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红外隐身涂层发射率预测模型

红外与激光工程 2009年第3期38卷 489-494页

作者：王友军吕绪良胡江华何超高福银解放军理工大学工程兵工程学院江苏南京210007 南昌陆军学院军兵种教研室江西南昌330103

针对红外隐身涂层发射率受颜料形状和涂层微结构等参数影响的问题,建立了基于有效介质理论和Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率预测模型。采用了Maxwell-Garnett有效介质近似模型,以Al作为颜料粒子,计算得到了含有空气和球形Al粒子... 详细信息

针对红外隐身涂层发射率受颜料形状和涂层微结构等参数影响的问题,建立了基于有效介质理论和Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率预测模型。采用了Maxwell-Garnett有效介质近似模型,以Al作为颜料粒子,计算得到了含有空气和球形Al粒子的涂层等效折射率与波长的关系。从电磁波与颜料相互作用的机理出发,对涂层结构材料内部的后向散射效应进行了研究,结合几何光学理论计算了涂层的散射系数和吸收系数,以ZnS作为颜料粒子,定量分析了颜料形状和微结构参数对涂层发射率的影响,得出了涂层发射率与颜料粒子半径、体积百分比、等效折射率的关系。计算结果表明:该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导作用。

关键词：红外隐身涂层发射率有效介质理论 Kubelka-Munk理论

考虑填料非均匀分布的红外隐身涂层辐射特性研究

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考虑填料非均匀分布的红外隐身涂层辐射特性研究

作者：任培旗山东大学

学位级别：硕士

近年来,随着高分辨和高灵敏红外探测技术在军事领域的大规模应用,军事目标的战场生存能力面临极大挑战。在这种背景下,具有红外辐射屏蔽能力的低红外发射率材料受到国内外广泛关注。其中,颗粒掺杂型的红外隐身涂层在低红外发射率性能、... 详细信息

近年来,随着高分辨和高灵敏红外探测技术在军事领域的大规模应用,军事目标的战场生存能力面临极大挑战。在这种背景下,具有红外辐射屏蔽能力的低红外发射率材料受到国内外广泛关注。其中,颗粒掺杂型的红外隐身涂层在低红外发射率性能、经济性能、机械性能、抗老化性能和大型装备表面应用性能等方面具有明显优势。在传统的涂层辐射特性预测方法中,填料颗粒被视为在涂层中随机均匀分布,表观发射率的计算依赖于颗粒在无限大背景介质中的辐射特性和辐射传递方程的求解。然而,在涂层的制备过程中,涂层内的颗粒在表面张力、浮力及重力的不同平衡作用下可能会漂浮到涂层表面附近或沉降到基底附近,形成颗粒在涂层内的非均匀分布。这种非均匀分布会导致使用传统方法预测涂层发射率时产生偏差。基于上述问题,本文首先研究了颗粒近基底或近表层分布情形下,界面对颗粒辐射特性的影响;然后在考虑界面效应的情况下,建立合适的模型对比分析了颗粒均匀分布和非均匀分布对涂层辐射特性的影响。首先,利用时域有限差分(FDTD)方法研究了具有界面效应的片状Al颗粒的辐射特性。在颗粒近基底和近表层两种情况下,分别研究了颗粒-界面距离、颗粒尺寸和电介质折射率对辐射特性的影响。研究发现:电介质基底对颗粒辐射特性的影响较小。颗粒靠近金属基底时,颗粒的吸收因子、衰减因子和后向散射占比显著增大;颗粒靠近表层界面时,颗粒的衰减因子和后向散射占比减小。随着颗粒到界面距离的增大,界面效应的影响逐渐减小。其次,在考虑颗粒界面效应的情况下,基于Kubelka-Munk理论(K-M理论)提出了颗粒均匀分布涂层的三层模型。计算并讨论了涂层各参数(包括:颗粒尺寸、掺杂体积分数和涂层厚度)对均匀分布涂层发射率的影响。结果表明:颗粒尺寸的减小和掺杂体积分数的增大可以有效降低发射率;涂层的平均发射率随着涂层厚度的增大而增大并逐渐收敛于一个定值。最后,在考虑颗粒界面效应的情况下,提出了颗粒非均匀分布涂层的双层模型。研究了涂层各参数以及颗粒的非均匀分布程度对非均匀分布涂层发射率的影响,并对比分析了颗粒均匀分布和非均匀分布时涂层辐射特性的差异。结果表明:颗粒厚度的减小和掺杂体积分数的增大可以有效降低发射率;相对于颗粒均匀分布的涂层,颗粒近表层分布能够显著降低涂层的发射率,而颗粒近基底分布则会导致涂层发射率增大。随着颗粒非均匀分布程度的增大,三种类型涂层的平均发射率差距越来越大。

关键词：红外隐身涂层发射率界面效应颗粒辐射特性非均匀分布

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红外隐身涂层发射率的仿真计算

激光与光电子学进展 2012年第1期49卷 109-114页

作者：刘姜伟时家明党可征陈宗胜冯玥玥脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 解放军电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室安徽合肥230037

建立了基于Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率仿真计算模型。以Al粉颗粒作为颜料粒子,采用Maxwell-Garnett有效介质理论计算分析了涂层的等效折射率与波长的关系。从电磁波与颜料相互作用的机理出发,采用几何光学理论计算得到了涂... 详细信息

建立了基于Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率仿真计算模型。以Al粉颗粒作为颜料粒子,采用Maxwell-Garnett有效介质理论计算分析了涂层的等效折射率与波长的关系。从电磁波与颜料相互作用的机理出发,采用几何光学理论计算得到了涂层的吸收系数和散射系数。定量分析了铝粉颗粒粒径以及体积分数对涂层发射率的影响。结果表明,该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导意义。

关键词：红外红外隐身涂层发射率 Kubelka-Munk理论有效介质理论

一种基于光子晶体结构的军用车辆红外隐身涂层的设计

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红外与激光工程 2015年第11期44卷 3299-3303页

作者：李文胜张琴付艳华黄海铭湖北汽车工业学院理学院湖北十堰442002

根据军用车辆的体表温度,针对红外大气窗口,选用常见的Si和Li F为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了一具有光子晶体结构的复合涂层。利用传输矩阵法计算表明,当Si和Li F均取4层,且每层的几何厚度分别取0.800μm和1.900μm时,在8... 详细信息

根据军用车辆的体表温度,针对红外大气窗口,选用常见的Si和Li F为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了一具有光子晶体结构的复合涂层。利用传输矩阵法计算表明,当Si和Li F均取4层,且每层的几何厚度分别取0.800μm和1.900μm时,在8~14μm之间存在一个严格的带隙,此带隙有以下特征：介质层数大于4时,带隙不再发生实质性的变化。增加两介质的几何厚度,带隙红移,宽度变宽,反之亦然。入射角增加,8~14μm之间的带隙总是存在。以上结论可为该复合涂层的进一步研究提供有益的参考。

关键词：光子晶体军用车辆红外隐身涂层传输矩阵

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高温红外隐身涂层材料研究进展

材料研究与应用 2022年第1期16卷 57-67页

作者：刘鹏殷举航罗雄光谭僖姜林文张小锋宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 电子科技大学国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心四川成都610054 华鑫激光科技有限公司广东东莞523718

随着现代飞行器速度的不断提高,其热端部件的服役温度越来越高,红外辐射能量也不断增强,从而增加了飞行器在飞行过程中被红外侦测和识别的风险,如何提高飞行器在高温环境下的红外隐身能力成为了军事领域的热点问题之一.目标的红外辐射... 详细信息

随着现代飞行器速度的不断提高,其热端部件的服役温度越来越高,红外辐射能量也不断增强,从而增加了飞行器在飞行过程中被红外侦测和识别的风险,如何提高飞行器在高温环境下的红外隐身能力成为了军事领域的热点问题之一.目标的红外辐射强度由目标表面的温度和目标表面的发射率决定,所以利用低红外发射率涂层涂覆在飞行器表面,从而降低目标表面的红外发射率,是提高飞行器红外隐身性能的一种便捷、有效的方法.然而,飞行器服役环境通常较为恶劣,为满足其日趋严苛的工程应用需求,需研制出具有更高耐温及耐腐蚀性能的红外隐身涂层.综述了目前几大热门的红外隐身涂层材料和涂层的工艺发展情况,并对涂层性能优化方面进行了阐述,展望了红外隐身涂层材料未来的发展趋势.

关键词：高温红外隐身材料红外隐身涂层低发射率

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填料近表层分布对红外隐身涂层发射率的影响

节能技术 2023年第2期41卷 99-104,129页

作者：周玉雪任培旗张文杰刘林华山东大学能源与动力工程学院山东济南250061

为研究红外隐身涂层中填料颗粒近表层非均匀分布对其发射率的影响,采用时域有限差分方法计算了单个圆片状填料颗粒在近表层分布时的吸收和散射特性参数,并代入由颗粒掺杂层和粘结剂层组成的双层辐射传输模型,采用Kubelka-Munk理论求解... 详细信息

为研究红外隐身涂层中填料颗粒近表层非均匀分布对其发射率的影响,采用时域有限差分方法计算了单个圆片状填料颗粒在近表层分布时的吸收和散射特性参数,并代入由颗粒掺杂层和粘结剂层组成的双层辐射传输模型,采用Kubelka-Munk理论求解了涂层的表观光谱发射率,研究了填料颗粒近表层聚集程度、体积分数、几何尺寸对发射率的影响。结果表明:填料颗粒近表层聚集时涂层发射率低于均匀分布的情形,减小填料颗粒厚度和掺杂层厚度、提高填料掺杂体积分数和数密度可有效降低涂层的红外发射率。

关键词：红外隐身涂层发射率近表层分布 FDTD Kubelka-Munk理论

EPDM基红外隐身涂层耐热性及使用寿命预测研究

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红外技术 2008年第12期30卷 693-696页

作者：黄嵘徐国跃程传伟余慧娟胡晨南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏南京211100

从发射率变化的角度建立了红外隐身涂层失效的评价标准。根据Arrhenius公式研究了涂层寿命的估算方法。采用IR-2型发射率测试仪,测试了低红外发射率EPDM/Cu涂层在不同温度下发射率的变化,得出了涂层的最高耐受温度,并预测了涂层在不同M... 详细信息

从发射率变化的角度建立了红外隐身涂层失效的评价标准。根据Arrhenius公式研究了涂层寿命的估算方法。采用IR-2型发射率测试仪,测试了低红外发射率EPDM/Cu涂层在不同温度下发射率的变化,得出了涂层的最高耐受温度,并预测了涂层在不同Ma数的飞机蒙皮上的使用寿命。结果表明:涂层的最高耐受温度为523K;涂层在1Ma和1.5Ma的蒙皮上的寿命分别可以达到4.91×105h和3.78×104h。理论计算结果与实验结论比较符合,这表明此预测方法在实际应用中有一定的普遍性,能够比较准确地预测红外隐身涂层的使用寿命。

关键词：发射率寿命预测红外隐身涂层

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红外隐身涂层在导弹上的应用

制导与引信 2007年第1期28卷 53-56页

作者：谷荣亮杜江陈涛 92941部队92分队

红外隐身涂层是实现导弹红外突防的一种有效方法,可提高武器的生存率和战斗力。文章简述了红外隐身涂料的种类、基本特性和涂料实现隐身的两种途径,详细分析了涂层厚度、涂层衬底、涂层颗粒度和温度等主要因素对导弹隐身性能的影响。红... 详细信息

红外隐身涂层是实现导弹红外突防的一种有效方法,可提高武器的生存率和战斗力。文章简述了红外隐身涂料的种类、基本特性和涂料实现隐身的两种途径,详细分析了涂层厚度、涂层衬底、涂层颗粒度和温度等主要因素对导弹隐身性能的影响。红外隐身涂料与雷达吸波材料的复合体以及纳米薄膜隐身材料将成为隐身涂层的发展趋势。

关键词：导弹红外隐身涂层隐身技术

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含粒子的红外隐身涂层辐射特性研究

含粒子的红外隐身涂层辐射特性研究

作者：高豪廷哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

当代红外探测技术的快速发展,给我国新一代战机等武器作战平台隐身化改造的研制带来了巨大的挑战。含粒子的低发射率红外隐身涂层作为一种有效的降低和削弱敌方红外探测设备的手段,已经得到广泛的研究和应用。低红外发射率涂层通常是由... 详细信息

当代红外探测技术的快速发展,给我国新一代战机等武器作战平台隐身化改造的研制带来了巨大的挑战。含粒子的低发射率红外隐身涂层作为一种有效的降低和削弱敌方红外探测设备的手段,已经得到广泛的研究和应用。低红外发射率涂层通常是由树脂粘结剂与颜料粒子组成的复合体系,其红外隐身性能受到多种因素的影响,因此如何从理论上研究红外隐身涂层中的各种参数对于涂层的影响,建立可靠的发射率模型,并以此来指导涂层的设计与实验,就具有重大的意义。本文针对这一方面的主要研究内容如下:本文研究了含粒子的低发射率红外隐身涂层中的红外传输过程,利用能流理论和时域有限差分方法,结合前人研究成果建立了红外隐身涂层发射率计算模型,并利用时域有限差分方法计算了涂层中颜料粒子在红外大气窗口的散射性质,并以此计算结果尝试从微观角度解释低发射率涂层降低发射率的原因,发现单个金属颜料粒子的散射特性对于涂层发射率影响显著,单个颜料粒子的后向散射特性是影响涂层发射率最主要因素。之后利用所建立的发射率模型,计算并详细讨论了低发射率涂层中的多种因素对于涂层隐身性能的影响,并利用蒙特卡洛方法进行涂层发射率计算结果的对比验证,通过两种方法结合预测涂层中获得最佳发射率的方式,研究发现存在一种最佳金属粒径,体积浓度,涂层厚度,使得红外隐身涂层的发射率最优。

关键词：红外隐身涂层时域有限差分方法能流理论粒子散射特性