將不同種類復合材料壓制成薄片技術，從而使其與標准天線相比通信距離提高了5倍以上。這種新型天線全部嵌套在飛行器表面，可以有效減少飛機飛行重量和阻力，同時降低雷達反射面積。在此基礎上，美國國防部高級研究計劃局制定了無線電頻率“多功能機構孔徑”計劃，將推動智能蒙皮天線技術持續發展。

　　智能蒙皮具有獨特的優點和技術優勢：由於採用了光纖技術和傳感器技術代替普通電纜連接，節省了大量的飛機內部空間，減輕了飛機重量，簡化了飛機設計方案﹔智能蒙皮可以有效提高飛機對自身狀態的感知能力，實現對飛機內外部的實時監控和評估，因而極大地提高了飛機的可靠性和可用性﹔智能蒙皮還可以極大提高未來飛機的隱身能力，將有效提高飛機的生存能力。

　　光纖智能蒙皮得到迅速發展

　　未來智能蒙皮技術將更多地應用於航天器和飛機上，光纖傳感器在其中也發揮著日益重要的作用。內部集成了光纖傳感裝置用於檢測溫度、聲光、核輻射及其它物理量的結構就是光纖智能蒙皮。自1979年美國國家航天局首次把光纖埋入聚合物材料中開始，光纖智能蒙皮就得到飛速發展。

　　光纖智能蒙皮採用分布式光纖傳感技術作為傳感網絡，可將數根小巧輕便的光纖置入飛行器的蒙皮中，利用環境溫度、壓力等待測量對光纖中傳輸光進行調制的原理工作。通過飛行控制計算機實時採集並解調光纖中的傳輸光，就可以得知光纖周圍任一點的待測量情況。

　　光纖智能蒙皮還可以有效減輕飛機的重量和雷達散射面積，提高其小型化和簡單化水平。使用普通蒙皮時，當需要在飛機上加裝天線和傳感器時，就需要進行鑿孔而破壞機體結構，從而造成氣動力、費用等一系列損失。光纖智能蒙皮技術可以實現傳感器的智能化集成，使飛機的設計和升級更為簡便。一體化的智能蒙皮技術可以大面積覆蓋飛機的外部特征，避免了各類平台和天線的外露突出，從而降低了飛機的雷達散射面積，提高其隱身性能。

　　除了應用在飛機上，美國海軍也在研究將光纖智能蒙皮應用於艦船表層的電磁隱身問題，從而提高艦船和潛艇的隱身性能。美國彈道導彈防御局也計劃將光纖傳感器構成的智能蒙皮集成進導彈天基防御系統中，從而對敵方威脅做出精確判斷。

　　物聯網技術融入，應用前景更加寬廣

　　從廣義上將，智能蒙皮系統也屬於傳感器網絡，隨著軍事物聯網技術的快速發展，未來不同戰機上的智能蒙皮也可以實現互聯互通，從而使智能蒙皮的應用前景更加寬廣。法國軍備總局就計劃將智能蒙皮用於高空和長續航無人機項目以及A-400M預警機遠距離監視天線。

　　當然，智能蒙皮技術要得到實現和廣泛應用，仍然需要攻克很多技術難關。智能蒙皮的主體材料需要採用質量輕、高強度並且耐高溫的新型復合材料，目前大部分聚合物復合材料尚處於試驗階段。此外，將傳感器陣列和光纖傳輸系統集成到薄薄的蒙皮材料中也是一道技術難關。智能蒙皮材料的研制除了需要考慮材料學、電子技術和微波技術外，還需要高性能的高溫超導材料、信號處理與分布控制、神經網絡與仿生學研究，是一項龐大的系統工程。

　　隨著技術的進步和研究的大量投入，智能蒙皮技術一定可以在未來科技和軍事應用領域發揮重要作用。

　　（田雙喜 馬建光）

(來源:科技日報)