反可見光隱身技術

反可見光隱身技術

反可見光隱身技術(Anti visible light stealth technology)是指發現、識別、定位可見光隱身目標而採用的技術。而可見光隱身技術則是使武器裝備不易被人的眼睛或可見光探測設備發現的一種技術。

基本介紹

  • 中文名:反可見光隱身技術
  • 外文名:Anti visible light stealth technology
  • 定義:發現識別定位可見光隱身目標技術
  • 針對對象:可見光隱身目標
  • 一級學科:航空科技
  • 二級學科:航空器
技術介紹,原理,反隱身技術,

技術介紹

反可見光隱身技術是指發現、識別、定位可見光隱身目標而採用的技術。該技術可利用目標的結構體和表面的光反射,發動機噴口的噴焰、尾流和煙跡,燈光及照明光為主要亮度源進行探測。反可見光隱身技術的發展基本與可見光隱身技術的發展同步,互相以對應技術原理為基礎。

原理

介紹
隨著軍事技術的發展,可見光成像制導系統發現、跟蹤、攔截目標的能力越來越強,飛機、坦克等武器系統所面臨的威脅日趨嚴重。 1960年美國的U-2偵察機蘇聯的領空被擊落,使得以美國為首的軍事強國重新意識到可見光隱身的重要性,開始了系統性的研究。 20世紀70年代,美國在可見光隱身技術方面取得重大進展,並將其運用在越南戰場。越戰中美國空軍戰機上表面採用叢林綠、中間綠色和棕褐色三種色調,下表面採用較明快的“非常淺的灰色”,較好地隱藏在熱帶雨林的環境下,有效降低了被發現的幾率。
傳統的可見光隱身手段有:在物體的表面塗上與背景顏色一致的迷彩和在武器表面罩上偽裝網等。這兩種手段雖然實施起來較簡單,但隱身效果只在兩種情況下較為明顯:目標靜止或目標在變化不大的背景下運動,因而影響了武器裝備的機動性能。為了克服傳統隱身技術的缺陷,軍事專家積極探索和研究動態隱身技術,以適應複雜多變的背景。動態隱身技術的發展依賴於“智慧型”變色材料的合成開發。目前,研究較多的有熱致變色、光致變色和電致變色三種智慧型變色材料,它們都有可能套用於武器裝備的智慧型蒙皮,其亮度和顏色會隨著背景光的改變而相應地改變,從而實現動態隱身。
可見光隱身的原理與措施
在可見光範圍內,探測系統的探測效果取決於目標與背景之間的亮度、色度、運動這三個視覺信息參數的對比特徵,其中目標與背景之間的亮度比是最重要的因素。目標結構體表面的光反射特別是鏡面反射光,發動機噴管的噴焰和煙跡,照明光和信號光等,因為與背景亮度的對比度較大,導致目標很容易被發現。如果目標與背景的亮度相當,則它們之間的色度對比度便成為目標的重要可視特徵。如果目標與背景之間亮度和色度的對比度較大,就很容易在運動時被探測系統發現。可見光隱身技術的目的就是通過減少目標與背景之間的亮度、色度和運動的對比特徵,達到對目標視覺信號的控制,以降低可見光探測系統發現目標的機率,具體的措施有:
1)改進目標外形的光反射特徵;
2)控制目標發動機噴管的火焰和煙跡信號;
3)控制目標照明和信標的燈光亮度;
4)控制目標運動構件的閃光信號;
5)控制目標表面的亮度和色度。
前四種措施可能要改變目標的外形、功能器件的分布等,而後一種措施只需要改變目標表面反射和輻射特性。

反隱身技術

隱身平台最主要的特點是難以被發現和跟蹤,反隱身首先必須解決能夠發現和跟蹤隱身目標的問題。反隱身探測大致可分為常規的探測方法和非常規的探測方法。常規探測方法主要指雷達探測,非常規探測包括無源微波探測、光學探測和聲學探測等。
提高雷達探測能力
提高和改進雷達仍是反隱身探測的重要措施,實施的技術途徑有兩個:一是改進現有雷達本身的探測能力;二是研製新型雷達或使用新的探測方法。
衝擊式雷達或無載波雷達是一種超寬頻雷達,它的發射脈衝極窄,峰值功率很高、頻譜分布在很寬的範圍內,具有相當高的距離分辨力,能夠有效對付採用雷達吸波材料和平滑外形等隱身技術的隱身目標。衝擊式超寬頻雷達的優勢和能力有如下幾點:a.測距解析度可高達厘米量級,可以獲得足夠高的的解析度。b.具有能夠識別和區分各目標的重要能力。c.超寬頻雷達發射的脈衝包含許多頻率,因此它能夠突破窄頻段吸波材料的吸波效應。d.具有對單個或多個目標的高解析度成像能力。e.具有較強的穿透植被、土壤和牆壁的能力。f.能夠通過距離選通(range gating)技術抑制雜亂回波和減少多徑干擾。g.具有一定對抗電子對抗的能力。
無源微波探測系統
無源探測系統本身並不發射電磁波,而僅僅依靠被動地接收其它幅射源的電磁信號對隱身目標進行跟蹤和定位。按照所依靠輻射源的不同,無源探測系統分為兩類:一類通過接收被探測目標幅射的電磁信號對其跟蹤和定位。隱身飛機在突防的過程中,為了搜尋目標、指揮聯絡等,必然使用機載雷達等電子設備,電子設備發出的電磁波有可能被無源雷達發現。據報導,捷克生產的" 塔瑪拉"無源雷達能夠探測到隱身飛機。
另一類利用電台、電視台甚至民用行動電話發射台在近地空間傳輸的電磁波,通過區分和處理隱身目標反射的這些電磁波的信號,探測、識別和跟蹤隱身目標。此方法的優點是:第一,民用電視發射機和中繼站網、行動電話發射台,在實戰中被敵方攻擊的可能性小;第二,接收站不以輻射方式工作且機動性強,不易對其探測和攻擊,生存能力強;第三,信號源是40~400兆赫的低頻、波長較長的電磁波,有利於探測隱身目標和低空目標;第四,該系統簡單,尺寸小,可以安裝在機動平台上;第五,該系統可以晝夜和全天候工作;第六,價格低廉。
但是,這種被動探測方法需要解決一系列技術問題,主要是必須在無線電發射機直接輻射信號背景上鑑別出很弱的目標反射信號(衰減1萬~1千萬倍)。此外,為測定目標角坐標需要高速測量和信號幅相特性處理設備,需要新一代超高性能信息處理機。目前美國、法國和德國正在研製這種探測技術的系統。
利用光學裝置探測隱身目標
在飛彈逼近告警中,光學探測設備占有極其重要的地位。光電告警設備角解析度高(可達微弧量級),體積小、重量輕、成本低,且無源工作,能準確引導干擾系統(特別是雷射武器)實施干擾,所以能輔助雷達告警設備,是隱身飛彈告警的重要技術手段。這些光學裝置也可以作為反隱身飛機的輔助手段。
目前,紅外告警設備由於採用大型面陣列的區域凝視技術,目標的解析度最高可達微弧量級,告警距離可達10~20公里。要將紅外探測系統作為反隱身手段,就得提高其作用距離以及在不良天候下的使用效能。紫外告警利用波長為220~280納米紫外波段的"太陽光譜盲區"來探測飛彈的尾焰。在此波段內的太陽紫外輻射幾乎被地球的臭氧層所吸收,如果能探測出紫外輻射,就可能是飛彈。目前研製的第二代飛彈逼近紫外告警系統是以多元或面陣器件為核心探測器,它角解析度高,探測能力強,可對飛彈進行分類識別。雷射雷達有更高的解析度、更遠的作用距離和良好的抗電磁干擾能力,是反輻射飛彈告警的重要技術手段,也可以用作反隱身。美國在彈道飛彈防禦計畫中試驗過雷射雷達。相干都卜勒雷射雷達已經用於飛機尾流和大氣湍流的探測和成像,但儘管可以探測到32公里處的大氣運動,但戰術套用還存在一些問題。美國進行的秘密研究表明,雷射能有效對付目前的隱身飛機。
聲學探測
為了成功地對付B-2轟炸機,要求在25~200英里(40~320千米)遠處進行探測、跟蹤、殺傷。為此,美軍提出並分析了50種非常規概念,一些進行了詳細研究分析,還進行了一些實驗,其中包括對聲學探測系統。
聲學探測系統的基本探測裝置是麥克風,由5個麥克風組成的探測器陣列可以探測8千米外的B-2轟炸機的聲音,能夠粗略估計信號到達的方向。每個探測器陣列將探測和方向信號傳送給中央設施進行最後處理。為了保證B-2轟炸機在15分鐘內(飛行240千米)處於被跟蹤狀態,要求"警戒線"覆蓋544萬平方千米地區,這需要27000個探測器陣列。此外,戰術、干擾和其它設計問題也將降低該系統的效能。但這並不說明聲探測系統沒有用,而是說其比較複雜。

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