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阅兵式上的化学密码

作者: 时间:2019-10-14 14:40   

  10月1日上午,庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式在北京天安门广场隆重举行。沙场点兵,三军将士昂首阔步,迷彩战车隆隆前行,飞机编队呼啸而过……人民军队以威武的军容,向世界展示了国家的军事实力和军事科技发展成果。阅兵式上,各类军事装备身披具有伪装功能的“隐形战衣”登台亮相,成为一道威武的风景线。那么您知道这些“战衣”的化学密码吗?让我们一起了解一下吧。

  将士的“隐形战衣”

  迷彩服是军人的“第二层皮肤”,是军人的战袍和铠甲,是军队和军人形象的重要标志。本次阅兵式上,31个方队的受阅官兵身着新型“星空”迷彩服亮相,吸引了大家的眼球。据了解,这套迷彩服花型颜色为全新设计,与以往相比迷彩图案更加细碎,而且随着地面光线的强弱变化,颜色也会产生细微的调整,隐蔽性、防侦测性能更好。

  目前,最新的迷彩服除了运用色彩变化形成保护色图案外,还在色彩染料中加入了光致变色高分子材料等特殊的化学物质,使迷彩服反射的红外光波与周围景物反射的光波大致相同,不仅能迷惑敌人的肉眼侦察,还能使敌方现代化侦视仪器难以捕捉到,具有了一定的防红外光侦察的伪装效果。

  那么,光致变色高分子材料是怎么实现变色功能的呢?简单来说,这种高分子材料在光或其他电磁波的作用下,化学结构会发生某些可逆性改动,从外观上相应地发生色彩变化。光致变色高分子材料是个大家族,按反应性质可分为光异构化反应类,如对-二甲胺基偶氮苯等;光分化反应类,如双-三苯基咪唑等;光氧化复原反应类,如硫紫类等。起初,这种材料主要应用于光信息存储等高新技术领域,而后逐渐应用到了军事、防伪等领域。加入光致变色高分子材料的迷彩服具有立体层次感、多色渐变、视错觉等特征,能够适应林地、荒漠、城市等多种地形或者具有多种地形特征混杂的作战背景的伪装需求。

  在实际作战中,特种部队的战士不仅身穿迷彩服,脸上还要涂上伪装油彩。这是因为,战士在进行隐蔽时,容易因裸露的皮肤反射光线导致暴露,涂抹了军用伪装油彩后,肤色与周围环境的主色相协调,从而躲过敌方的侦察。这种军用伪装油彩是用特殊的化学物质制成的,膏体细腻、稳定,不溶于水,对皮肤安全无毒无刺激,具有优异的涂展性、遮盖力及附着性。而且,有的军用油彩加入了特殊化学成分,在伪装肤色的同时还具有防蚊虫叮咬的效果,还有的军用油彩中加入了特殊化学材料,能保护士兵避免被爆炸产生的高温灼伤。

  战车的“隐形战衣”

  三军将士要穿“隐形战衣”,坦克、军车等大型军事装备也要穿上“隐形战衣”。这些军事装备喷涂了由特种化学材料制成的迷彩伪装涂料后,能够适应多种环境背景下的隐蔽需求。

  迷彩伪装的主要目的是尽量减少军事装备与周围背景在光学、热红外、雷达波等方面的特征差异,降低被发现的概率,使侦察仪器难以探测和分辨,是提高各种武器装备的使用价值、进行自我保护的一种重要的军事伪装方法。一般来讲,迷彩伪装涂料要满足颜色与背景一致、反射波谱与背景一致;无光或平光;耐候性、耐磨损性、耐化学品性好等功能要求。

  目前,我国多采用新式数码迷彩伪装涂料,其原料由基料、颜料和辅助材料组成。基料常用的有丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯,聚氯乙烯、聚氨酯等;颜料一般由氧化镁、氧化铁、氧化锌等金属氧化物,及烟黑、石墨、炭黑、鳞状铝粉等导电材料构成;辅助材料则是一些具有提高和改善涂层的物理机械性能、施工性能、表面状态等的特殊材料。

  这种数码迷彩涂料,结合数码伪装技术,进一步提升了伪装颜色种类、色度坐标及可见光、近红外亮度因数等方面的性能,不仅进一步提高了伪装性能,而且涂料的化学性能和实用性能也大幅提高,具有防止毒剂渗透的作用,可以说代表了当今化学涂料领域的最高水平。

  战机的“隐形战衣”

  陆地上作战的士兵和战车需要伪装,天空中翱翔的战机同样需要伪装。战机“隐形”的原理,主要是利用各种技术减弱雷达反射波、红外辐射等信息,让敌方的雷达及其他电子探测系统“视而不见”。

  确切来讲,隐形战机的“隐形”只是针对雷达及其他电子探测手段而言,并不是真的用肉眼看不见。在反雷达探测方面,隐形战机主要采取防雷达伪装涂料,这是一种能吸收电磁波的涂料,主要是采用掺合型导电涂料,即在胶粘剂中掺入经特殊处理的金属氧化物如铁氧体等。当雷达波与这种含有铁氧体的化学涂料相遇时,通过磁、电、光及活化面积等化学性能的变化,加大磁损失,起到吸收波、透过波和使波偏振等作用,从而使战机能逃离雷达波的跟踪,达到隐身的目的。防雷达涂料除铁氧体外,还有羰基铁、金属超细粉末、陶瓷、放射性同位素、导电高分子、席夫碱、稀土元素等吸波材料。

  反红外探测本领是隐形战机的另一种隐身功能。事实上,所有物体时时刻刻都在向外发出红外辐射,且物体的温度越高,其红外辐射越强。红外线探测仪就是根据红外线的这种特征制成的。飞机的红外辐射主要集中在发动机,隐形战机在发动机的外部涂有超高密度的碳质吸波材料,既可以吸收雷达波,也可以控制发动机内部散发的热量,从而逃脱红外探测仪的搜索,使飞机隐遁于无形。

  战舰的“隐形战衣”

  空军有隐形战机,海军也有隐形战舰。隐形战舰的出现略迟于隐形战机,起初是将隐形战机的隐身技术移植到军舰形成的。隐形战舰的隐身技术除与隐形战机一样要做雷达隐形与红外隐形外,还要采取降噪减振方面的隐身技术。

  由于舰船本身存在着诸多振源,而且在航行过程中会被激发而产生强烈的振动,从而产生较大的噪声。采用减振降噪技术降低舰艇噪声,可以提高舰艇的隐蔽性和攻防能力。隐形战舰的降噪隐身技术是通过控制战舰的声频特性降低敌方声纳系统的探测距离和精度实现的。时下,各国海军中服役的战舰多采用柴油发动机,工作噪音大,很容易被敌方潜艇探测到。隐形战舰为发动机设计了橡皮“外衣”,消除发动机的噪音,达到降噪隐形的目的。

  在减振隔振方面,以前多采用橡胶隔振器,但由于其隔振性能低、承载范围窄等问题近年来逐渐被聚氨酯隔振器取代。利用聚氨酯材料优异的动静力学性能和良好的耐环境性能,国际上开发了大量的舰船用聚氨酯材料,主要应用于减少舰船内设备振动和维护稳定性的隔振器产品。聚氨酯隔振器阻尼比小,大部分工况下隔振效果好,而且适应性强,无论是振动频率、振幅还是疲劳次数影响均小于橡胶隔振器。消声瓦方面,聚氨酯消声瓦具有声学结构的高分子材料,既可以吸收敌方主动声纳发出的探测声波,又可抵制艇体噪声向外传播,减少被声纳探测到的概率。这些化学材料成为潜艇降噪减振的有效手段,大大提高了海军装备的隐蔽性、战斗力和生存能力。

  这些形式各异的“隐形战衣”,只是化学材料在军事装备应用方面的冰山一角。实际上,化学在军事领域无处不在,黑火药和炸药的应用就是人类进入热兵器时代的标志。如今,化学科学已经渗透到军事的各个领域,可以说,整个军事科技的发展都与化学密不可分。