赋能强军 科普阳光
科普驿站栏目·序
习主席指出，科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。
为深化全民国防教育和科学普及，特别是面向青年学生、部队官兵加强军事高科技知识学习，提升科技认知力、创新力、运用力，我们依托学校科普专家、国防科技战略研究智库、“军事高科技在线”等力量和资源，新开设“科普驿站”栏目。这里是学习知识的加油站，这里是探索未知的万花园，小到微纳之间，大至无垠宇宙，从天到地，从军到民，以科学原理提升科技认知，以科技素养提升综合能力。格物以致知，致知而明理，明理致功成。
11月12日至17日，第十五届中国国际航空航天博览会在广东珠海举办，吸引了来自全球各地的军事爱好者极大关注。此次航展上，大批先进的国产武器装备亮相，不时可以见到国防科技大学智力支持和技术赋能的影子。我们组织专家精选了部分航展装备涉及技术进行科普，本期介绍激光陀螺和隐身材料。
激光陀螺——让武器装备不再迷路
本届珠海航展公开亮相了多款新型先进战机、舰艇、导弹等武器装备，那么这些武器平台是如何确保高精度执行任务而不迷路呢？今天我就来解开武器装备的“火眼金睛”——激光陀螺的神秘面纱。这么一个小小的激光陀螺，究竟是如何发挥大大作用的呢？
图1 激光陀螺实物图
激光陀螺，英文全称为Ring Laser Gyroscope（简写为RLG），是一种基于环形激光技术测量旋转角运动的仪器，具有精度高、动态范围大、启动时间短、可靠性高以及寿命长等优点。激光陀螺在军事技术领域应用广泛，诸多军事强国的先进战机、舰艇、导弹和陆用装备都需要它来提供位置、姿态等关键信息，被誉为精确制导武器的“火眼金睛”，惯性导航系统皇冠上的“明珠”。
图2 激光陀螺基本工作原理演示
激光陀螺的原理其实不难，它内部是一个环形的激光腔，有两路同时出发的激光按顺时针和逆时针相反方向发出，当陀螺没有转动时，两路光总是能同时到达。而当陀螺转动时，两路激光会因转动而产生光程差，采用先进光电技术将光程差转化为频率差，从而实现精密的角速度测量，这就好比是“顺风跑得快，逆风跑得慢”。这一现象被称为萨格纳克效应。
图3 激光陀螺测量三维角运动示意图
尽管激光陀螺原理简单，但是其生产制造却是一门集光、机、电、算等多学科交叉的系统工程，工程化产业化实现难度极大。值得自豪的是，经过高伯龙院士为代表的老一辈科学家们不懈努力，中国在上世纪90年代成为继美、法、俄之后第四个掌握激光陀螺技术的国家。
飞行器隐身衣如何发挥“超能力”？
在浩瀚无垠的蔚蓝天际，飞行器仿佛幽灵魅影般悄无声息地穿梭于一张无形的防空网，它们“来无影、去无踪”的背后，究竟隐藏着什么样的奥秘呢？原来这一切都要归功于飞行器表面的“隐身衣”。说到隐身，大家首先想到的是什么？看不见？消失了？那么隐身衣是如何发挥“超能力”让飞行器“消失”的呢？今天，就让我们一起揭开隐身衣这件神秘的外衣。
其实，隐身衣的工作原理就是抑制或控制雷达、红外、可见光等不同波长范围电磁波特征信号，让飞行器难以被探测、识别、跟踪和攻击，把飞行器隐藏于无形的电磁波网之中！
那你有没有想过，隐身衣是如何抑制或控制电磁波特征信号的呢？首先，我们要了解雷达探测，它的作用就是将电磁波辐射出去，接收反射（或散射）回来的电磁回波信号来探测目标。雷达隐身衣就像穿在飞行器外表的一件防护服，它就可以像海绵吸水一样吸收入射的雷达波段电磁波，利用吸收剂介电损耗、磁损耗等方式将电磁波转化为热能而耗散掉，这样雷达就很难捕捉到电磁回波信号。
图4 雷达隐身原理示意图
你可能会问，飞行器尾喷管、尾焰产生的强烈的热辐射源宛如黑夜中的一盏“明灯”，也极易被红外制导探测而招来灭顶之灾。红外隐身衣跟雷达隐身衣原理一样？当然不一样，雷达与红外属于不同波长的电磁波。红外制导顾名思义，是根据红外辐射信号追踪目标。红外隐身衣则是利用覆盖到金属表面“外衣”的红外低发射率特性，减弱红外辐射能量，让红外制导探测难以捕捉到辐射信号。
图5 红外隐身原理示意图
总的来讲，隐身衣就像一件薄薄的“外衣”，它发挥“超能力”让飞行器成功突破无形的防空网。有了它，我们的飞行器就能突入无人之境，提升飞行器的攻防能力。
随着探测与制导技术的发展，传统单一隐身材料无法同时躲避多种探测与制导技术的威胁，发展多波段隐身材料也是未来发展趋势。近年来，国防科技大学团队长期致力于隐身材料关键技术攻关研究，自主研发的涂层材料通过数万次实验室模拟循环和装备真实环境试验，相关技术成果已应用于多型装备，部分装备在第十五届中国国际航空航天博览会上精彩亮相。
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来源丨国防科技大学前沿交叉学科学院、空天科学学院
作者丨张继东 谭中奇 吴伟 李阳 黄文质 艾书周 邱志楠
编辑丨李兴昊 陈钰汀
