随着红外探测技术的不断发展,探测精度逐步提高,飞行器的红外隐身设计面临严峻挑战。特别是基于速度突防的理念,飞行器的飞行速度越来越快,导致其表面温度和红外辐射强度急剧升高,受到的红外探测威胁也与日俱增,需要采用有效的红外隐身措施,以提高战场生存能力。与通常的载人飞行器相比,无人高速飞行器的红外隐身面临战场环境复杂、服役环境恶劣、材料性能要求高、多频谱兼容隐身困难等一系列问题,使其红外隐身设计的难度更大。为此,本论文针对高速无人飞行器的红外隐身难题,围绕隐身设计方法、耐高温低发射率涂层、多频谱兼容隐身性能设计、高温力学性能设计等关键技术难题进行了系统研究,以期为解决高速无人飞行器的红外隐身问题奠定基础。本论文主要内容包括:（1）高速飞行器表面温度和辐射场仿真计算及红外隐身设计方法研究。飞行器表面的温度和红外发射率是其辐射强度的重要影响因素,然而表面温度又受到诸多环境因素的影响,致使其红外隐身设计过程相对复杂。为此,本论文系统研究了不同工况下的飞行器表面温度,并建立了辐射特性和成像计算方法。在此基础上,开展了不同发射率表面辐射强度仿真计算,并以被探测距离作为评价隐身性能的标准,进而提出了相应的红外隐身设计方案。研究表明,飞行器随着速度的增加导致表面气动加热过程加剧,以及自身的红外辐射散热强度随着发射率的降低而减弱,使得温度不断升高。飞行器表面温度为900 K时,设定的发射率值从0.8降至0.2（3-5/8-14μm）,理论被探测距离的缩减率约为47-49%,因而耐高温低发射率材料有望提升高速飞行器红外隐身性能。（2）耐高温红外低发射率涂层材料的设计及力学性能研究。针对传统低发射率涂层材料无法耐受高速飞行器表面高温的问题,从耐高温原材料筛选、涂层体系设计、红外性能优化等方面进行了系统攻关,提出了一种新型的耐高温红外低发射率涂层材料设计方法,显著提升了红外低发射率涂层的高温力学/红外性能。其中,利用高温无机粘结剂“二次成膜”的方法,解决了有机粘结剂高温分解而导致涂层机械性能丧失的难题,并将涂层在450-600℃高温下的结合力提高至4.0±0.4MPa以上;借助玻璃粉熔化吸热过程抑制了片状金属颜料高温氧化问题,最高将涂层的氧化温度推迟了 35℃,提高了涂层的耐温性能;在涂层中引入了更低熔点的锌粉粒子,通过该金属粒子的高温融化,解决了因涂层热膨胀失配导致力学性能较差的问题。综合以上手段,将低发射率涂层的耐温性能由450℃提升至600℃,发射率低于0.35（3-5/8-14 μm）,且具备良好的力学性能。（3）耐高温红外低发射率涂层的可见光-红外-雷达兼容隐身性能研究。本论文系统研究了低发射率涂层成分、结构对其可见光颜色、红外发射率、雷达反射之间的影响关系,探索了耐高温红外低发射率体涂层材料的可见光-红外-雷达兼容隐身性能设计方法。其中,为解决可见光-红外兼容难题,优选了耐高温深色颜料体系,重点针对涂层材料的耐高温-低明度-低发射率性能平衡性设计方法进行了研究;为克服红外-雷达兼容隐身难题,基于典型的双层复合隐身涂层结构,探索了基于涂层材料等效电磁参数的设计方法,完成了对耐高温红外低发射率涂层红外-雷达兼容隐身性能设计与优化。研究发现,增加低发射率涂层的厚度、热处理温度和金属粒子相对含量,均有利于降低复合涂层的低频雷达反射率（2-8 GHz）,但高频雷达反射率（8-18 GHz）明显升高,且峰位将逐渐蓝移。（4）耐高温红外低发射率涂层材料的综合应用性能优化,以及涂层的高温动态力学性能研究。高速飞行过程中,飞行器表面面临强烈的气流冲刷效果,为满足涂层在飞行器表面的实际应用需求,需要改进其在碳纤维复合基材上的机械力学性能。为此,本论文系统分析了高温下低红外发射率涂层材料的成分和结构演变规律,研究了复合基材与低发射率涂层的高温结合力。随后,采用涂层结构设计和基材热处理等方法,将低发射率涂层材料与复合基材处于500℃下的结合力从0.5±0.4 MPa提高至5.0±0.4 MPa。此外,为验证该涂层的耐高温冲刷性能,模拟了一种高温高速气体冲刷的试验环境,研究了涂层的高温动态机械力学性能。研究发现,通过涂层缓慢升温的高温预处理方法,可降低聚硅氧烷分解和玻璃粉“二次成膜”产生的内应力,进而提高其抗冲刷温度至600±5℃,且红外发射率低于 0.35（3-5/8-14 μm）。综上所述,本论文围绕高速飞行器表面辐射特性影响因素多、机理复杂的难点,基于理论数值仿真计算方法,实现了不同工况下的高速飞行器表面温度场和辐射场精确仿真计算,得到了高温下低发射率材料的红外辐射抑制效果。重点针对涂层高温红外/力学性能较差的难点,开展了材料设计技术以及制备方法研究,实现材料体系在高温、力学和低红外辐射性能一体化设计。开展了涂层可见光-红外平衡性设计,以及复合涂层雷达-红外优化设计研究,提出了耐高温低发射率涂层材料的多频谱兼容隐身设计方法。此外,还针对高温环境下涂层与复合基材结合力和耐高温冲刷性能弱等问题,分别通过涂层材料结构/成分设计和高温预处理方法,提升了其高温结合力和耐高温冲刷性能。本论文研制涵盖了理论仿真、材料制备、应用研究等环节,研制的新型红外低发射率涂层材料具有耐温性好、发射率低和抗冲刷性能强等优点,有望为解决高速飞行器的红外隐身难题奠定基础。