[发明专利]隐形皮板技术

说明书

隐形技术是近几年来军事技术研究的重要课题。目前已经出现了隐形飞机、舰艇和坦克等之类的军事装备。这些装备的隐形技术主要是采用斜面设计和吸波材料或表层涂料方法(张世英，“隐身舰炮”，《现代舰船》，1996，No.123，P25)。就斜面设计而言，它的宗旨是在结构上尽量减少或避免垂直外表面。这就导致了隐形产品的外形几何特征与常规产品的几何特征大不相同，整个产品的结构需要重新设计，所以难度非常大。这也是隐形武器神秘的所在。另一方面，斜面设计无法躲避来自高空的探测波。总之，斜面设计的隐形产品不仅结构和外形复杂，而且其隐形效果具有很强的方向性。

本发明专利公布一种能够产生全方位隐形效果的表面设计技术——局部几何皮板隐形技术，它使得设计隐形武器变得容易。采用这种方法设计的隐形武器可以不要考虑是否有表面与水平面垂直，甚至可以在现有的结构形状上加以稍微的改动即可，无需对结构进行重新设计。

先来考查一平板(图1)，其上有规则地排列着许多小孔，小孔的任一边沿必须与另外的一个或多个小孔的边沿重合。这样的孔可以是三角形、矩形或多边形。下面以矩形孔为例加以说明。即在平板上一排一排地排列着截面为矩形的有底孔，孔的内壁由四个曲面(含平面)组成，孔内不同深度的截面大小不同，四个曲面在孔底同交于一点。图2为方孔的某方向的剖面图，其中孔壁以曲线表示。曲线可能是园弧、抛物线或直线，各条线的参数可以不同。但一个孔来说，要求满足如下法线条件：即曲线(孔壁)上任一点的法线必须与对面的曲线(孔壁)相交。这个要求是为了确保从任何角度射来的波束经第一次反射之后必将射向对面的孔壁，从而使得从任何角度射向皮板的波束不会被直接反射出来，而是在对面产生第二次反射。经第二次反射之后，波束将射向第一次反射面的一侧。如果此时波束不与该孔壁相交，则此波束将不会沿原先射向皮板的方向返回。这就产生了隐形效果，除非特殊情况：第一反射点的法向与第二反射点的法向垂直。例如，当孔壁为两个相互垂直的平面(这种孔壁不符合前面提及的法线条件)时，波束只要沿任意方向射来，经过两次反射之后必将沿着与来时方向平行的方向射回去。所以设计孔壁曲面时应保证不存在法线相互垂直的两点。

另一种可能性是，第二次反射出来的波与对面的孔壁相遇产生第三次反射。经过第三次反射出来的波向着波束来时的一方，但互相平行的机会很少。这实际上也产生了隐形效果。即使相互平行，波束沿着来时的反方向射回，但此波已经过了三次反射，只要孔壁表面具有吸波能力，则效果提高三倍。而这效果最差的情况，也就是说皮板技术至少可将隐形效果提高三倍。

下面以园弧曲线(即园柱孔壁)为例加以说明。图3中O₁和O₂分别为两孔壁曲线的园心，也就是园柱面的中心线，P₀O₂为P₀点的法线。波束S₁经P₀、P₁和P₁₁三次反射之后沿S₁₁方向射出。相反，若某波束沿S₁₁入射，则它将沿S₁返回。S₂经P₀、P₂、P₀三次反射之后为S₂₂，它沿S₂来时的方向返回。此种情况，起隐形作用的只能靠吸波效果。不过以S₂方向入射的波束只能在P₀点方能产生此类情况，其产生的条件是第一反射点在第二反射点的法线之上。所以即使此种情况不产生隐形效果，也不至于导致对整体探测波隐形功能的失效。S₃经P₀、P₃之后沿S₃₃射出也可能产生第三次反射。因此采用本专利方法设计的皮板对任何方向射来的探测波都能产生良好的隐形效果。