热红外隐身技术

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隐身技术的主要原理措施

隐身技术的主要原理措施

隐身技术的主要原理措施隐身技术,也称隐形技术,是一种使物体不被探测到的技术,常用于军事和侦察领域。

其主要原理包括以下几种措施:1.吸收技术:这种技术通过利用材料的特殊结构和成分,将电磁辐射吸收并转化为其他形式的能量,从而减少或消除物体反射的信号。

常见的应用是利用特殊涂层或材料,吸收、消耗雷达波、红外线、紫外线等各种波长的电磁辐射。

2.反射技术:这种技术通过控制物体表面的结构和材料,使其能够将入射信号反射到其他方向,从而减少或完全消除目标物体的反射信号。

这一技术的关键是设计和制造具有特殊几何形状或材料的表面,使得反射信号不会返回到探测器。

3.散射技术:这种技术通过控制入射信号在物体上的散射方向和强度,使其不易被探测到或被误认为是其他物体。

常见的散射技术有雷达散射剖面(RCS)减小和声纳反射剖面(SCR)减小等。

4.探测信号屏蔽技术:这种技术主要通过在目标物体周围放置探测信号屏蔽装置,从而削弱或屏蔽探测信号的传播和接收。

常用的屏蔽装置包括电磁波反射材料、电磁波吸收材料、遮蔽幕和窒息器等。

5.符合技术:这种技术通过抑制或改变目标物体发出的信号,使其不容易被探测到或被误认为是其他物体。

常见的符合技术包括电子对干扰、频率对干扰、光学对干扰和声学对干扰等。

6.混淆技术:这种技术通过将目标物体与背景环境融为一体,使其在视觉上难以被觉察到。

常用的混淆技术包括视觉伪装、光学伪装、声音伪装和热信号伪装等。

7.干扰技术:这种技术通过发射特定信号或电磁波,干扰和干扰探测器的性能,从而减少对目标物体的探测和定位能力。

干扰技术常用于军事电子战和侦察任务中,包括无线电频率干扰、红外线干扰和雷达干扰等。

总之,隐身技术是通过吸收、反射、散射、屏蔽、干扰、混淆等多种技术手段,来减少或消除物体在各种探测系统中被发现的能力。

这些技术主要应用于军事和侦察领域,可以提高武器系统的生存能力和作战效果。

红外隐身技术的原理与应用

红外隐身技术的原理与应用

红外隐身技术的原理与应用1. 简介随着科技的不断发展,红外隐身技术逐渐成为现代军事领域中的重要研究方向。

红外隐身技术利用物体对红外辐射的吸收和反射特性,使物体具备较高的红外辐射抑制能力,从而达到隐蔽目标、提高战场生存能力的目的。

本文将介绍红外隐身技术的原理和应用。

2. 原理红外隐身技术的原理主要基于物体对红外辐射的吸收和反射特性。

以下是红外隐身技术的工作原理:•红外辐射抑制:物体表面的特殊涂层可以吸收或反射特定波长的红外辐射,从而降低物体在红外波段的辐射特征,减少红外传感器和导引制导系统的探测距离。

•热辐射控制:通过选择或设计合适的材料和涂层,可以减少物体表面的热辐射,降低热红外传感器对物体的探测。

控制物体的表面温度和表面热辐射分布是关键的技术要点。

•光学设计:设计物体的形状、纹理和结构,减少红外辐射的反射和散射。

通过光学设计,可以将红外辐射能量尽可能地分散和吸收,提高红外辐射的隐身效果。

3. 应用红外隐身技术在军事和民用领域都有广泛的应用。

以下是红外隐身技术的一些应用场景:•军事领域:红外隐身技术广泛应用于军用飞机、导弹和无人机等载具。

通过减少红外辐射特征,提高作战载具的隐身性能,降低被敌方导弹和监测设备探测的概率,提高战斗力。

•民用领域:红外隐身技术在民用领域也有一定应用。

例如,红外反射涂层可以应用于建筑物外墙和玻璃窗,减少室内空调能耗,提高能源利用效率。

此外,红外隐身技术还有潜在的汽车外观设计和消防救援等领域的应用。

4. 挑战与发展红外隐身技术虽然在军事和民用领域都有广泛应用,但仍面临一些挑战和发展需求:•高温环境下的稳定性:红外隐身技术在高温环境下的稳定性需得到提高,以确保其长期有效性。

•多频段的红外辐射抑制:红外隐身技术需要适应不同频段的红外辐射抑制,以应对不同传感器的探测。

•红外隐身技术与其他隐身技术的综合应用:红外隐身技术与其他传统隐身技术如雷达隐身技术的综合应用还需要进一步研究和探索。

红外隐身技术在军事中的应用

红外隐身技术在军事中的应用

红外隐身技术在军事中的应用摘要:在现代军事中,随着现代军用红外探测和图像处理技术日益发展,其技术的精准性也随着现代军事的发展而更加精确,已成为军事探测和制导武器非常重要的使用手段,从而对军事设施和武器装备的威胁也越来越大。

因此红外隐身技术也成为军事战争中提高目标隐身能力和战斗力的重要技术因素。

关键词:隐身技术军事上个世纪,红外隐身技术经历了三个发展时期,分别为探索时期、技术全面发展时期和应用时期。

80年代开始,红外隐身技术已经在先进国家研制的新型飞机、舰船和坦克装甲车辆等得到了广泛采用。

一、红外隐身技术原理通过降低或改变目标的红外辐射特征来实现降低目标的可探测性称之为红外隐身技术。

它是通过更改结构的设计和应用红外物理原理来衰减吸收目标红外辐射的能量,从而实现目标的低可探测性。

根据斯特藩-玻尔兹曼定律可知,物体辐射红外能量不仅取决于物体温度,还取决于物体的比辐射率。

温度相同的物体,引起比辐射率的不同导致探测器上将显示出不同的红外图像。

鉴于一般军事目标的辐射都强于背景,所以采用低比辐射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。

另一方面,为降低目标表面温度,热红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力,以使目标表面温度尽可能接近背景温度,从而降低目标和背景的辐射对比度,减小目标的被探测概率。

二、红外隐身技术在飞机上的应用1.发动机喷管采用碳纤维增强的碳复合材料或陶瓷复合材料,喷口安放在机体上方或喷管向上弯曲,利于弹体遮挡红外挡板,在喷口附近安装排气挡板或红外吸收装置,或使飞机采用大角度倾斜的尾翼等遮挡红外辐射;在尾喷管内部表面喷涂低发射率涂料;采用矢量推力二元喷管、S形二元喷管等降低排气温度冷却速度,从而减少排气红外辐射;在燃料中加入添加剂,以抑制和改变喷焰的红外辐射频带,使之处于导弹响应波段之外。

2.采用散热量小的发动机。

隐身飞机大多采用涡轮风扇发动机,它与涡轮喷气发动机相比,飞机的平均排气温度降低2000C~2500C,从而使飞机的红外隐身性能得到大大改善。

热红外隐身技术与人体伪装

热红外隐身技术与人体伪装

。一般情况下, 人体着装时的温度在 $! %$$- 左右, 裸体时
可降低 ! % $- 左右。由维恩位移定律 (!! . !’+/ " , ・0) 可 & ! 知, 辐射主波长约为 + %(( 处于红外波段。 &, ! 在可见光波段 (* " ) % * " / , 威胁人体的主要是人眼和电 &) ! 视传感器。新一代红外导弹采用的是焦平面阵列, 其中包括硅 材料 (* " ) % ( " ( , 铂硅 (( % # , ($ % # & 波段) & 波段) 1234 &波 ! ! ! 段) , (( %# 。红外搜索与跟踪 ( 1;39) 系统大多工 56789: & 波段) ! 作在 $ %# ( <=1;) 传感器主要 & 和 ’ % () & 波段上。前视红外 ! ! 用于目标捕获, 包括探测与识别。主要采用 ’ %(! & 的 56789: !
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式中: — —物体的辐射发射量; !— — —物体的比辐射率; !— — — —斯蒂芬 ’ 玻耳兹曼常数; ! — —物体的绝对温度; "— — —普朗克第一辐射常数; +" — — —普朗克第二辐射常数; +. — 应是深沉、 朴素、 含蓄、 稳重、 端庄、 中庸、 安适、 平静、 整洁、 考究 等主题情调。 随着生活的不断丰富, 社交场合、 休闲场合的扩展, 观念上 的更新, 未来将使中老年服装的主题情调更加五彩缤纷。
万方数据
第 $( 卷 ・ 第!期 ! ! ! 上海纺织科技 ! ! ! 产品研究! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !**$ 年 ) 月・ 由式 (!) 可以看出, 目标的红外隐身主要是减少第一项的 各项取值, 即应包括三方面的内容, 一是改变目标的红外辐射 特性, 即改变目标表面的发射率; 二是降低目标的红外辐射强 度, 即通常所说的热抑制技术; 三是调节红外辐射的传播途经 (包括光谱转换技术) 。 因此人体的热红外隐身, 可从以下几个方面加以考虑。 !"! !"!"" 改变目标 (人体) 红外辐射特性技术 改变红外辐射波段 一是使目标的红外辐射波段处于 外成像探测, 服装上需要涂敷具有不同发射率的涂层, 以达到 红外热图迷彩效果。 #"! 背景的影响 人体的红外特征是由人体及其直接背景之间的差别或反 差所产生的。在自然界中, 太阳和大气是特别值得注意的背 景。地面的红外线一部分来自太阳辐射, 一部分来自地面自身 辐射。室温物体 (如人体) 的辐射光谱, 其极大值在 (* 辐 & 处, ! [#] 射对比度极大值在 ’ 处, 太阳辐射的极大值在 处 。 & * " # & ! ! 近红外波段 (* " /’ %! " / 的红外辐射主要来自太阳辐射, 而$ &) ! (或目标) 的自身热辐射。 %() & 红外辐射则来自地表 ! 对于非成像传感器来说, 当目标的总体辐射降低到与背景 相匹配时, 就可使这种传感器失去作用。理论上, 应使对比度 降低到相当于传感器内部噪声电平的某个电平上。这里还需 要考虑不均匀背景对非成像传感器的作用以及杂波的影响。 对于成像传感器能够看到目标的细节, 所以对目标特征可用其 图形特征来定义。可分辨的目标特征与背景强度的平均值及 大小与目标细节相比的杂波强度的变化量有关。背景空间的 光谱及强度的特征, 对目标特征生产及特征抑制是很重要的。 通过选择适宜的不同辐射率的涂料并进行图案设计, 可使 目标热象形成图像分割效应, 消除目标热象的典型轮廓特征, 降低热象仪的识别能力, 取得良好的热红外隐身效果。 #"# 热红外辐射的传播 红外辐射在传播中遵循光的折射与反射定律, 具有色散、

热红外伪装隐身技术探讨

热红外伪装隐身技术探讨
外辐射 通 过简 单 的光学 系统 ,以类 似照相 的原理将 目 标 聚焦 成 像在 红外 探测 器 的阵列平 பைடு நூலகம் 上 。
红外 图像迷 彩 的热像 分割技 术 效应 ,要求 热红 外伪 装 隐身 目标 的热像 占据 热像 仪显 示屏 的 7 %以上L。 因 0 2 J 此对 于近距 离 目标 ,热像 迷彩 具有 显著 效 果 ,而对 于 远 距离 目标效 果则不 尽理想 ,如 图 1 示 。 所 热像 仪 是热红外 探测 最主 要手段 之 一 ,因此 ,开
关键词:热红外;表面发射率;热惯量;伪装隐身
中图分 类 号 :T 7 N9 6 文献标 识码 :A 文章 编 号 :1 0 —8 12 0 )70 7 .3 0 18 9 (0 80 —3 30
A s u so n Th r a n r r d Ca o f g t a t e h o o y Dic s i n o e m l f a e m u a eS e lh T c n l g I l
引言
随 着 凝 视 成 像 高性 能热 红 外 探 测 及 制 导 技 术 在
军事 领域 的广 泛投 入和 应用 ,对 目标 在 背景 中 的热红 外辐 射特 征研 究 ,具有 越 来越重 要 的意 义I。热 红外 1 J
展 目标 与 背 景 热 像 仪 探 测 的 热像 图 中红 外 特 征 融 合 技 术 ,是更 接近 于 实际应 用 的热红 外伪 装 隐身技术 。
tc n l g , n h an t c n l g ft e a n r r d c mo fa e se l e h o o y T e f a i i t f e h o o y a d t e m i e h o o y o r l fa e a u l g t at t c n l g  ̄ h e sb l y o hm i h i

利用热红外成像技术进行军事目标侦察

利用热红外成像技术进行军事目标侦察

利用热红外成像技术进行军事目标侦察随着科技的不断进步,热红外成像技术已经成为现代军事目标侦察中不可或缺的一部分。

它能够以高质量、高分辨率的方式捕捉目标,并快速识别目标的特征。

本文将讨论利用热红外成像技术进行军事目标侦察的应用、优势和限制。

一. 热红外成像技术在军事目标侦察中的应用热红外成像技术在军事目标侦察中的应用是非常广泛的。

它可以被用于地面目标、海上目标和空中目标的探测、识别和跟踪。

与传统的目标侦察方法相比,热红外成像技术有以下优点:1. 不受光线的影响。

与可见光成像技术不同,它能够夜间、阴雨天气等低光照环境中进行成像。

2. 能够探测隐形目标。

这是由于隐形目标表面常常覆盖有能够吸收掉雷达波的材料,而这些材料会反射热红外光谱区域的能量。

3. 能够对目标进行更精确的标识和识别。

与雷达、光电等技术相比,它具有更高的分辨率,并且更能区分不同材料和表面的温度区别。

二. 热红外成像技术的优势1. 高分辨率。

热红外成像技术的分辨率高,能够捕捉到小型目标,并在清晰尺寸中显示其形状和轮廓。

2. 能够在低光环境下成像。

热红外成像技术可以在白天和夜晚以及在低光环境下工作,而这通常是其他传感器不能胜任的。

3. 能够检测到目标的温度差异。

热成像技术能够探测到目标的温度差异,从而更好地定位目标,并发现目标表面温度异常或有不同的热度探测。

三. 热红外成像技术的限制1. 受环境和天气影响。

热红外成像技术在低温或高温环境下(例如低于40度或高于60度)不能工作,同时不能穿透密度很高的物体。

2. 不适用于所有情况。

与其他技术相比,热红外成像技术可能不能检测到一些隐身目标,如低成本、低技术水平甚至是有特殊材料掩盖的目标。

3. 热红外成像技术的成本相对较高。

热红外成像器材的制造成本较高,因此价格也相对昂贵,这降低了热红外成像技术被广泛使用的可能性。

四. 结论总之,热红外成像技术在军事目标侦察中是一种有效的方法。

虽然还存在某些局限性,但其优势远高于其缺点。

热辐射隐身的原理及其应用

热辐射隐身的原理及其应用

热辐射隐身的原理及其应用前言热辐射隐身技术是一种利用热辐射特性减少或消除目标对于红外探测装置的探测性的技术。

它在军事、航空航天、无人机等领域具有重要的应用价值。

本文将介绍热辐射隐身的原理以及其在各个领域的应用。

1. 热辐射隐身的原理热辐射隐身的原理主要是基于物体辐射的特性。

物体发出的热辐射是由物体表面的温度决定的,其中主要包括红外辐射和近红外辐射。

热辐射隐身技术通过减少或改变物体的辐射能力,使其在红外探测装置中的信号变得微弱或不可察觉。

具体来说,热辐射隐身技术主要包括以下几个方面的原理应用:•散热效果增强:通过改变物体的散热特性,提高物体散热效率,减少热辐射信号的强度。

常用的方法包括使用散热涂料、传热层等。

•热辐射反射:通过使用特殊材料或表面处理技术,将热辐射反射到其他方向,减少其对红外探测器的探测性。

这种方法可以通过使用热反射膜、表面微结构等实现。

•温度控制:通过控制物体的温度,使其接近周围环境的温度,减少其与周围环境的温差,从而减少热辐射信号的强度。

•辐射特性改变:通过改变物体表面的材料和结构,改变其辐射特性,使其辐射能力降低或改变。

例如,使用吸波材料、多层结构等。

2. 热辐射隐身的应用2.1 军事领域热辐射隐身技术在军事领域具有广泛应用。

通过减少目标的热辐射特性,可以使军事装备对敌方红外导引武器的探测性减弱,提高装备的生存能力。

特别是在现代高科技战争中,红外导弹和红外搜索系统的发展使得热辐射隐身技术的研究更为重要。

2.2 航空航天领域航空航天领域是热辐射隐身技术的典型应用领域之一。

减少飞机和导弹等空中目标的热辐射特性,可以使其难以被敌方的红外探测装置发现和跟踪,提高作战能力和生存空间。

热辐射隐身技术在隐形飞机、导弹以及无人机等方面的研究与应用已取得显著进展。

2.3 无人机领域无人机的应用越来越广泛,而红外探测对于无人机目标的探测性极高。

因此,热辐射隐身技术在无人机领域具有重要意义。

通过热辐射隐身技术,可以使无人机在执行任务时减少被红外探测装置发现的可能性,增加其侦查、监视和攻击的成功率。

雷达隐身材料、红外隐身技术与材料

雷达隐身材料、红外隐身技术与材料

1.2、红外盾牌——反红外探测隐身技术
• 随着红外侦察、探测、制导和热成像处 理技术的发展,反红外探测隐身技术也 越来越重要,它是通过抑制目标的红外 辐射,或改变目标的热形状,从而达到 目标与背景的红外辐射不可区分的一门 技术。
• 目前,反红外探测隐身技术的主要技术 措施有:改变红外辐射特征、降低红外 辐射强度。
b:难以在整个电磁及红外频谱都保持相同的低可观测 性。
• 隐身武器目前只对厘米波雷达有效,某些米波防空雷达 能引起飞机平尾或机翼边缘产生谐振,形成强列的回波。 从超高频(UHF)起,波长越长,隐身效果越差。俄罗 斯研究得出的结论是,飞行器在厘米波段下的雷达截面 为0.2-0.5平方米,在分米波段时为0.3-0.7平方米,在米 波段时为0.5-1.0平方米。
e:对电子设备进行屏蔽。如改进武器装备的结构, 采用特殊材料或涂料,以减少向外辐射电磁能等。
1.4、匿迹潜形---反可见光探测隐身技术
• 控制目标的电磁辐射和红外辐射特征,虽可 对雷达、电子、红外探测系统达到隐身目的, 但对可见光波段的光学探测、跟踪、瞄准系 统达不到隐身目的,所以,反可见光探测隐 身技术也在研究和发展。
第九章
• 隐身技术始于第二次世界大战。随着美军隐身飞机 频频亮相,隐身技术已为公众所瞩目,成为各国在 军事高技术竞争中竞相争夺的一张重要“王牌”。
• 隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇、隐身军车等武器 装备的相继出现,不仅大大提高了军事目标的隐蔽 性能,而且有效地提高了武器装备的生存能力和突 防能力,在现代战争中显示出了巨大的威力。已被 当今世界各国视为重点开发的军事高新技术。
➢ c:隐身武器也“尺有所短”。
• 隐身飞机飞行速度慢,体积大,攻击高度低,防护性 能差,一般预先确定飞行路线,这都给包括轻武器在 内的各种火器提供了打击的良机。
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人体热红外隐身技术摘要:通过人体红外辐射特征的理论分析,结合热像仪探测原理及热红外隐身机理,探讨了实现人体热红外隐身的技术途径。

研究表明,人体红外隐身应主要控制8~14 μm 波段的红外辐射能量,降低服用柔性材料红外发射率及应用温控纤维/织物柔性材料,是实现人体热红外隐身的重要技术途径。

本文通过阅读大量文献,从理论分析与实践的角度分析了热红外隐身的原理及实现的途径,以及现价段的研究状况。

最后描述了今后热红外隐身的发展方向。

关键词:人体;热红外;隐身技术;相变材料; 伪装网; 涂层;1 引言热红外隐身技术是指对目标 3~5 μm 及8~14 μm 红外波段特征信号进行伪装、减缩和控制,以降低中远红外侦察装备对目标的探测和识别能力[1~3]。

提高单兵行动的隐蔽性和突防性,是现代高技术战争呈现的一大特点,随着先进的侦察探测技术如热像仪的出现,单兵的生存力和战斗力受到严重威胁,热成像技术在军事领域的快速渗透,使各种军事目标的生存也受到严重威胁,为此,以降低和消弱敌方热红外探测设备效能为目的的热红外伪装技术受到各国军方的广泛关注。

热红外隐身服的研究方向目前主要有(1)冷却目标;(2)改变目标的辐射性能;(3)采取条状覆盖层“混杂”辐射法;(4)应用防红外涂层。

国外开展对人体热红外隐身的研究起始于上世纪 90 年代初,美国1994 年开始实施“单兵热成像防护”的专门计划,发展能迷惑热探测器的隐身作战服,目前其研究水平处于领先地位。

目前国外可见光/近红外迷彩服用材料研究及应用技术较为成熟,因此热红外隐身服已发展成为单兵隐身的研究重点。

美、英、法、德、俄等国,在其各自的21 世纪单兵综合作战系统计划中,均将单兵热红外隐身技术列为研究重点,并已陆续试装具有防热红外侦察仪器探测性能的隐身服用材料,国内在该方面的研究则刚刚起步。

本文在查阅大量文献的基础上, 通过人体热红外隐身原理及热像仪探测机理的分析,结合部分探索性试验,探讨适宜的人体热红外隐身技术途径。

并针对目前热红外伪装技术的不足以及今后的发展方向,介绍三种新机理型热红外伪装体系。

2 人体红外辐射特征分析人体自身是一个红外辐射源。

皮肤的红外发射率很高,接近黑体,并且与种族、肤色和个性无关,如表1所示。

人体裸露皮肤温度通常为32℃~33℃。

若将人体看作黑体,并假设其红外辐射面积0.6m2,可通过斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩定律等红外辐射理论计算出有关人体红外辐射特征数据,如表2 所示。

表1 人体的红外辐射特征波段范围/μm <5 5~9 9~16 >16 在总辐射能量中的分量/% 1 20 38 41表2 人体红外外辐射特征值人体总辐出度 490.66W⋅m-2光谱辐出度峰值 33.96W⋅m-2⋅μm-1平均辐射强度 93.76W⋅sr-1峰值波长 9.5 μm3~5 μm 波段的辐出度 6.87W⋅m-2,占总能量的1.4%8~14 μm 波段的辐出度 184.49W⋅m-2,占总能量的37.6% 表观温差是热像仪探测和识别目标的主要依据[9]。

夏季环境下,某些目标与背景的温差值如表3 所示。

表3 典型目标夏季野外平均温差值目标 ΔT/℃ 面积/(m×m) 坦克/侧面 5.25 2.7×5.25 坦克/正面 6.34 2.7×3.45 2.5 t 车/侧面 10.40 2.03×4.22 2.5 t 车/正面 8.25 2.03×1.67 自行炮/侧面 4.67 1.8×4.8 自行炮/正面 5.65 1.8×2.09 站立人 8.0 0.5×1.5表 3 表明,人体与环境的温差值较大,仅次于2.5 t 的车体,与其他目标相比,人体在背景下呈现显著的热源特征。

根据斯蒂芬2玻耳兹曼定律以及发射率的定义,对于发射率为ε的物体在单位时间内单位表面积上向半球空间辐射出的总能量为:E =εσT 4 =ε(λ,T )111251-∙T c e c λλ (1) 其中: T 为物体的表面绝对温度ε物体的比辐射率σ斯蒂芬-波尔兹曼常数,即为黑体辐射常数c 1为普朗克第一辐射常数c 2为普朗克第二辐射常数λ辐射波长T 1黑体绝对温度为了减少目标的辐射能量使其与背景的辐射能量相近,达到隐身伪装的效果,需要改变目标的发射率ε和温度T ,使其与背景的发射率和温度相近是显而易见的措施。

这两个因素对辐射度效果的影响是不同的。

在较高温度情况下,温度将是影响目标辐射度的主要因素;在较低温(与环境温度接近) 情况下,发射率将是影响目标辐射度的主要因素。

同时,由于背景的复杂性,单一降低目标的发射率并不能提供有效的热红外隐身,而只有使目标各个部位的发射率不同,让目标热像图形分割,消除目标热像的典型轮廓,才能降低热像仪的识别能力,取得良好的热红外隐身效果。

物体辐射红外能量不仅取决于物体的温度,还决定于物体的比辐射率。

温度相同的物体,由于比辐射率的不同,而在红外探测器上显示出不同的红外图像。

对于灰体,比辐射率不随温度和波长变化,而对非灰体比辐射率式波长和温度的函数,若一般军事目标的辐射强于背景,可采用低比辐射率的涂料来降低目标的红外辐射能量。

另一方面,为降低表面的温度,热红外伪装涂层在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力,以使目标的表面温度尽可能接近背景温度,从而降低目标和背景的辐射对比度,减少目标的被探测概率。

采用 IR-913A 型热像仪,对人体白天和夜间的红外辐射特征进行探测,相关数据处理见表4。

表4 人体热像图中人体与背景的表观温度数据时间 区域Z[1] 区域Z[2] 平均温差最高 最低 平均 最高 最低 平均 (Z[1]平均-Z[2]平均)白天12 点 8 -4.1 1.6 4.3 -5.8 -2.4 4夜间12 点-24.4 -48.4 -39.2 -53.9 -66.9 -61.522.3试验结果表明,中午12 时人体上身的热像表观温度比背景草地高4℃左右,午夜0 时比背景草地温差高22.3℃,呈现出人体在昼夜不同时间下,与背景的红外辐射特征差异较大的现象。

通过上述人体的红外辐射特征分析及热像仪测试,可以认为单兵隐蔽性的主要威胁源于8~14 μm 波段的热红外探测,因此采取措施控制该波段内的红外辐射能量,是提高人体热红外隐身性能的关键所在。

3 人体热红外隐身技术途径理论分析热像仪探测时接收的能量为W=W1+W2,其中W1 为目标自身的红外辐射能量,W2 为目标对周围环境的反射能量,即W2=(1-ε)W 环境。

W1 由斯蒂芬-玻尔兹曼定律决定,即W1=εσT4,(式中σ为玻耳兹曼常数,ε为物体的红外发射率,T为物体的绝对温度)。

人体的红外辐射能量通常高于对环境背景的反射能量,通过降低红外发射率即降低W1 大于升高W2 对热红外隐身的贡献,所以降低红外发射率有利于降低热像仪接收能量。

目标表面的温度与周围环境的空气状态,除与目标内部散失的热量有关外,还与其太阳光吸收系数有关。

96%的太阳能可通过0.2~2.5 μm 波长范围传输,能量分布情况为:5%紫外光区域,45%可见光区域,50%近红外区域。

如果材料表面对太阳能的吸收系数较高,则材料表面温升较快,与背景温差加大,不利于热红外隐身。

上述分析表明,人体热红外隐身对隐身材料的技术要求为:(1)服用材料表面应具有较低的红外发射率;(2)服用材料应具有吸热或隔热效果;(3)降低服用材料表面的太阳吸收系数;(4)在可见光、近红外波段(0.4~1.5 μm)的光谱反射特性应与自然背景匹配。

低红外发射率表面和热阻隔均可实现目标红外迷彩效果;降低太阳光吸收系数,则能够降低目标与背景的温差,有利于红外隐身。

4 理论分析下热红外隐身的可行技术途径目前可实现单兵热红外隐身的技术途径有3 种方式:1)改变人体热红外辐射特性,即降低红外发射率;2)降低人体红外辐射强度技术,即热抑制技术;3)光谱转换技术,将辐射能量以8~14 μm 以外的波段辐射散除。

4.1 降低红外发射率4.1.1 目标发射率的影响因素目标与背景的红外辐射特征是目标与背景相互作用、相互影响的结果。

目标的背景,特别是移动目标的背景是相当复杂并在不停变化的。

目标的红外隐身伪装的一个方面就是调节目 标的发射率使目标的红外特征与环境的红外特征相适应。

影响目标发射率的因素有目标的材料种类、温度、热过程以及环境条件等。

作为移动目标坦克,热过程和环境条件是复杂难以改变的[2 ,6 ,7 ,10 ] ,故调节发射率主要是改变目标表面材料的种类和温度。

绝大多数非金属材料发射率值都较高,当温度低于77 ℃时,一般大于0. 8 。

当低于熔融温度时在0. 3~0. 8 之间,绝大多数金属的发射率都很低。

而植物叶子、人的皮肤、各种皮毛,在环境温度下都有很高的发射率,甚至可看作接近黑体的辐射表面。

温度对发射率的影响在不同材料、不同波长及温度范围内影响不一样,绝大多数非金属的发射率随温度的升高而减小,绝大多数金属发射率近似地随其绝对温度成正比增加。

4.1.2目标发射率的调节方式对于一般目标,由于其对太阳能的吸收和本身的发热使其表面温度比环境温度高,根据斯蒂芬-玻耳兹曼定律,降低目标发现概率主要采用的手段之一就是降低目标表面的发射率ε。

当前降低目标表面发射率ε的主要方式是采用热红外隐身伪装涂料。

实现热红外隐身涂料的方法是采用低发射率粘合剂,添加各种颜料或填料制成涂料,在涂料底层掺入高反射微粒也能起到一定的发射率调节作用。

(1) 粘合剂的选择粘合剂是影响热红外涂料隐身性能的主要因素,很多研究者认为,涂料在红外波段的吸热能力至少有60 %取决于粘合剂。

因此,热红外隐身涂料粘合剂除应满足物理机械性能、施工性能等一般要求外,还应有对热辐射低吸收或高透明度的性能。

目前看来,符合此要求的是红外透明性良好的有机粘合剂和无机粘合剂。

红外透明聚合物既有较低的红外吸收率,又有较好的物理机械性能,是较理想的热隐身涂料粘合剂。

可供热隐身涂料选用的聚合物范围较广,如烯烃类:聚乙烯、聚乙烯与乙烯乙酸酯的共聚物、聚乙烯与乙烯醇缩醛的共聚物、聚乙烯与聚四氟乙烯的共聚物、聚乙烯与聚苯乙烯的共聚物;橡胶类:环状橡胶、丁基橡胶、硅橡胶;其他有醇酸树脂、硅醇酸树脂、聚氨酯。

实际上,高聚物的热性能是很复杂的,上述物质热性能相差极大。

热性能较好,作为热隐身涂料粘合剂报道的有Kraton 树脂、氯化聚苯乙烯、丁基橡胶。

热红外性能较差(ε≥0. 8) ,实际上并不适合作热隐身涂料粘合剂的有醇酸树脂、硅醇酸树脂、聚氨酯、硅橡胶、聚苯乙烯。

此外,聚乙烯热吸收率虽低,但工艺性能很差,亦不适合作涂料的粘合剂。

与有机粘合剂相比,无机粘合剂红外性能比较简单,红外吸收率也较低,但物理机械性能和施工性能较差。

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