隐身材料应用历程、原理、分类、产业链及需求分析

实现隐身装备生存和突击能力的物质基础。

隐身材料在武器装备上的应用历程大致分为三个阶段：1）起步阶段（20 世纪 70 年代以前）：一战时期，德国、法国均开始在覆盖飞机的蒙皮上 喷涂伪装色。二战中，通过降低武器的目标特征信号进行隐蔽进攻的概 念已经逐渐形成，并在飞机、潜艇等武器中开始应用。二战后，各国越 来越重视隐身装备的研究和发展。2）发展阶段（20 世纪 70 年代至 80 年代）：从 20 世纪 70 年代初开始，美国的隐身技术进入了正规的发展 时期，研制出 F-117A 隐身战斗机和 B-2 隐形战略轰炸机。同期的隐身 技术成果被迅速应用到各种巡航导弹的设计中。同一时期，欧洲国家也 开始进行隐身技术研究，为其先进隐身技术奠定了基础。3）成熟阶段（20 世纪 90 年代至今）：从 20 世纪开始 90 年代，高隐身性能逐渐成为现代 武器装备亮点之一。军事发达国家的隐身技术发展也进入了成熟阶段。 比较有代表性的隐身武器包括新一代隐身战斗机、新一代隐身巡航导弹、 隐身潜艇、隐身坦克、隐身直升机和隐身无人机等。

隐身性能是衡量武器装备生存能力的重要指标，隐身材料是实现控制目 标信号特征的物质基础。1）隐身技术是衡量武器装备先进性和生存力的 重要依据。隐身技术是未来信息化战争中实现信息获取与反获取、夺取 战争主动权的重要手段，是攻防对抗双方取得战略、战役、战术和技术 优势的重要内容，也是新一代武器装备的显著技术特征。2）武器装备的 隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料来实现。隐身技术是通过控 制和降低武器装备的特征信号（雷达、红外、声波和光学等），使其难以 被探测、识别、跟踪和攻击的技术。一是通过隐身外形设计尽可能避免 雷达探测方向上由于物体结构所产生的强反射点，但结构的变化会损失 飞行器等一些武器装备的气动性能。二是通过隐身材料降低武器装备的 信号特征达到隐身的目的。因此开展隐身材料的研究成为隐身技术的关 键，隐身材料的研制和应用也成为评价一个国家隐身技术先进性的主要 指标。针对不同的探测技术，隐身材料可分为雷达吸波隐身材料、红外隐身材料、多频谱兼容隐身材料等。

使用雷达吸波材料（Radar Absorbing Material, RAM）是应对雷达探 测的主要手段，性能追求“薄、轻、宽、强”，主要应用于飞机机身。雷 达吸波材料能将入射电磁波吸收并在材料内部转换成热能等其他形式的 能量，减小雷达回波强度的同时缩小雷达散射截面面积（Radar Cross Section, RCS）。传统雷达吸波材料一般由吸波剂和高分子材料（如树脂 与橡胶及其改性材料）组成，1）按电磁波损耗衰减机制的不同可以分为： 电阻损耗型吸波材料、电介质损耗型吸波材料、磁损耗型吸波材料 3 类； 2）按吸波剂结构形态可分为：涂覆型吸波隐身材料、结构型吸波隐身材 料。由于绝大多数航空或海上雷达的工作频率区间为 1~18GHz，在此频 率范围内以求实现雷达吸波材料“薄、轻、宽、强”的性能。其中“薄” 和“轻”指电磁波在厚度尽可能薄、密度尽可能小的材料中被吸收，“宽” 和“强”指材料对电磁波的吸收频带尽可能宽、吸收强度尽可能大。

红外隐身材料通过降低或改变目标的红外辐射特征来降低可探测性，是 实现航空发动机隐身的理想材料。根据李魏等《红外隐身材料的研究进 展》：现有制导探测武器装备中红外制导占据主导地位，达到 90%以上， 红外探测占比也达到 30%以上，降低目标表面发射率（）和控制目标表 面温度（T）是实现红外隐身的基本途径，主要包括热结构设计、对发热 部件降温、表面涂覆红外隐身材料等方式。其中，在表面涂覆红外隐身 材料是最直接高效的方式，按照作用原理大致可以分为：低红外发射率 材料、控温材料、光子晶体以及智能红外隐身材料等。其中：1）低红外 发射率材料：实际应用中，一般武器装备的最高热源通常为发动机部位， 由涡轮、加力燃烧室与喷管组成的发动机后腔体对战机后向红外辐射强 度的占比达到 90%以上。然而降低工作温度（T）抑制红外辐射会使发 动机性能受到限制，因此控制目标的表面发射率（）是满足发动机红外 隐身要求最有效方法。由填料和粘合剂两部分组成，根据制备工艺的不 同，一般分为红外低发射率涂层和红外低发射率薄膜。2）控温材料：通 常需要制备成涂层使用，粘合剂的选择与低发射率涂层相同，填料一般 采用热惯性大、导热系数低的材料，主要分为隔热材料和相变材料两种。

产业链呈现高度定制化供应，高难度/长周期/大投入筑高壁垒和集中度。 隐身材料产业链由上游原材料厂商、中游隐身材料厂商和下游装备制造 厂商构成。 1）上游原材料：以靶材和粉体为主，根据中游要求进行定制化生产。隐 身涂层材料是由功能层和粘结层组成的复合涂层，功能层提供隐身的同 时提高材料长期耐高温性能，粘结层用于增加隐身涂层材料于工件的结 合强度避免材料脱落。靶材和粉体等是功能填料和粘结剂的重要原料。 中游厂商设计和定制不同成分及技术标准的靶材和粉体并向上游采购。 2）中游隐身材料：定制化程度高，材料成分设计、结构设计、制备工艺、 定制化设备构成核心技术体系。隐身材料产品定制化程度较高，需要针 对不同型号的武器装备以及武器装备所使用的不同部位单独进行研发， 且需经过严格的产品验证试验后，才能定型批量生产销售。隐身材料的 高难度、长周期、大投入使得隐身材料厂商高进入壁垒和集中度。 3）下游装备制造：对中游供应商具有一定稳定性和排他性，合作模式与 隐身材料形态（涂层或结构）有关。下游企业为军工集团下属科研生产 单位，根据军方要求研制生产指定型号的武器装备，包括军机、导弹、 舰船和陆战装备等。供应模式来看，隐身涂层材料一般由下游将零部件 发运至中游供应商后，隐身材料供应商利用特定生产设备及工艺将隐身 材料直接制备并涂覆在零部件表面；结构隐身材料一般由下游提供设计 图纸、技术指标等要求，供应商直接进行零部件生产并交付。客户粘性 来看，在既定的产品质量标准及技术指标要求下，下游更换相关供应商 的转换成本较高且周期较长，若隐身材料研制生产企业提供的产品能持 续符合客户的质量及技术要求标准，下游客户将与其形成长期稳定的合 作关系。

军备长期需求投入确定。1）美国军备产量步入新一轮上行周期。2010 年以来，美国的战略重点从反恐转向大国竞争，叠加多发地缘政治直接 或间接导致美国国防拨款及行政/立法行动增加。从美国国防和航天装备 月度产量来看，军备产量在 2015 年后开始稳步增长，于 2023 年创下历 史新高。2）我国军费/一般政府开支水平与军事强国存在差距。2023 年 我国军费占一般政府开支的 4.97%，军费与经济实力匹配度相较主要其 他军事强国仍存在差距。补足与发达国家在先进军事装备上的代差建设 世界一流军队，提升国防与经济实力匹配度是国防建设的重中之重。

第五代先进战机均采用隐身技术，以 F-35 为代表的隐身战机采购量上 升，我国先进战机机身及发动机隐身材料需求空间广阔。1）军机机体常 采用雷达隐身涂层/结构：F-22 战斗机在重点部位（如进气道和机翼前后 缘）采用了将隐身涂层涂覆于吸波结构材料表面的方法，高频雷达信号 被表面吸波涂层吸收，低频雷达信号则被吸波结构材料吸收；F-35 战斗 机，结构隐身材料被用在几个电子战模块上，以抑制腔谐振。2）隐身涂 层是航空发动机广泛应用的隐身措施：根据邓洪伟等《航空发动机隐身 技术分析与论述》，发动机后腔体及其内部件和边缘等产生的雷达散射信 号、后腔体及其热端部件和尾喷流等产生的红外辐射信号占整个飞机尾 部方向特征信号的 95%以上。高负荷等复杂恶劣的工作环境对红外和雷 达隐身材料提出更高要求。 F-35 作为全球最多国家引进的第五代隐身战斗机，未来 20 年全球机队 预计将扩大，计划总数量达 3316 架，其中美国国防部计划采购近 2500 架。目前我国隐身战机数量还处于较低水平，主战隐身装备具备长期增 长及衍生潜力，新一代隐身装备预研需求接续将牵引飞机/航空发动机雷 达/红外隐身材料的需求持续高增。

舰艇隐身技术成为军舰防护技术发展主流，是未来海战核心装备力量。 海上作战主要的攻击武器中如舰炮、反舰导弹等武器依靠雷达系统来完 成对目标的指示和制导。舰艇作为大型海战装备，具有较大雷达散射截 面，根据范晓轩等《雷达隐身技术在水面舰艇上的应用》如排水量 3000t 以上的常规驱护舰，受到对海搜索雷达探测时，其雷达散射截面通常在 10000 ㎡以上。舰艇上使用的雷达隐身材料可分为涂覆型材料和结构型 材料两类，涂覆型隐身材料技术相对比较成熟，如铁氧体吸波涂层、金属微粉吸波材料等都已经在舰艇中应用。结构型隐身材料主要应用在集 成上层建筑和综合桅杆上，使用较多的是夹芯结构。

防御体系的快速发展背景下，隐身材料将有效保障导弹的生存、突防和 纵深打击能力，与隐身战机/舰艇完美配合。目前隐身技术已广泛运用于 空战格斗导弹、海战反舰导弹、对地攻击导弹等各类导弹。由于导弹的 特殊性，使用吸波材料无需考虑后期的维修性能，相比于隐身飞机的吸 波材料设计更具优势。1）雷达隐身：目前导弹雷达隐身设计中使用的吸 波材料根据其使用形式可分为结构型吸波材料和雷达吸波涂料。结构型 吸波材料主要是碳纤维复合材料和其它复合材料，使用其制造导弹的弹 体、弹翼等部件。2）红外隐身：在弹体不同部位涂覆合适的隐身涂层， 以降低弹体表面的气动加热及其对背景红外辐射的反射或者改变红外辐 射的波长。随着隐身导弹需求日益增大，隐身材料将迎来广阔发展前景。