《光電對(duì)抗原理與應(yīng)用》課件第5章

第5章光電無(wú)源干擾技術(shù)5.1煙幕干擾5.2光電隱身5.3光電假目標(biāo)5.4其他無(wú)源光電對(duì)抗措施

5.1煙幕干擾

煙幕是由在空氣中懸浮的大量細(xì)小物質(zhì)微粒組成的，是以空氣為分散介質(zhì)的一些化合物、聚合物或單質(zhì)微粒為分散相的分散體系，通常稱做氣溶膠。氣溶膠微粒有固體、液體和混合體之分。煙幕干擾技術(shù)就是通過(guò)在空中施放大量氣溶膠微粒，來(lái)改變電磁波的介質(zhì)傳輸特性，以實(shí)施對(duì)光電探測(cè)、觀瞄、制導(dǎo)武器系統(tǒng)干擾的一種技術(shù)手段，具有“隱真”和“示假”雙重功能。

用煙幕作無(wú)源干擾早在第一次世界大戰(zhàn)時(shí)就已用于戰(zhàn)場(chǎng)。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中煙幕的作用越來(lái)越大，應(yīng)用頻率也越來(lái)越高，已經(jīng)從早期對(duì)抗可見(jiàn)光波段，發(fā)展到可以對(duì)抗紫外、微光、紅外，甚至擴(kuò)展到對(duì)抗毫米波波段。5.1.1煙幕干擾的分類

煙幕從發(fā)煙劑的形態(tài)上分為固態(tài)和液態(tài)兩種。常見(jiàn)的固態(tài)發(fā)煙劑主要有六氯乙烷-氧化鋅混合物、粗蒽-氯化銨混合物、赤磷及高嶺土、滑石粉、碳酸銨等無(wú)機(jī)鹽微粒。液態(tài)發(fā)煙劑主要有高沸點(diǎn)石油、煤焦油、含金屬的高分子聚合物、含金屬粉的揮發(fā)性霧油以及三氧化硫-氯磺酸混合物等。煙幕從施放形成方式上大體可分為升華型、蒸發(fā)型、爆炸型、噴灑型四種。升華型發(fā)煙過(guò)程是利用發(fā)煙劑中可燃物質(zhì)的燃燒反應(yīng)，放出大量的熱能，將發(fā)煙劑中的成煙物質(zhì)升華，在大氣中冷凝成煙。蒸發(fā)型發(fā)煙過(guò)程是將發(fā)煙劑經(jīng)過(guò)噴嘴霧化，再送至加熱器使其受熱、蒸發(fā)，形成過(guò)飽和蒸氣，排至大氣冷凝成霧。爆炸型發(fā)煙過(guò)程是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫高壓氣源，將發(fā)煙劑分散到大氣中，進(jìn)而燃燒反應(yīng)成煙或直接形成氣溶膠。噴灑型發(fā)煙過(guò)程是直接加壓于發(fā)煙劑，使其通過(guò)噴嘴霧化，吸收大氣中的水蒸氣成霧或直接形成氣溶膠。煙幕從戰(zhàn)術(shù)使用上分為遮蔽煙幕、迷盲煙幕、欺騙煙幕和識(shí)別煙幕四種。遮蔽煙幕主要施放于我軍陣地或我軍陣地和敵軍陣地之間，降低敵軍觀察哨所和目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的作用，便于我軍安全地集結(jié)、機(jī)動(dòng)和展開(kāi)，或?yàn)橹г筷?duì)的救助及后勤供給、設(shè)施維修等提供掩護(hù)。迷盲煙幕直接用于敵軍前沿，防止敵軍對(duì)我軍機(jī)動(dòng)的觀察，降低敵軍武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，或通過(guò)引起混亂和迫使敵軍改變?cè)鲬?zhàn)計(jì)劃，干擾敵前進(jìn)部隊(duì)的運(yùn)動(dòng)。欺騙煙幕用于欺騙和迷惑敵軍，常與前兩種煙幕綜合使用，在一處或多處施放，干擾敵軍對(duì)我軍行動(dòng)意圖的判斷。識(shí)別煙幕主要用于標(biāo)識(shí)特殊戰(zhàn)場(chǎng)位置和支援地域，或用作預(yù)定的戰(zhàn)場(chǎng)通信聯(lián)絡(luò)信號(hào)。從干擾波段上分類，煙幕可分為防可見(jiàn)光、近紅外常規(guī)煙幕，防熱紅外煙幕，防毫米波、微波煙幕和多頻譜、寬頻譜及全頻譜煙幕。5.1.2煙幕的干擾機(jī)理

現(xiàn)代煙幕干擾技術(shù)主要是通過(guò)改變電磁波的傳輸介質(zhì)特性來(lái)干擾光電偵測(cè)和光電制導(dǎo)武器的。如對(duì)激光制導(dǎo)武器的干擾，煙幕可以使激光目標(biāo)指示器的激光束或目標(biāo)反射的激光束的能量嚴(yán)重衰減，激光導(dǎo)引頭接收不到足夠的光能量，從而失去制導(dǎo)能力。另外,煙幕還可以反射激光能量，起到假目標(biāo)的作用，使導(dǎo)彈被引誘到煙幕前爆炸。煙幕對(duì)可見(jiàn)光有遮蔽效應(yīng)，根本原因是煙幕對(duì)光產(chǎn)生散射和吸收，造成目標(biāo)射來(lái)的光線衰減而使觀察者看不清目標(biāo)；而且由于煙幕反射太陽(yáng)和周?chē)矬w的輻射、反射光，增加了自身的亮度，降低了煙幕后面目標(biāo)與背景的視覺(jué)對(duì)比度。

煙幕對(duì)紅外輻射的作用機(jī)制主要包括輻射遮蔽和衰減遮蔽兩方面。

輻射遮蔽是指煙幕利用本身燃燒反應(yīng)生成的大量高溫氣溶膠微粒輻射出更強(qiáng)的紅外輻射，將目標(biāo)及背景的紅外輻射遮蓋，干擾熱成像或其他探測(cè)設(shè)備的正常顯示，結(jié)果呈現(xiàn)煙幕本身的一片模糊景象。衰減作用是煙幕干擾的最主要的作用，憑借煙幕中多達(dá)109/cm3

數(shù)量級(jí)的微粒對(duì)目標(biāo)和背景的紅外輻射產(chǎn)生吸收、散射和反射作用，使進(jìn)入紅外探測(cè)器的紅外輻射能低于系統(tǒng)的探測(cè)門(mén)限，從而保護(hù)目標(biāo)不被發(fā)現(xiàn)。煙幕粒子的直徑等于或略大于入射波長(zhǎng)時(shí)，其衰減作用最強(qiáng)。當(dāng)煙幕濃度達(dá)到1.9g/m3

時(shí)，對(duì)紅外輻射能削弱90%以上，濃度更高時(shí)，甚至可以完全屏蔽掉目標(biāo)發(fā)射和反射的紅外信號(hào)。普通煙幕對(duì)2~2.6μm紅外光干擾效果較好，對(duì)3~5μm紅外光有干擾作用，而對(duì)8~14μm紅外光則不起作用。在煙幕中加入特殊物質(zhì)，其微粒的直徑與入射波長(zhǎng)相當(dāng)，可以擴(kuò)展對(duì)所有波段的紅外光的干擾作用。如在普通的六氯烷煙火劑中加入10%~25%聚氯乙烯、煤焦油等化合物，可使發(fā)煙劑燃燒后生成大量直徑為1~10μm的碳粒，從而提高煙幕對(duì)3.2μm以上紅外輻射的吸收能力。

從經(jīng)典電子論角度看，在入射輻射作用下，構(gòu)成煙幕粒子的原子或分子發(fā)生極化，并按入射輻射的頻率作強(qiáng)迫振動(dòng)，此時(shí)可能產(chǎn)生兩種形式的能量轉(zhuǎn)換：

(1)入射輻射能轉(zhuǎn)換為原子或分子的次波輻射能。

在均勻連續(xù)介質(zhì)中，這些次波疊加的結(jié)果使光只在折射方向上繼續(xù)傳播下去，在其他方向上因次波的干涉而相互抵消，所以沒(méi)有散射效果。在非均勻介質(zhì)中，由于不均勻質(zhì)點(diǎn)破壞了次波的相干性，使其他方向出現(xiàn)了散射光，于是在入射輻射的原傳播方向上會(huì)出現(xiàn)輻射能的減弱。

(2)入射輻射轉(zhuǎn)換為粒子的熱能。當(dāng)原子或分子在入射輻射作用下產(chǎn)生共振吸收時(shí)，入射輻射被粒子大量吸收轉(zhuǎn)換為熱能而衰減。輻射在介質(zhì)中傳輸時(shí)按指數(shù)規(guī)律衰減,即

(5-1)

式中，P(ν,0)、P(ν,L)分別為x=0與x=L處的光譜輻射功率，μ(ν,x)為介質(zhì)的衰減系數(shù)，ν為光頻率。對(duì)于均勻介質(zhì)，式(5-1)可簡(jiǎn)化為

(5-2)

這就是波蓋耳(Bougner)定律。μ(ν)·L稱為介質(zhì)的光學(xué)厚度，因?yàn)榻橘|(zhì)對(duì)輻射的衰減是由吸收與散射兩部分組成的，所以介質(zhì)的衰減系數(shù)可表示為吸收系數(shù)α(ν)與散射系數(shù)γ(ν)之和，即

μ(ν)=α(ν)+γ(ν)

(5-3)因此

(5-4)

由于光學(xué)厚度μ(ν)·L可表示成

(5-5)式中，ρ為介質(zhì)的密度，單位為g/m3，k(ν)為光譜消光系數(shù)，因此，輻射在介質(zhì)中傳輸?shù)乃p規(guī)律可表示為

(5-6)

或

(5-7)

式中，β(ν,x)是介質(zhì)吸收光譜消光系數(shù)，δ(ν,x)是介質(zhì)散射光譜消光系數(shù)。所以，介質(zhì)光譜透射比為

(5-8)

對(duì)于均勻介質(zhì)，光譜透射比為

(5-9)在頻率間隔Δν內(nèi)的平均透射比為

(5-10)若煙幕是由n種不同介質(zhì)微粒構(gòu)成，則平均透射比為

(5-11)波蓋耳定律的使用有一定的條件限制，它們是：

(1)定律假定消光系數(shù)與入射輻射功率、介質(zhì)濃度無(wú)關(guān)。一般情況下，吸收比與輻射功率無(wú)關(guān)，但當(dāng)輻射功率密度大到某一閾值(107W/cm2)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“飽和吸收”。另一方面，當(dāng)介質(zhì)濃度很高時(shí)，由于分子間的相互作用增強(qiáng)，會(huì)使介質(zhì)輻射的衰減能力變化。

(2)定律假設(shè)粒子之間彼此獨(dú)立地散射輻射，不考慮多次散射。但當(dāng)介質(zhì)的光學(xué)厚度大到一定程度時(shí)，多次散射不可忽略。在計(jì)算煙幕對(duì)輻射衰減的平均光譜透射比時(shí)，需要知道煙幕的吸收系數(shù)α(x,n)與散射系數(shù)δ(x,n)。它們可按以下兩式計(jì)算:

(5-12)

(5-13)式中，x=2πr/λ;r為介質(zhì)微粒的半徑；n為介質(zhì)的復(fù)數(shù)折射率，n=nr-ini，nr為散射的實(shí)部，ni為吸收的虛部；N(r)為煙幕微粒的尺度分布，一般采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布，即

(5-14)式中，rg為粒子的幾何平均半徑；σ為粒子半徑的標(biāo)準(zhǔn)差；a為擬合參數(shù)。式(5-12)、式(5-13)中，Qa(x,n)為介質(zhì)的吸收效率因子；Qs(x,n)為介質(zhì)的散射效率因子；Qa、Qs以及介質(zhì)衰減效率因子Qc之間有如下關(guān)系：

(5-15)

Qc與Qa可按常用的VanderHulst近似式計(jì)算：

(5-16)

(5-17)

式中

(5-18)對(duì)于成像系統(tǒng)，煙幕直接影響跟蹤系統(tǒng)的特征提取及特征選擇過(guò)程。進(jìn)行特征提取時(shí)首先要進(jìn)行圖像分割，目的是將紅外圖像中的目標(biāo)和背景分割開(kāi)來(lái)。當(dāng)有煙幕存在時(shí)，大灰度級(jí)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)數(shù)減少，小灰度級(jí)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)數(shù)增多，總的灰度級(jí)數(shù)減小。當(dāng)煙幕的透過(guò)率低到一定程度時(shí)，灰度級(jí)數(shù)將趨向于極限值1，這時(shí)根據(jù)上述原則就無(wú)法分割圖像。而對(duì)于矩心跟蹤系統(tǒng)，煙幕的存在使目標(biāo)的亮度產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻變化時(shí)，波門(mén)會(huì)擴(kuò)大，信息值超過(guò)閾值的像元數(shù)會(huì)變化，從而降低跟蹤精度。對(duì)于相關(guān)跟蹤系統(tǒng)，當(dāng)有煙幕遮蔽目標(biāo)時(shí)，造成實(shí)時(shí)圖像的亮度產(chǎn)生不均勻變化，可使實(shí)時(shí)圖像的亮度分布函數(shù)與預(yù)存圖像的亮度分布函數(shù)改變，引起跟蹤誤差。此外，煙幕的擾動(dòng)以及圖像亮度的不均勻隨機(jī)變化，使得配準(zhǔn)點(diǎn)位置隨即漂動(dòng)，還有一些次峰值會(huì)冒充配準(zhǔn)點(diǎn)，使系統(tǒng)的跟蹤誤差進(jìn)一步加大。影響煙幕遮蔽性能的因素有如下幾個(gè)方面：

(1)入射波長(zhǎng)。煙幕的遮蔽性能與入射波長(zhǎng)有關(guān)，因此從波段上分，煙幕分為可見(jiàn)光(紫外)煙霧和紅外煙幕。可見(jiàn)光煙幕的發(fā)煙顆粒的直徑很??；而紅外煙幕中的煙粒子直徑相對(duì)比較大。因此根據(jù)作戰(zhàn)要求的不同，應(yīng)選擇不同種類的煙幕。

(2)粒徑大小及分布。煙幕顆粒的大小與衰減系數(shù)的大小密切相關(guān)。就球形粒子而言，粒徑越大，散射截面越大。發(fā)煙劑發(fā)煙成幕后，粒徑并不是大小一樣的，而是服從粒徑統(tǒng)計(jì)分布，即麥克斯韋分布。在利用散射公式計(jì)算時(shí)所用的粒子半徑值是最常見(jiàn)的粒徑值。

(3)粒子的形狀與空間統(tǒng)計(jì)取向。粒子的形狀如果不是球形，問(wèn)題就比較復(fù)雜，往往很難精確計(jì)算。研究者已對(duì)粒子呈現(xiàn)的形狀作了分類，例如球形、橢圓形、圓柱形和圓盤(pán)形，并分別建立了理論模型，對(duì)粒子的散射性能進(jìn)行了描述。許多煙幕材料根據(jù)采樣形狀選取相近理論模型進(jìn)行計(jì)算并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。除球形粒子外，不同形狀粒子在空間形成煙幕后，粒子散射面的法線方向在空中也有一個(gè)統(tǒng)計(jì)分布，該統(tǒng)計(jì)值與散射的角分布關(guān)系十分密切。某些高反材料，就是由許多微小薄片組成的。片本身的重量不是均勻分布的，片的矢徑為幾微米到幾十微米，片表面對(duì)各種波長(zhǎng)的反射率較高，它的法線的空間統(tǒng)計(jì)取向大致均等，這樣的材料作漫反射體十分理想，在4π球面度上的散射強(qiáng)度差不多。

(4)粒子的表面性質(zhì)。粒子的表面性質(zhì)是光滑還是粗糙將在很大程度上影響散射特性。例如，有一種瀝青加氧化劑燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量直徑在幾微米到幾十微米的液滴狀碳微粒，表面十分粗糙。如果由一定密度的這種微粒組成煙霧作遮蔽煙幕，則入射光與它的作用不是散射而是以被吸收為主，即使是小部分的反射也是漫反射；而光滑表面往往會(huì)形成鏡面反射。

(5)組成粒子材料的折射率。在推導(dǎo)散射公式中可以看到，材料的折射率對(duì)衰減特性有顯著影響。

(6)粒子密度。不論是瑞利散射還是邁散射，粒子體密度直接影響散射系數(shù)，粒子體密度越大，衰減越大。5.1.3煙幕性能的測(cè)試

煙幕性能的測(cè)試是研究煙幕特性的重要手段。各種類型的數(shù)學(xué)模型在特定環(huán)境條件下能得出近似結(jié)論，然而一旦進(jìn)入工程應(yīng)用，往往會(huì)出現(xiàn)不太一致的結(jié)果。而實(shí)際測(cè)試能得到比較接近實(shí)際的參數(shù)值。

1.煙幕特性的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試

為了研究煙幕性能，許多國(guó)家都建立了大型煙霧測(cè)試箱。如加拿大瓦爾卡第二研究院建立的煙霧測(cè)試箱直徑6.1m，高12m，箱的兩側(cè)開(kāi)有小孔作光的傳輸通道，箱的一側(cè)設(shè)置各種光源，光源包括氦氖激光、Nd3+:YAG激光、黑體等，這些光源都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格標(biāo)定；箱的另一側(cè)放置各種傳感器。通過(guò)煙霧測(cè)試箱可測(cè)定以下幾個(gè)參數(shù)：

(1)消光系數(shù)τk。設(shè)光源出射光強(qiáng)(或亮度)為Io，經(jīng)過(guò)距離l后光強(qiáng)為I，則

(5-19)

光強(qiáng)可以是光譜線光強(qiáng)Iλ,也可以是波段范圍光強(qiáng)

。

(2)透過(guò)率τt。其計(jì)算公式為

(5-20)

(3)煙幕濃度n。

(4)粒子直徑分布。

(5)沉降速度。

2.煙幕特性的外場(chǎng)測(cè)試

1)外場(chǎng)測(cè)試內(nèi)容

煙幕特性的外場(chǎng)測(cè)試目的完全不同于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，外場(chǎng)測(cè)試主要是檢驗(yàn)煙幕噴射槍(發(fā)煙罐)、煙幕彈等的作戰(zhàn)效能。外場(chǎng)測(cè)試的內(nèi)容根據(jù)作戰(zhàn)需要確定，測(cè)試項(xiàng)目可有以下幾個(gè)方面：(1)各種氣象條件下的煙幕消光系數(shù)。

(2)煙幕粒子的粒徑分布。

(3)光譜或波段透過(guò)率。

(4)煙幕濃度及空間分布。

(5)煙幕持續(xù)時(shí)間、煙幕有效遮蔽時(shí)間。

(6)沉降速度與氣象條件關(guān)系。

(7)煙幕形狀變化對(duì)作戰(zhàn)效果的評(píng)估。

(8)煙幕對(duì)制導(dǎo)武器干擾效果的評(píng)估等。

2)外場(chǎng)測(cè)試方法

外場(chǎng)測(cè)試方法根據(jù)測(cè)試要求和選取內(nèi)容的不同而不同，下面介紹幾種主要測(cè)試方法。

(1)探測(cè)器點(diǎn)陣高速掃描測(cè)試。

圖5.1畫(huà)出了探測(cè)器點(diǎn)陣高速掃描測(cè)試示意圖，它主要測(cè)試空中爆炸形成的煙幕面積。激光器發(fā)出發(fā)散角很小的激光束，經(jīng)二維擺鏡反射到達(dá)探測(cè)器點(diǎn)陣上。二維擺鏡在計(jì)算機(jī)控制下工作，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)每走一步，光點(diǎn)正好移動(dòng)一個(gè)探測(cè)器位置。計(jì)算機(jī)對(duì)探測(cè)器進(jìn)行同步錄取，錄取后數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)斜程修正后，用曲線或數(shù)據(jù)顯示并記錄結(jié)果。只要點(diǎn)陣范圍足夠大，就可測(cè)出煙幕運(yùn)動(dòng)速度及煙幕隨時(shí)間變化的狀況。由于煙幕是煙粒子集合形成的煙云團(tuán)，因此它沒(méi)有特定邊界，邊界定義由衰減系數(shù)確定。而在煙幕“內(nèi)部”有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)空洞，計(jì)算煙幕遮蔽面積時(shí)應(yīng)把空洞面積減去。理論上探測(cè)器點(diǎn)陣越密，測(cè)量越準(zhǔn)確，但工程造價(jià)就越高。為了彌補(bǔ)點(diǎn)陣空隙帶來(lái)的測(cè)量上的誤差，可以將相鄰點(diǎn)陣上探測(cè)到的數(shù)值進(jìn)行插值運(yùn)算，從而得到煙幕上各點(diǎn)的衰減系數(shù)分布。另一方面要盡可能加快掃描速度,縮短掃描周期。通過(guò)采用這兩個(gè)技術(shù)，可減少探測(cè)器點(diǎn)陣不能過(guò)密布設(shè)所引起的誤差。圖5.1探測(cè)器點(diǎn)陣高速掃描測(cè)試示意圖探測(cè)器點(diǎn)陣高速掃描測(cè)試技術(shù)對(duì)光源的要求是發(fā)散角必須小，因此光源只能是激光。除用YAG激光器作光源外，還可用二氧化碳激光器或其他激光器。一次測(cè)得的結(jié)果只代表單一波長(zhǎng)上的值，煙幕的遮蔽效應(yīng)往往是寬波段的，波段內(nèi)其他波長(zhǎng)上的衰減值只能通過(guò)人為處理解決。在0.7~1.06μm波段內(nèi)，可用可調(diào)諧激光器作光源，每換一個(gè)波長(zhǎng)校準(zhǔn)一次，測(cè)量一次。每進(jìn)行一次煙幕測(cè)試都要先測(cè)一次沒(méi)有煙幕時(shí)各探測(cè)器的值。

(2)發(fā)煙罐生成煙幕的測(cè)試方法。發(fā)煙罐或噴射形成的煙幕與爆炸形成的煙幕大小不同，它的煙幕成形借助于風(fēng)力而且是連續(xù)不斷的。發(fā)煙罐生成煙幕的測(cè)試方法在測(cè)試原理上雖然也采用激光探測(cè)器點(diǎn)陣掃描技術(shù)，但它采用地面布設(shè)方式，使測(cè)試設(shè)備較為簡(jiǎn)便并可做成移動(dòng)式或臨時(shí)架設(shè)。該測(cè)試方法的示意圖如圖5.2所示。激光器發(fā)射口一樣裝有二維擺鏡，在計(jì)算機(jī)控制下對(duì)探測(cè)器點(diǎn)陣進(jìn)行掃描。這種測(cè)試方法不用作斜距修正，在數(shù)據(jù)處理上與上述方法完全不同。圖5.2發(fā)煙罐煙幕測(cè)試示意圖

(3)煙幕對(duì)成像設(shè)備干擾的評(píng)估方法。煙幕遮蔽往往用于干擾敵方圖像偵察和成像制導(dǎo)導(dǎo)彈。要了解或測(cè)定煙幕對(duì)成像設(shè)備干擾的效能，可直接利用相應(yīng)成像儀器或設(shè)備對(duì)目標(biāo)進(jìn)行煙幕遮蔽前后圖像的對(duì)比測(cè)試。通常是同時(shí)用可見(jiàn)光CCD攝像機(jī)、微光夜視儀和紅外熱像儀測(cè)試比較，證明多波段遮蔽煙幕對(duì)多個(gè)波段光均有較好的遮蔽效果。用12發(fā)66mm的MarkⅢ煙幕彈可在不到3s時(shí)間內(nèi)，在離坦克前方15~25m遠(yuǎn)處形成高5m、寬40m的熱煙幕屏障，遮蔽角約110°，風(fēng)速?gòu)撵o止到6.7m/s環(huán)境條件下，對(duì)紅外熱像儀的遮蔽時(shí)間為40s，對(duì)可見(jiàn)光攝像儀和微光夜視儀的遮蔽時(shí)間長(zhǎng)達(dá)80s。

(4)圖像處理測(cè)試法。野戰(zhàn)時(shí)為了對(duì)抗敵方空中偵察或干擾來(lái)襲的成像制導(dǎo)導(dǎo)彈，需要用煙幕彈遮擋己方目標(biāo)。該煙幕彈在空中形成煙幕后，煙幕形狀完全由當(dāng)時(shí)的氣象條件和成煙方式?jīng)Q定。例如，風(fēng)是陣風(fēng)還是卷風(fēng)；爆炸后成煙云，還是爆炸先把發(fā)煙塊炸開(kāi)，發(fā)煙塊受重力影響向下散落，在散落過(guò)程中，每塊發(fā)煙塊發(fā)出大量煙粒子形成一道幕。不論哪一種方式，成煙后的形狀是不斷變化的。圖5.3畫(huà)出了成煙后的兩種煙云形狀。圖5.3(a)基本上是一團(tuán)煙云中間有幾個(gè)形狀不規(guī)則的空洞，空洞的特點(diǎn)是面積相對(duì)較小且分散，成像制導(dǎo)導(dǎo)彈即使透過(guò)空洞在某一時(shí)刻模糊地看見(jiàn)目標(biāo)的一部分，也很難利用這部分信息進(jìn)行跟蹤；圖5.3(b)的情況就不一樣了，空洞尺寸較大且空洞間距離較近，成像制導(dǎo)導(dǎo)彈透過(guò)空洞可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，且可以進(jìn)入小波門(mén)跟蹤。導(dǎo)彈的處理軟件具有一定的記憶功能，允許中間丟失若干幀圖像。圖5.3(b)所示狀態(tài)的煙幕就可能失去干擾作用。為了對(duì)成煙后的形狀在各種氣象條件下進(jìn)行檢驗(yàn)或研究，往往使用圖像處理測(cè)試法。該方法把相應(yīng)成像設(shè)備架在自動(dòng)跟蹤平臺(tái)上，對(duì)空中形成的煙幕進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。每一幅圖像中像點(diǎn)的亮度分成若干個(gè)灰度等級(jí)，測(cè)試前先對(duì)亮度的灰度等級(jí)進(jìn)行標(biāo)定，以某一值為界，亮于該值則視為透過(guò)，暗于該值則視為遮蔽。這樣在煙幕測(cè)試時(shí)，邊跟蹤邊計(jì)算各種參數(shù)，確定遮蔽面積(減去空洞面積)、空洞面積及大小、空洞之間間距、變化過(guò)程、有效遮蔽時(shí)間并根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣象條件對(duì)該煙幕作出評(píng)估(當(dāng)然測(cè)試次數(shù)越多，就越能作出較高置信度的評(píng)估)。人們利用這種測(cè)試方法進(jìn)行發(fā)煙劑配比改進(jìn)和成煙方式研究。圖5.3空中成煙示意圖5.1.4煙幕干擾武器的發(fā)展趨勢(shì)

煙幕是光電對(duì)抗無(wú)源干擾的重要手段，它不但是戰(zhàn)時(shí)用于對(duì)抗導(dǎo)彈或觀瞄設(shè)備的廉價(jià)且有效的手段，而且也是在和平時(shí)期干擾衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)等高空偵察的好辦法，因此它的發(fā)展方興未艾。煙幕干擾的發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：

(1)多波段、寬波段煙幕。以往的煙幕主要遮蔽可見(jiàn)光、微光和1.06μm激光，也有專用于遮蔽8~14μm紅外熱像儀的煙云。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，對(duì)多波段同時(shí)干擾的呼聲日益高漲，因此研制多波段、寬波段煙幕是今后發(fā)展的一個(gè)方向。

(2)復(fù)合型煙幕。所謂復(fù)合型煙幕，就是指一種煙幕可同時(shí)干擾兩個(gè)或兩個(gè)以上波段的煙幕。例如，德國(guó)早在20世紀(jì)80年代初就研制出可見(jiàn)光、紅外、微波復(fù)合煙幕。它的原理是在6×12mm的薄鋁片上，涂上一定厚度的發(fā)煙劑和氧化劑混合材料，填裝在炮彈內(nèi)。作戰(zhàn)時(shí)將炮彈發(fā)射至一定位置，爆炸散開(kāi)并把每片點(diǎn)燃。燃片受重力影響緩慢下落，降落過(guò)程中產(chǎn)生大量能遮蔽可見(jiàn)光和紅外光的煙霧；展開(kāi)后的大量鋁箔片群又可對(duì)微波雷達(dá)起無(wú)源干擾作用，不同尺寸的片可干擾對(duì)應(yīng)的波段雷達(dá)；每一個(gè)燃片自身就是一個(gè)紅外源，它在3～5μm和8～14μm都有不小的輻射。大量這種運(yùn)動(dòng)的燃片猶如一個(gè)大的紅外“面源”，在導(dǎo)彈和目標(biāo)之間的這個(gè)“面源”將嚴(yán)重干擾導(dǎo)彈跟蹤。

(3)二次成煙技術(shù)。煙幕彈或發(fā)煙罐是靠填裝的發(fā)煙劑發(fā)煙的，但畢竟容量有限。人們?cè)谘兄浦邪l(fā)現(xiàn)煙幕劑成煙后的產(chǎn)物如果再與空氣中的組份,例如水汽和氧進(jìn)一步進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后的生成物會(huì)對(duì)光有一定的衰減，這個(gè)過(guò)程稱為二次成煙。以下例子可以說(shuō)明二次成煙的干擾原理。發(fā)煙劑赤磷燃燒后生成的煙是干擾可見(jiàn)光和1.06μm激光的好材料，但對(duì)3~5μm和8~14μm熱像儀沒(méi)有遮蔽效果。這種煙的主要成分是P2O5，P2O5與空氣中的水蒸氣結(jié)合，可生成磷酸液滴(半徑在微米量級(jí))，它的體積比煙粒子或水氣分子增加了2~3個(gè)量級(jí)，足以遮蔽3~5μm和8~14μm熱像儀。

(4)特種煙幕。從作戰(zhàn)需要出發(fā)，特種用途需要有特種煙幕。例如，高炮和地空導(dǎo)彈陣地作戰(zhàn)時(shí)，希望己方對(duì)空監(jiān)視完全透明清晰，可以發(fā)現(xiàn)敵機(jī)并向它射擊或發(fā)射導(dǎo)彈，又不希望被敵方紅外前視系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)或紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊。如果使用常規(guī)煙幕，固然可擋住敵方視線，但同時(shí)也擋住了己方視線。如果使用特種煙幕，它在空中成煙后對(duì)可見(jiàn)光幾乎完全透明，不影響人們的視線，但對(duì)紅外前視工作波段8~14μm可強(qiáng)烈吸收，衰減系數(shù)很大。這就滿足了上述作戰(zhàn)需要。國(guó)外已研制出該類產(chǎn)品，它是一種無(wú)色液體，在空氣中極易揮發(fā)，揮發(fā)后與空氣中的氧和水汽反應(yīng)生成可見(jiàn)光透明的巨核氣懸體粒子，對(duì)8~14μm波段有較大衰減。高反射材料做成的高反彈也是特種煙幕的一種。它可作為激光欺騙干擾中的空中假目標(biāo)，在水面艦艇上運(yùn)用更為合適。

隨著光學(xué)偵察手段的不斷發(fā)展和光電精確打擊技術(shù)的不斷更新和改進(jìn)，為了提高己方目標(biāo)在作戰(zhàn)時(shí)的生存能力，煙幕這一廉價(jià)而有效的防御手段將得到越來(lái)越快的發(fā)展。

5.2光電隱身

隱身技術(shù)又稱低可探測(cè)技術(shù)，是通過(guò)減弱自身的信號(hào)特征，降低被探測(cè)、識(shí)別、跟蹤和攻擊的概率，來(lái)達(dá)到隱蔽自我目的的。光電隱身技術(shù)是減小被保護(hù)目標(biāo)的某些光電特性，使敵方探測(cè)設(shè)備難以發(fā)現(xiàn)或使其探測(cè)能力降低的一種光電對(duì)抗手段。5.2.1光電隱身技術(shù)的分類

根據(jù)原理和應(yīng)用的不同，光電隱身分為可見(jiàn)光隱身、紅外隱身、激光隱身和等離子體隱身等。

可見(jiàn)光偵察設(shè)備利用目標(biāo)反射的可見(jiàn)光進(jìn)行偵察，通過(guò)目標(biāo)與背景間的亮度對(duì)比和顏色對(duì)比來(lái)識(shí)別目標(biāo)。而可見(jiàn)光隱身就是要消除或減小目標(biāo)與背景之間在可見(jiàn)光波段的亮度與顏色差別，降低目標(biāo)的光學(xué)顯著性。紅外偵察是通過(guò)測(cè)量分析目標(biāo)與背景紅外輻射的差別來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的。而紅外隱身就是要利用屏蔽、低發(fā)射率涂料及軍事平臺(tái)輻射抑制的內(nèi)裝式設(shè)計(jì)等措施，改變目標(biāo)的紅外輻射特性，降低目標(biāo)和背景的輻射對(duì)比度，從而降低目標(biāo)的被探測(cè)概率。

激光隱身就是要消除或削弱目標(biāo)表面反射激光的能力，從而降低敵方激光偵測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)、搜索概率，縮短敵方激光測(cè)距、指示、導(dǎo)引系統(tǒng)的作用距離。5.2.2可見(jiàn)光隱身技術(shù)

目標(biāo)表面材料對(duì)可見(jiàn)光的反射特性是影響目標(biāo)與背景之間亮度及顏色對(duì)比的主要因素，同時(shí)，目標(biāo)材料的粗糙狀態(tài)以及表面的受光方向也直接影響目標(biāo)與背景之間的亮度及顏色差別。因此，可見(jiàn)光隱身通常采用以下三種技術(shù)手段。

1.涂料迷彩

任何目標(biāo)都處在一定背景上，目標(biāo)與背景又總是存在一定的顏色差別，迷彩的作用就是要消除這種差別，使目標(biāo)融于背景之中，從而降低目標(biāo)的顯著性。按照迷彩圖案的特點(diǎn)，涂料迷彩可分為保護(hù)迷彩、仿造迷彩和變形迷彩三種。保護(hù)迷彩是近似背景基本顏色的一種單色迷彩，主要用于偽裝單色背景上的目標(biāo)；仿造迷彩是在目標(biāo)或遮障表面仿制周?chē)尘鞍唿c(diǎn)圖案的多色迷彩，主要用于偽裝斑點(diǎn)背景上的固定目標(biāo)，或停留時(shí)間較長(zhǎng)的可活動(dòng)目標(biāo)，使目標(biāo)的斑點(diǎn)圖案與背景的斑點(diǎn)圖案相似，從而達(dá)到迷彩表面融合于背景之中的目的；變形迷彩是由與背景顏色相似的不規(guī)則斑點(diǎn)組成的多色迷彩，在預(yù)定距離上觀察能歪曲目標(biāo)的外形，主要用于偽裝多色背景上的活動(dòng)目標(biāo)，能使活動(dòng)目標(biāo)在活動(dòng)區(qū)域內(nèi)的各色背景上產(chǎn)生偽裝效果。迷彩偽裝并不是使敵方看不到目標(biāo)，而是在特定的距離上，通過(guò)目標(biāo)的一部分斑點(diǎn)與背景融合，一部分斑點(diǎn)與背景形成明顯反差，分割目標(biāo)原有的形狀，破壞了人眼以往儲(chǔ)存的某種目標(biāo)形狀的信息，增加人眼視神經(jīng)對(duì)目標(biāo)判別的疑問(wèn)。特別是變形迷彩，改變了目標(biāo)的形狀、大小特征，常可將重要的軍事目標(biāo)改變成不重要的軍事目標(biāo)，或?qū)④娛履繕?biāo)改變成民用目標(biāo)，從而增加敵方探測(cè)、識(shí)別目標(biāo)的難度，特別是增加了制導(dǎo)武器操縱人員判別目標(biāo)的時(shí)間和誤判率，延誤其最佳發(fā)射時(shí)機(jī)。

2.偽裝網(wǎng)

偽裝網(wǎng)是一種通用性的偽裝器材。一般來(lái)說(shuō)，除飛行中的飛機(jī)和炮彈外，所有的目標(biāo)都可使用偽裝網(wǎng)。偽裝網(wǎng)主要用來(lái)偽裝常溫狀態(tài)的目標(biāo)，使目標(biāo)表面形成一定的輻射率分布，以模擬背景的光譜特性，使之融于背景之中；同時(shí)在偽裝網(wǎng)上采用防可見(jiàn)光的迷彩，可對(duì)抗可見(jiàn)光偵察、探測(cè)和識(shí)別。偽裝網(wǎng)的機(jī)理主要是散射、吸收和熱衰減。散射型是在基布中編織不銹鋼金屬片、鐵氧體等，或是在基布上鍍涂金屬層，然后用對(duì)紫外、可見(jiàn)光、激光具有強(qiáng)烈發(fā)射作用的染料進(jìn)行染色，粘結(jié)在基網(wǎng)上，并對(duì)基布進(jìn)行切花、翻花，加工成三維立體狀，可以強(qiáng)烈地散射入射的電磁波，使入射方向回波很小，達(dá)到隱蔽目標(biāo)的目的。吸收型是在基布夾層中填充或編織一定厚度的能強(qiáng)烈吸收從紫外到熱紅外的吸收材料，并采用吸收這些電磁波的染料進(jìn)行染色，將其粘結(jié)在基網(wǎng)上，并對(duì)基布進(jìn)行孔、洞處理，以吸收電磁波或抑制熱散發(fā)，達(dá)到防紫外、可見(jiàn)光、熱紅外及雷達(dá)等系統(tǒng)探測(cè)、識(shí)別目標(biāo)的目的。熱衰減型是由織物及金屬箔構(gòu)成氣墊或雙層結(jié)構(gòu)，將其與熱目標(biāo)隔開(kāi)一定的距離，就能有效地衰減和擴(kuò)散熱輻射，將其與紫外、可見(jiàn)光、雷達(dá)偽裝網(wǎng)配合，構(gòu)成多層遮障，可達(dá)到防全電磁波段偵察和制導(dǎo)的作用。

3.偽裝遮障

偽裝遮障可模擬背景的電磁波輻射特性，使目標(biāo)得以遮蔽并與背景相融合，是固定目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)停留時(shí)最主要的防護(hù)手段，特別適用于有源或無(wú)源的高溫目標(biāo)。偽裝遮障綜合使用了偽裝網(wǎng)、隔熱材料和迷彩涂料等技術(shù)手段，是目標(biāo)可見(jiàn)光隱身、紅外隱身的集中體現(xiàn)。偽裝遮障主要由偽裝面和支撐骨架組成。支撐骨架具有特定的結(jié)構(gòu)外形，通常采用重量輕的金屬或塑料桿件制成，起到支撐、固定偽裝面的作用。偽裝效果取決于偽裝面對(duì)電磁波的反射和輻射特性與背景的接近程度，這與偽裝面的顏色、形狀、材料性質(zhì)、表面狀態(tài)及空間位置有關(guān)。偽裝面主要由偽裝網(wǎng)、隔熱材料和噴涂的迷彩涂料組成。對(duì)常溫目標(biāo)的偽裝，采用在偽裝網(wǎng)上噴涂迷彩涂料所制成的遮障即可；對(duì)無(wú)源或有源高溫目標(biāo)偽裝，還需在目標(biāo)和偽裝網(wǎng)之間使用隔熱材料以屏蔽目標(biāo)的熱輻射。5.2.3紅外隱身技術(shù)

紅外隱身的主要對(duì)象是遭受紅外制導(dǎo)武器攻擊或易被紅外偵察告警設(shè)備發(fā)現(xiàn)、識(shí)別的軍事目標(biāo)。軍事目標(biāo)都輻射出紅外特征光譜，很容易被衛(wèi)星的紅外多光譜熱像儀、高空偵察機(jī)及無(wú)人機(jī)偵察到。軍事機(jī)動(dòng)平臺(tái)由于它的高機(jī)動(dòng)性需要，往往選用了大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、噴管的溫度往往高達(dá)好幾百度。這些熱源正是紅外點(diǎn)源或成像制導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊的目標(biāo)。降低或改變目標(biāo)的紅外輻射特征，使得目標(biāo)與背景的輻射反差盡可能的小，這是紅外隱身的基本出發(fā)點(diǎn)。以噴氣式飛機(jī)紅外隱身為例，它的主要紅外輻射源如下：飛機(jī)被紅外探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的距離R與飛機(jī)的紅外輻射強(qiáng)度及大氣的透過(guò)率兩項(xiàng)積的平方根成正比，而飛機(jī)的紅外輻射強(qiáng)度在3~5μm波段，主要是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管和尾焰所發(fā)射的輻射。被飛機(jī)反射和散射的太陽(yáng)光在中、遠(yuǎn)紅外波段的輻射強(qiáng)度已不大。值得注意的是，由于目前大部分用來(lái)攻擊飛機(jī)的紅外制導(dǎo)武器以飛機(jī)的尾焰作為跟蹤點(diǎn)，因此飛機(jī)的紅外隱身重點(diǎn)在于其尾焰的隱身。為了縮短被發(fā)現(xiàn)的距離，降低被探測(cè)到的概率，可采用以下三種紅外隱身的基本方法：

(1)抑制紅外輻射強(qiáng)度。由于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管和尾焰的溫度比環(huán)境溫度高得多，它是“熱”的紅外輻射源，因此抑制其紅外輻射強(qiáng)度是實(shí)現(xiàn)紅外隱身的重要手段。

(2)改變紅外輻射的波段，使目標(biāo)的紅外輻射波段部分偏離紅外探測(cè)器的響應(yīng)波段，或者超出大氣“窗口”。也可改變紅外輻射的傳輸途徑。

(3)遮蓋紅外輻射源的輻射。因而對(duì)噴氣式飛機(jī)及其他航空器來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)紅外隱身應(yīng)采取的具體手段有：

(1)采用尾焰溫度較低的雙涵道的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈改用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)后，紅外輻射強(qiáng)度下降了91％。

(2)在發(fā)動(dòng)機(jī)噴口處設(shè)置紅外輻射擋板或巧妙設(shè)計(jì)飛機(jī)的布局，使一些部件(如尾翼)遮擋尾焰的紅外輻射；把發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管向上彎曲，改變熱氣流的走向，使探測(cè)系統(tǒng)不便探測(cè)，如法國(guó)的“海豚”直升飛機(jī)就采用了此方法。

(3)加長(zhǎng)飛機(jī)尾噴管，使出射尾流溫度降低。例如，1m長(zhǎng)尾噴管尾焰溫度約為500℃，其峰值波長(zhǎng)為5.8μm，尾噴管加長(zhǎng)到4m時(shí)，尾焰溫度可降到250℃。

(4)采用二元噴管(噴口為矩形)或異形噴管。矩形或異形噴口增加了排氣的截面或周界，使氣流降溫；二元噴管可加速冷、熱氣流的混合，使排氣流的溫度迅速降低。例如，F(xiàn)-117A采用了183cm×15cm的很寬、很扁的矩形噴口，且內(nèi)裝11片導(dǎo)流片，噴口下邊緣有向后上方蹺起的斜板，從而使尾焰向外發(fā)射的紅外輻射總量減少，且不易探測(cè)。

(5)改進(jìn)燃料。加入某種添加劑，使噴焰紅外輻射波長(zhǎng)超出大氣窗口，或在噴焰中加入紅外吸收劑吸收熱量，降低噴焰溫度。當(dāng)然，使燃料充分燃燒(使噴焰的發(fā)射率低)也可減少尾焰的紅外輻射。

(6)在機(jī)身上涂覆紅外隱身材料，利用它的吸熱或隔熱機(jī)理降低蒙皮溫度。

(7)利用氣溶膠屏蔽發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰的紅外輻射。如將含有直徑為1~100μm的金屬化合物微粒的環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂等可發(fā)泡的高分子物質(zhì)熱流隨氣流一起噴出，在空氣中遇冷便霧化成懸浮狀泡沫塑料微粒，可有效地遮擋或屏蔽尾焰的紅外輻射。

(8)采用回復(fù)式再生循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的熱資源，可使耗油率降低，又可減弱排氣的紅外輻射。

(9)把尾吸管做成金屬—石棉—金屬夾層結(jié)構(gòu)，以降低排氣溫度。例如，美國(guó)的OH-5直升機(jī)上就采用過(guò)這種技術(shù)。

目前，紅外隱身技術(shù)已在飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、軍艦上得到應(yīng)用，并取得了顯著效果。如F-117A隱身飛機(jī)，由于采取多種隱身措施，其紅外輻射降低了90％。對(duì)目標(biāo)的紅外隱身包括兩方面的內(nèi)容：一是降低目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度，即通常所說(shuō)的熱抑制技術(shù)；二是改變目標(biāo)表面的紅外輻射特性，即改變目標(biāo)表面各處的輻射率分布。

(1)降低目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度技術(shù)。降低目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度也可稱為降低目標(biāo)與背景的熱對(duì)比度，使敵方紅外探測(cè)器接收不到足夠的能量，減少目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和跟蹤的概率。具體可采用以下幾項(xiàng)技術(shù)手段和措施：①采用空氣對(duì)流散熱系統(tǒng)。空氣是一種選擇性的輻射體，其輻射集中在大氣窗口以外的波段上，或者說(shuō)空氣是一種能對(duì)紅外輻射進(jìn)行自遮蔽的散熱器。因此，紅外探測(cè)器只能探測(cè)熱目標(biāo)，而不能探測(cè)熱空氣。為了充分利用空氣的這一特性，目前正在研制和采用空氣對(duì)流系統(tǒng)，以便將熱能從目標(biāo)表面或涂層表面?zhèn)鹘o周?chē)諝??？諝鈱?duì)流有自然對(duì)流和受迫對(duì)流兩種。完成自然對(duì)流的系統(tǒng)是一種無(wú)源裝置，不需要?jiǎng)恿Γ划a(chǎn)生噪聲，可用散熱片來(lái)增強(qiáng)能力。完成受迫對(duì)流的系統(tǒng)是一種有源裝置，需要風(fēng)扇等裝置作動(dòng)力，其傳熱率高?？諝鈱?duì)流散熱系統(tǒng)只適用于專用隱身，不適合于作通用隱身手段。②涂覆可降低紅外輻射的涂料。這種涂料通過(guò)兩種途徑來(lái)降低目標(biāo)紅外輻射強(qiáng)度。一是降低太陽(yáng)光的加熱效應(yīng)，這主要是因?yàn)橥苛蠈?duì)太陽(yáng)能的吸收系數(shù)小。二是控制目標(biāo)表面發(fā)射率，這又有兩種方式：降低涂料的紅外發(fā)射率；使涂料的發(fā)射率隨溫度而變，溫度升高，發(fā)射率降低，溫度降低，發(fā)射率升高，從而使目標(biāo)的紅外輻射能量盡可能不隨溫度的變化而變化。③配置隔熱層。隔熱層可降低目標(biāo)在某一方向的紅外輻射強(qiáng)度，可直接覆蓋在目標(biāo)表面，也可距目標(biāo)一定距離配置，以防止目標(biāo)表面熱量的聚集。隔熱層主要由泡沫塑料、粉末、鍍金屬塑料薄膜等隔熱材料組成。泡沫塑料能儲(chǔ)存目標(biāo)發(fā)出的熱量，鍍金屬塑料薄膜能有效地反射目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射。隔熱層的表面可涂不同的涂料以達(dá)到其他波段的隱身效果。在用隔熱層降低目標(biāo)紅外輻射特性的同時(shí)，由于隔熱層本身不斷吸熱，溫度升高，為此，還必須在隔熱層與目標(biāo)之間使用冷卻系統(tǒng)和受迫空氣對(duì)流系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和散熱。④加裝熱廢氣冷卻系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)或能源裝置的排氣管和廢氣的溫度都很高，排氣管的溫度可達(dá)到200～300℃，排出的廢氣是高溫氣體，可產(chǎn)生連續(xù)光譜的紅外輻射。為降低排氣管的溫度，可加裝熱廢氣冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)在消除廢氣中的熱量的同時(shí)，又不加熱可見(jiàn)表面。目前研制和采用的有夾雜空氣冷卻和液體霧化冷卻兩種系統(tǒng)。夾雜空氣冷卻就是用周?chē)諝饫鋮s熱廢氣流，它需要風(fēng)扇作動(dòng)力，存在噪聲源。液體霧化冷卻主要通過(guò)混合冷卻液體的小液滴來(lái)冷卻熱廢氣，這種冷卻方法需要?jiǎng)恿Γ员銓⒁后w抽進(jìn)廢氣流，而且冷卻液體用完后，需要再供給。⑤改進(jìn)動(dòng)力燃料成分。通過(guò)在燃油中加入特種添加劑或在噴焰中加入紅外吸收劑等措施，降低噴焰溫度，抑制紅外輻射能量，或改變噴焰的紅外輻射波段，使其輻射波長(zhǎng)落入大氣窗口之外。

(2)改變目標(biāo)表面的紅外輻射特征技術(shù)。具體可采用以下幾項(xiàng)技術(shù)手段和措施：

①模擬背景的紅外輻射特征技術(shù)。采用降低目標(biāo)紅外輻射強(qiáng)度的技術(shù)，只能造成一個(gè)溫度接近于背景的常溫目標(biāo)，但目標(biāo)的紅外輻射特征仍不同于背景，還有可能被紅外成像系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別。模擬背景紅外輻射特征，是指通過(guò)改變目標(biāo)的紅外輻射分布狀態(tài)或組態(tài)，使目標(biāo)與背景的紅外輻射分布狀態(tài)相協(xié)調(diào)，使目標(biāo)的紅外圖像成為整個(gè)背景紅外輻射圖像的一部分。模擬背景的紅外輻射特征技術(shù)適用于常溫目標(biāo)，通常采用的手段是紅外輻射偽裝網(wǎng)。②改變目標(biāo)紅外圖像特征新技術(shù)。每一種目標(biāo)在一定的狀態(tài)下都具有特定的紅外輻射圖像特征，紅外成像偵察與制導(dǎo)系統(tǒng)就是通過(guò)這些特定的紅外輻射圖像來(lái)識(shí)別目標(biāo)的。改變目標(biāo)紅外圖像特征的變形技術(shù)，主要在目標(biāo)表面涂覆不同發(fā)射率的涂料，構(gòu)成熱紅外迷彩，使大面積熱目標(biāo)分散成許多個(gè)小熱目標(biāo)，這樣各種不規(guī)則的亮暗斑點(diǎn)打破了真目標(biāo)的輪廓，分割歪曲了目標(biāo)的圖像，從而改變了目標(biāo)易被紅外成像系統(tǒng)所識(shí)別的特定紅外圖像特征，使敵方的識(shí)別發(fā)生困難或產(chǎn)生錯(cuò)誤識(shí)別。5.2.4激光隱身技術(shù)

激光隱身技術(shù)就是使目標(biāo)的激光回波信號(hào)降到盡可能低的程度，從而使目標(biāo)被敵方發(fā)現(xiàn)的概率降低，使被探測(cè)的距離縮短的技術(shù)。

激光隱身從原理上與雷達(dá)隱身有許多相似之處，它們都以降低反射截面為目的。激光隱身就是要降低目標(biāo)的激光反射截面，與此有關(guān)的是降低目標(biāo)的反射系數(shù)，及減小相對(duì)于激光束橫截面區(qū)的有效目標(biāo)區(qū)。為此，激光隱身采用的技術(shù)有以下幾項(xiàng)：

(1)采用外形技術(shù)。消除可產(chǎn)生角反射器效應(yīng)的外形組合，變后向散射為非后向散射，用邊緣衍射代替鏡面反射，用平板外形代替曲面外形，減少散射源數(shù)量，盡量減小整個(gè)目標(biāo)的外形尺寸。

(2)吸收材料技術(shù)。吸收材料可吸收照射在目標(biāo)上的激光，其吸收能力取決于材料的導(dǎo)磁率和介電常數(shù)。吸收材料從工作機(jī)制上可分為兩類，即諧振(干涉)型與非諧振型。諧振型材料中有吸收激光的物質(zhì)，且其厚度為吸收波長(zhǎng)的1/4，使表層反射波與其干涉相消。非諧振型材料是一種介電常數(shù)、導(dǎo)磁率隨厚度變化的介質(zhì)，最外層介質(zhì)的導(dǎo)磁率近于空氣，最內(nèi)層介質(zhì)的導(dǎo)磁率接近于金屬，由此使材料內(nèi)部較少寄生反射。吸收材料從使用方法上可分為涂料與結(jié)構(gòu)型兩大類。涂料可涂覆在目標(biāo)表面，但在高速氣流下易脫落，且工作頻帶窄。結(jié)構(gòu)型是將一些非金屬基質(zhì)材料制成蜂窩狀、波紋狀、層狀、棱錐狀或泡沫狀，然后涂吸收材料或?qū)⑽ɡw維復(fù)合到這些結(jié)構(gòu)中去。

(3)采用光致變色材料。利用某些介質(zhì)的化學(xué)特性，使入射激光穿透或反射后變成為另一波長(zhǎng)的激光。

(4)利用激光的散斑效應(yīng)。激光是一種高度相干光，在激光圖像偵察中，常常由于目標(biāo)散射光的相互干涉而在目標(biāo)圖像上產(chǎn)生一些亮暗相間隨機(jī)分布的光斑，致使圖像分辨率降低。而從隱身角度考慮，則可利用這一散斑效應(yīng)。如在目標(biāo)的光滑表面涂覆不光澤涂層，或使光滑表面變粗糙，當(dāng)其粗糙程度達(dá)到表面相鄰點(diǎn)之間的起伏與入射激光波長(zhǎng)可以比擬時(shí)，散斑效果最佳。5.2.5等離子體隱身技術(shù)

不同于前面介紹的紅外和激光隱身，等離子體隱身技術(shù)本身屬有源隱身技術(shù)，但是由于不利用等離子體發(fā)光特性，因此把它歸入本章，作為光電無(wú)源對(duì)抗技術(shù)介紹。它利用等離子體發(fā)生器、發(fā)生片或放射性核素在保護(hù)體表面形成一層等離子云，設(shè)計(jì)等離子體的特征參數(shù)(能量、電離度、振蕩頻率和碰撞頻率等)使之滿足特定要求，使照射到等離子云上的雷達(dá)波一部分被吸收，一部分改變傳播方向，因而返回到雷達(dá)接收機(jī)的能量很少，使敵方難以探測(cè)，從而達(dá)到隱身目的；還能進(jìn)一步通過(guò)改變反射信號(hào)的頻率，使敵雷達(dá)測(cè)出錯(cuò)誤的飛機(jī)位置和速度數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)隱身。等離子體隱身技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)：吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好；使用簡(jiǎn)便、使用時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格便宜；無(wú)需改變飛機(jī)的外形設(shè)計(jì)，不影響飛行器的空氣動(dòng)力性能；由于沒(méi)有吸波材料和涂層，大大降低了維護(hù)費(fèi)用。此外，俄羅斯進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)表明：利用等離子體隱身技術(shù)還可以減少飛行器飛行阻力30%以上，可大大提高飛行器的飛行速度。

1.等離子體隱身原理

任何等離子體存在一個(gè)固有頻率νp，在等離子體密度為ρ的時(shí)候，固有頻率可以表示為

(5-21)對(duì)入射頻率為ν的電磁波，折射率為

(5-22)

從式(5-22)可以看出，當(dāng)入射電磁信號(hào)頻率小于等離子體固有頻率時(shí)，入射電磁信號(hào)將被等離子體吸收，這就是等離子體隱身的基本依據(jù)。當(dāng)ν>νp的時(shí)候，從空氣入射到等離子體的電磁波是從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)，經(jīng)等離子體折射后再反射回入射方向的電磁信號(hào)不足原來(lái)的幾十分之一，從而起到隱身效果。

2.實(shí)現(xiàn)等離子體隱身的關(guān)鍵技術(shù)和存在的問(wèn)題

實(shí)現(xiàn)等離子體隱身需解決三個(gè)方面的關(guān)鍵問(wèn)題。一是等離子體隱身的機(jī)理，主要包括：等離子體對(duì)雷達(dá)波的斜反射和吸收機(jī)理；光譜診斷產(chǎn)生雷達(dá)等離子體的狀態(tài)參數(shù)和輸運(yùn)系數(shù)；理論研究等離子體對(duì)雷達(dá)波吸收的最強(qiáng)條件。二是隱身用等離子體發(fā)生器，它是等離子體隱身的關(guān)鍵技術(shù)，主要研究等離子體流產(chǎn)生技術(shù)、可控調(diào)節(jié)技術(shù)，減小等離子體發(fā)生器的體積和產(chǎn)生單位等離子體的功耗。三是等離子體隱身系統(tǒng)的兩大技術(shù)難點(diǎn)：等離子體發(fā)生器本身部位的隱身和等離子體的發(fā)光問(wèn)題。

5.3光電假目標(biāo)

光電假目標(biāo)就是利用各種器材或材料仿制成假設(shè)施、假兵器、假誘餌等。這些假目標(biāo)在光電探測(cè)、跟蹤、導(dǎo)引的電磁波段中與真目標(biāo)具有相同特征。

“示假”是光電無(wú)源干擾的另一重要方面，與其他“隱真”對(duì)抗手段相配合，可有效欺騙和誘惑敵人，吸引光電偵察武器的注意力，分散和消耗光電制導(dǎo)武器，提高真目標(biāo)的生存能力。隨著光電偵察和制導(dǎo)武器效能的日益提高，假目標(biāo)的作用也越顯突出。由于大量精確制導(dǎo)武器采用末成像制導(dǎo)，因此光電假目標(biāo)成為“最后一百米”防護(hù)非常有效的手段。5.3.1光電假目標(biāo)的分類

按照其與真目標(biāo)的相似特征的不同，光電假目標(biāo)可分為形體假目標(biāo)、熱目標(biāo)模擬器和誘餌類假目標(biāo)。形體假目標(biāo)是與真目標(biāo)的光學(xué)特征相同的模型，如假飛機(jī)、假導(dǎo)彈、假坦克、假軍事設(shè)施等，主要用于對(duì)抗可見(jiàn)光、近紅外偵察及制導(dǎo)武器；熱目標(biāo)模擬器就是與真目標(biāo)的外形、尺寸具有一定相似性的模型，且其與真目標(biāo)具有極為相似的電磁波輻射特征，特別在中遠(yuǎn)紅外波段，主要用于對(duì)抗熱成像類探測(cè)、識(shí)別及制導(dǎo)武器系統(tǒng)；誘餌類假目標(biāo)就是僅求與真目標(biāo)的反射、輻射光電頻段電磁波的特征相同，而不求外形、尺寸等外部特征相似的假目標(biāo)，如光箔條誘餌、紅外箔條誘餌、氣球誘餌、激光假目標(biāo)等，主要用于對(duì)抗非成像類探測(cè)和制導(dǎo)武器系統(tǒng)。此外，光電假目標(biāo)按照選材和制作成形可分為制式假目標(biāo)和就便材料假目標(biāo)。制式假目標(biāo)就是按統(tǒng)一規(guī)格定型生產(chǎn)，列入部隊(duì)裝備體制的偽裝器材，輕便牢固、架設(shè)撤收方便、外形逼真，而且通常加裝反射、輻射配件，以求與真武器裝備有一樣的雷達(dá)、紅外特性，如現(xiàn)裝備的充氣式假目標(biāo)、骨架結(jié)構(gòu)假目標(biāo)、泡沫塑料假目標(biāo)、木制假目標(biāo)等形體假目標(biāo)和由帶有熱源的一些材料組成的熱目標(biāo)模擬器等；就便材料假目標(biāo)就是就地征集的或利用就便材料加工制作的假目標(biāo)，可作為制式假目標(biāo)的補(bǔ)充，具有取材方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，能適應(yīng)戰(zhàn)時(shí)和平時(shí)大量、及時(shí)設(shè)置假目標(biāo)的需要。5.3.2光電假目標(biāo)的組成與應(yīng)用

光電假目標(biāo)種類繁多，不同的假目標(biāo)所采用的材料和制作方式各不相同，下面分別加以介紹。

1.形體假目標(biāo)

形體假目標(biāo)就是制作成與真目標(biāo)外形、尺寸等光學(xué)性能相同的模型，如假飛機(jī)、假導(dǎo)彈、假坦克、假軍事設(shè)施等，主要針對(duì)可見(jiàn)光、近紅外偵察及制導(dǎo)武器，現(xiàn)已發(fā)展為在可見(jiàn)光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外及雷達(dá)各波段均能使用的具有綜合性能的假目標(biāo)。按結(jié)構(gòu)和材料的不同，形體假目標(biāo)可以分為薄膜充氣式、膨脹泡沫塑料式和構(gòu)件裝配式。薄膜充氣式即目標(biāo)模擬氣球，如海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中伊拉克使用的充氣橡膠戰(zhàn)車(chē)，就是用高強(qiáng)橡膠，內(nèi)部敷設(shè)電熱線，外部涂敷鐵氧體或鍍敷鋁膜，最外層噴涂偽裝漆制成的。

膨脹泡沫塑料式為可壓縮式的泡沫塑料式模型，解除壓縮可自行膨脹成假目標(biāo)，如美國(guó)的可膨脹式泡沫塑料系列假目標(biāo)，配有熱源和角反射器，裝載時(shí)可將體積壓縮的很小，取出時(shí)迅速膨脹展開(kāi)成形，并且不需要專門(mén)工具，具有體積小、重量輕、造型逼真的特點(diǎn)，同樣具有模擬全波譜段特性的性能。構(gòu)件裝配式猶如積木，可根據(jù)需要臨時(shí)組合裝配，如瑞典的裝配式假目標(biāo)是將涂聚乙烯的織物蒙在可拆裝的鋼骨架上制作的，用以模擬假飛機(jī)、假坦克、假火炮等。還有的用玻璃鋼做表層并在內(nèi)部貼敷不銹鋼片金屬布(或是在玻璃鋼表面鍍敷金屬膜)制成殼體，殼體內(nèi)用燃油噴燈在發(fā)動(dòng)機(jī)等發(fā)熱部位加高熱，最外層噴涂偽裝涂料制作成導(dǎo)彈、飛機(jī)、坦克等假目標(biāo)系列。還有的用聚氨酯發(fā)泡材料做外形，內(nèi)貼金屬絲防雷達(dá)布，并敷設(shè)由電熱絲加熱或燃油噴燈加熱的假目標(biāo)。此外還有的使用膠合板、塑料板、泡沫板、橡膠、鋁皮、鐵皮等就便材料制作各類假目標(biāo)，并在其內(nèi)部安裝角反射器、熱源、無(wú)線電回答器，也具有較好的寬波段性能。形體假目標(biāo)的設(shè)計(jì)自然是與真實(shí)形體越相近越好，但是這樣一來(lái)會(huì)大大增加假目標(biāo)的制造難度和成本，失去制作假目標(biāo)的意義。綜合考慮光電探測(cè)器的性能、大氣的影響、目標(biāo)與背景的亮度對(duì)比等因素后，形體假目標(biāo)所需要模擬的精度存在一個(gè)上限。以衛(wèi)星的偵察為例，美國(guó)KH-12照相偵察衛(wèi)星的光學(xué)照相對(duì)假目標(biāo)(與背景的亮度對(duì)比為0.4)的實(shí)際地面分辨率為0.23m。這說(shuō)明在制作假目標(biāo)時(shí)，可以忽略尺寸在0.2m以下的部件，即假目標(biāo)外形尺寸的仿真精度可以控制在0.2m以下。而且如果將大氣抖動(dòng)等因素考慮進(jìn)去，實(shí)際地面分辨率的尺寸會(huì)更大一些，也就是說(shuō)對(duì)假目標(biāo)外形尺寸的仿真精度要求還會(huì)更低一些。

2.熱目標(biāo)模擬器

傳統(tǒng)的假目標(biāo)在可見(jiàn)光波段都能達(dá)到很好的示假效果，但是在紅外波段通常因不能很好地模擬目標(biāo)的紅外特征而暴露。這主要是由于假目標(biāo)的表面溫度分布往往不能和真目標(biāo)相吻合。紅外成像系統(tǒng)集高靈敏度、高空間分辨率及大動(dòng)態(tài)范圍于一身，為此要進(jìn)行對(duì)抗紅外成像系統(tǒng)的研究，必須能夠逼真地模擬目標(biāo)和背景的熱圖像。而要在紅外波段很好地模擬目標(biāo)的熱圖像，就需要有相應(yīng)合適的熱源及其控制技術(shù)，尤其是目標(biāo)的明顯熱特征部位，合適的熱源模擬非常重要。由于電熱膜可折疊、面積不受限制、外形可選擇，因此用它可制成各種紅外假目標(biāo)。更有透明電熱膜技術(shù)，可見(jiàn)光相對(duì)透視率達(dá)80%以上，可以方便地和現(xiàn)有光學(xué)假目標(biāo)相結(jié)合，制成可見(jiàn)光和紅外寬頻譜的假目標(biāo)。包括導(dǎo)彈發(fā)射陣地，軍用公路，軍用機(jī)場(chǎng)(跑道)，充氣式飛機(jī)、坦克、火炮、裝甲車(chē)輛等假目標(biāo)，利用電熱膜的合理設(shè)計(jì)和布置，如按照跑道形狀鋪設(shè)或粘貼到輪胎、發(fā)動(dòng)機(jī)等熱特征明顯的部位上，都可以實(shí)現(xiàn)紅外特征的示假目的。若對(duì)溫度進(jìn)行控制，由于電熱膜熱慣性小，可以制成能逼真模擬目標(biāo)特征隨時(shí)間和空間變化的可控式紅外假目標(biāo)。普通電熱膜是將特制的可導(dǎo)電非金屬村料及金屬載流條印刷、熱壓在兩層絕緣聚酯膜間制成的金屬純電阻式發(fā)熱體，其厚度一般為微米到毫米級(jí)，在外加電場(chǎng)能的激發(fā)下，可產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的紅外線并以輻射的方式傳遞熱量，且沒(méi)有氧化現(xiàn)象，不斷裂不脫落，能在高溫環(huán)境下工作，故其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。

電熱膜與被加熱物體表面以分子鍵結(jié)合，其發(fā)熱原理是在電的引發(fā)激勵(lì)下，通過(guò)電子在熱組件中產(chǎn)生“布朗運(yùn)動(dòng)”，由電子間的互相撞擊和摩擦產(chǎn)生熱能，電熱能轉(zhuǎn)換率可達(dá)98%以上。在通電幾十秒內(nèi)，發(fā)熱體表面的溫度迅速升高，加熱速度極快，輻射率高。電熱膜由于其特殊的加熱結(jié)構(gòu)和原理而具有以下特點(diǎn)：

(1)面狀發(fā)熱，可按需進(jìn)行溫度調(diào)控，溫度控制精確，熱慣性小，傳熱速度極快。金屬電熱膜元件的溫控精度達(dá)到2%。有些電熱膜溫差不超過(guò)±0.8℃。半導(dǎo)體電熱膜靠薄膜自身特性控制溫度，可以成為安全的“智能”型發(fā)熱材料，是一種極具應(yīng)用潛力的電熱膜。

(2)熱分布隨意，既能得到很均勻的熱分布(即使經(jīng)多處挖小孔后仍然可以成為均勻電熱場(chǎng))，也能根據(jù)需要任意設(shè)計(jì)電路，使受熱體表面得到不同的溫度分布。

(3)可折疊，外形可選擇，使用范圍廣。電熱膜既可以做成平面狀(設(shè)定面積無(wú)限制，可制成覆蓋于被加熱物體的全部表面的膜，基本上不占用立體空間)，也可以做成一定形狀，可使產(chǎn)品小型化、輕量化、薄型化，存儲(chǔ)攜帶運(yùn)輸都很方便。

(4)熱效率高。熱效率一般均在90%以上，節(jié)能省電，成本低。

(5)使用壽命長(zhǎng)，工作溫度范圍大。有關(guān)資料記載，電熱膜的壽命至少為傳統(tǒng)電熱絲加熱元件的10倍，而其工作范圍可從室溫到500℃左右。

(6)無(wú)明火，無(wú)污染，安全可靠。電熱膜元件發(fā)熱時(shí)無(wú)明火，安全可靠。

(7)物理化學(xué)性能極為穩(wěn)定。電熱膜不僅在空氣中不會(huì)氧化，就是在一定濃度的酸、堿溶液中浸泡后其性能仍無(wú)變化。被加熱物體只要不被猛力碰、摔，加熱元件就不會(huì)損壞，非常經(jīng)久耐用。

(8)電路系統(tǒng)緊湊。金屬膜電熱元件可將快速升溫電路、保溫電路及溫度控制電路組合在一起，從而使電熱元件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

(9)安裝和接線方便。導(dǎo)線可用銅焊或鉚接方法固定在元件上，元件可用粘貼或機(jī)械方法固定在受熱體上。

(10)電源可選性強(qiáng)。根據(jù)實(shí)際情況可以設(shè)計(jì)使用220V、110V、24V、12V等各種交流或直流電源。5.3.3光電假目標(biāo)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)假目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)使用要求，在設(shè)計(jì)制作與設(shè)置假目標(biāo)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：

(1)假目標(biāo)的主要特性，如顏色、形狀、電磁波反射(輻射)特性應(yīng)與真目標(biāo)相似，大于可見(jiàn)尺寸的細(xì)部要仿造出來(lái)，垂直尺寸可適當(dāng)減小。

(2)有計(jì)劃地仿造目標(biāo)的活動(dòng)特性，及時(shí)地顯示被襲擊的破壞效果。

(3)對(duì)設(shè)置或構(gòu)筑的假目標(biāo)應(yīng)實(shí)施不完善的偽裝。

(4)假目標(biāo)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、取材方便、制作迅速。經(jīng)常更換位置的假目標(biāo)應(yīng)輕便、牢固、便于架設(shè)、撤收和牽引。

(5)制作、設(shè)置和構(gòu)筑假目標(biāo)時(shí)，要隱蔽地進(jìn)行，及時(shí)消除作業(yè)痕跡。

(6)假目標(biāo)的配置地點(diǎn)必須符合真目標(biāo)對(duì)地形的戰(zhàn)術(shù)要求，同時(shí)為保護(hù)真目標(biāo)的安全，真假目標(biāo)之間應(yīng)保持一定的距離。為適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)的需要，外軍已研制和裝備了大量不同類型的形體假目標(biāo)，如瑞典巴拉居達(dá)公司生產(chǎn)的假飛機(jī)、假坦克、假炮、假橋等裝配式假目標(biāo)，美軍研制的40自行高炮、105自行榴彈炮、155野戰(zhàn)加農(nóng)炮、2.5t卡車(chē)等薄膜充氣假目標(biāo)及M114裝甲輸送車(chē)等可膨脹泡沫塑料假目標(biāo)。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，伊拉克使用膠合板、鋁皮、塑料等就便材料制作的假目標(biāo)，大量地消耗了多國(guó)部隊(duì)的精確制導(dǎo)武器，并保存了自身的軍事實(shí)力，顯示了假目標(biāo)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要地位和作用。此外，為對(duì)抗紅外前視系統(tǒng)和紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)的威脅，國(guó)外正加緊研制為目標(biāo)設(shè)計(jì)的專用熱模擬器，如美國(guó)研制的“吉普車(chē)熱紅外模擬器”和“熱紅外假目標(biāo)”。未來(lái)光電假目標(biāo)的發(fā)展重點(diǎn)是：

(1)進(jìn)一步改進(jìn)和完善形體假目標(biāo)的性能，增加假目標(biāo)的種類，并配裝模擬目標(biāo)熱特征的熱源及角反射器、無(wú)線電回答器等裝置，使其具有光學(xué)、紅外及雷達(dá)等多波段的欺騙性能。

(2)加速發(fā)展熱紅外模擬器的研制，使模擬器能對(duì)真目標(biāo)的熱圖像進(jìn)行逼真模擬，主要有以下三個(gè)發(fā)展方向。①發(fā)展研制一種多用途熱紅外模擬器，用以模擬多種目標(biāo)的熱圖像特征。如美軍正準(zhǔn)備進(jìn)一步發(fā)展其已研制成功的“熱紅外假目標(biāo)”，使其能模擬大型車(chē)輛、氣輪發(fā)動(dòng)機(jī)等多種目標(biāo)的不均勻“熱點(diǎn)”特征。

②發(fā)展研制多種專用熱紅外模擬器，用于模擬不同類型的戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)，如美軍正計(jì)劃以“吉普車(chē)熱模擬器”為基礎(chǔ)，進(jìn)一步發(fā)展其他戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)的熱模擬器。

③發(fā)展研制用于增強(qiáng)背景熱紅外輻射的熱紅外雜波源，使其具有較長(zhǎng)的工作壽命、較好的適應(yīng)性和有效性。

(3)完善誘餌類假目標(biāo)系統(tǒng)的性能，使假目標(biāo)成為整個(gè)目標(biāo)和整個(gè)防御系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)組成部分。最主要的方向是：發(fā)展煙幕、假目標(biāo)組合自適應(yīng)施放系統(tǒng)，特別是重點(diǎn)發(fā)展諸如坦克等裝甲車(chē)輛及重點(diǎn)目標(biāo)用的紅外誘餌系統(tǒng)，提高紅外誘餌的欺騙性。

5.4其他無(wú)源光電對(duì)抗措施

5.4.1紅外動(dòng)態(tài)變形偽裝

現(xiàn)有的紅外防護(hù)系統(tǒng)如紅外隱身、紅外遮障、紅外偽裝技術(shù)基本上都是靜態(tài)防護(hù)方法，有局限性。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，由于目標(biāo)和偽裝的紅外發(fā)射率隨溫度的變化未必一致，偽裝后的目標(biāo)和背景的差異可能會(huì)隨著溫度的變化而變得非常明顯。紅外動(dòng)態(tài)變形偽裝技術(shù)是一種新型的光學(xué)防護(hù)技術(shù)。動(dòng)態(tài)變形偽裝系統(tǒng)可以根據(jù)需要迅速地從一種偽裝狀態(tài)變化到另外一種偽裝狀態(tài)。各種偽裝狀態(tài)下的圖像特征弱相關(guān)，可使敵方光學(xué)偵察和跟蹤、制導(dǎo)系統(tǒng)難以掌握目標(biāo)真實(shí)的紅外特征。無(wú)法完成對(duì)目標(biāo)的偵察與打擊，從而提高各類目標(biāo)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。

紅外成像系統(tǒng)處理的熱圖像實(shí)質(zhì)上只是一幅單色輻射強(qiáng)度的分布圖。目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度由兩個(gè)因素決定：目標(biāo)表面溫度和目標(biāo)表面發(fā)射率。溫度和發(fā)射率越高，紅外輻射強(qiáng)度就越大。可以通過(guò)對(duì)目標(biāo)紅外發(fā)射率和溫度的動(dòng)態(tài)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)紅外熱圖像的動(dòng)態(tài)改變。紅外動(dòng)態(tài)變形偽裝對(duì)抗技術(shù)的基本原理是不斷地高幀頻變換目標(biāo)的紅外輻射特征。當(dāng)紅外成像導(dǎo)彈利用相關(guān)性跟蹤目標(biāo)時(shí)，如果導(dǎo)引頭在不同時(shí)刻得到的目標(biāo)紅外熱圖像相關(guān)度很低，小于紅外成像制導(dǎo)武器的探測(cè)極限，導(dǎo)彈就難以穩(wěn)定跟蹤和鎖定目標(biāo)。

紅外變形偽裝主要依靠?jī)煞矫娴募夹g(shù)，一是電致變溫技術(shù)，二是變發(fā)射率技術(shù)。半導(dǎo)體變溫器件體積小，易控制，可制冷制熱，成為目前最理想的變溫材料。發(fā)射率材料通常是特定材料的薄膜，在外加電場(chǎng)的作用下，陽(yáng)離子(如H+、Li+、Na+、K+等)和電子(e-)成對(duì)地注入到膜層中，或者從膜層中成對(duì)地被抽取出來(lái)，薄膜會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而引起薄膜物理化學(xué)性質(zhì)的改變。其宏觀上的表現(xiàn)之一就是紅外發(fā)射率的改變。

圖5.4為單晶態(tài)氧化鎢薄膜在離子注入和抽取狀態(tài)下的光學(xué)常數(shù)。在3~5μm和8~14μm兩個(gè)波段，其消光系數(shù)和折射率均有較大的可調(diào)范圍，因此可以作為變發(fā)射率材料。圖5.4單晶態(tài)熱氧化鎢在離子注入和抽取狀態(tài)下的折射率及消光比5.4.2光譜轉(zhuǎn)換

任何一種物體在平衡溫度下，都會(huì)輻射出該物體的特征光譜，如果通過(guò)采取一定的技術(shù)(例如在鋼板上涂一層漆)，使它的輻射光譜不是本身(鋼鐵)的輻射光譜，而是其他(漆)的特征光譜，這個(gè)技術(shù)稱為光譜轉(zhuǎn)換技術(shù)。如果光譜向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)，稱為光譜上轉(zhuǎn)換；如果光譜向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，稱為光譜下轉(zhuǎn)換。

1.光譜轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用

為了對(duì)抗紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，在物體較熱部位上涂覆一層幾十微米厚的材料，這種材料在3~5μm和8~14μm波段上的輻射率很低而在其他波段上輻射率很高，這樣使導(dǎo)彈工作波段上的輻射大大降低，而大量“熱”從導(dǎo)彈不敏感波段上輻射出去，達(dá)到對(duì)抗紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的目的。為了進(jìn)一步說(shuō)明光譜轉(zhuǎn)換技術(shù)，這里以碳酸鈣為例。如圖5.5所示，這是碳酸鈣光譜吸收曲線，根據(jù)吸收率等于輻射率定律，該曲線也是碳酸鈣的輻射率曲線。它在8~12μm波段上平均輻射率小于0.1，在6~8μm波段平均輻射率要大得多，在小于6μm波段的輻射率約為0.05。說(shuō)明該材料主要通過(guò)6~8μm波段輻射能量，而該波段正是大氣不透明窗口，它輻射出再?gòu)?qiáng)的能量也被大氣吸收掉。對(duì)8~12μm而言，這是光譜上轉(zhuǎn)換的一個(gè)典型例子。圖5.5碳酸鈣光譜吸收曲線對(duì)3~5μm而言，它是光譜下轉(zhuǎn)換。地面軍事目標(biāo)都在室溫下存在，主要特征波段在8~12μm，光譜轉(zhuǎn)換不但改變了目標(biāo)的特征光譜，而且使波段輻射能量也大為降低，敵方要偵察采取光譜轉(zhuǎn)換技術(shù)后的目標(biāo)難度將大大增加。機(jī)動(dòng)軍事平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩或噴管外殼，溫度往往在400~700℃左右，它的紅外輻射主要在3~5μm波段上，紅外點(diǎn)源制導(dǎo)導(dǎo)彈絕大多數(shù)工作在這一波段上。如果采用如圖5.6所示的搪瓷材料，它在3~5μm波段的輻射率小于0.5，而在大于5μm波段的輻射率大于0.95，把大量的熱從導(dǎo)彈不敏感波段輻射出去，大大降低了導(dǎo)彈敏感的3~5μm波段輻射，達(dá)到對(duì)抗導(dǎo)彈的目的。圖5.6搪瓷(7706A)的光譜輻射率曲線

2.材料選取的要求

選取光譜轉(zhuǎn)換材料時(shí)有以下幾個(gè)主要指標(biāo)：

(1)與對(duì)抗的波段相匹配。

(2)波段輻射率差異越大越好。

(3)材料的輻射率隨溫度變化而變化，因此要注意原輻射體工作溫度下的輻射率曲線。圖5.7是俄羅斯公布的1#、2#

兩種材料的輻射率隨波長(zhǎng)變化的曲線。1#

材料在基體溫度低于300℃以下時(shí)，3~5μm波段的平均輻射率約為0.25，5μm波段以后的平均輻射率在0.75以上。圖5.7

1#、2#材料在100~300℃溫度范圍內(nèi)的輻射率隨波長(zhǎng)變化的曲線如果讓這種材料覆蓋在坦克熱部位上，坦克(基體)溫度低于300℃，而光譜輻射率從原來(lái)的0.9(3~5μm)下降到0.25。假設(shè)基體溫度不變，原來(lái)的波段輻射功率為W0(3~5μm)，覆蓋1#

材料后的波段輻射功率為W(3~5μm)，二者的比值為

(5-23)

即波段輻射功率下降了3.6倍。5.4.3微環(huán)境調(diào)適技術(shù)

絕大部分交戰(zhàn)雙方的沖突發(fā)生在以地面為基準(zhǔn)的有限高度之內(nèi)，這個(gè)高度大部分受環(huán)境條件影響，雙方的偵察反偵察、干擾反干擾、進(jìn)攻反進(jìn)攻都離不開(kāi)大氣這個(gè)介質(zhì)。大氣對(duì)各個(gè)波段光的傳輸起著很大作用，有時(shí)甚至能阻止設(shè)備的使用。在光電對(duì)抗領(lǐng)域內(nèi)，人們也設(shè)法利用光在大氣中的傳輸特性，來(lái)達(dá)到干擾敵方設(shè)備或系統(tǒng)的目的。對(duì)大氣環(huán)境參數(shù)的測(cè)試、調(diào)制和利用的技術(shù)，統(tǒng)稱為環(huán)境調(diào)適技術(shù)?！拔ⅰ笔窍鄬?duì)于區(qū)域而言，隨著戰(zhàn)爭(zhēng)規(guī)模的不同而人為定義其大小。根據(jù)現(xiàn)代戰(zhàn)術(shù)要求，方圓10~50km范圍左右，定義為“微”比較妥當(dāng)，顯然它并無(wú)嚴(yán)格界限?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)為陸、海、空、天、電磁五維戰(zhàn)爭(zhēng)，雙方投入的兵力裝備其量之大、涉及地域之廣也是空前的。上述地域范圍相當(dāng)于一個(gè)集團(tuán)軍兵力集散、部署、調(diào)動(dòng)的主要活動(dòng)范圍。微環(huán)境調(diào)適過(guò)程和目的就是通過(guò)對(duì)大氣的氣象參數(shù)、氣懸體參數(shù)、電學(xué)參數(shù)等的測(cè)量，在分析這些參數(shù)的基礎(chǔ)上，利用這些參數(shù)增加一些合理的成分，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)使微環(huán)境中的微波、紅外、激光、可見(jiàn)光的傳輸特性有足夠大的改變，以有效掩護(hù)己方軍事目標(biāo)、軍事活動(dòng)和作戰(zhàn)意圖。

1968年蘇軍入侵捷克，北約的雷達(dá)和衛(wèi)星偵察均未發(fā)現(xiàn)蘇軍大規(guī)模的軍事行動(dòng)，至今人們對(duì)其采用的鋪設(shè)干擾走廊的材料還各執(zhí)己見(jiàn)。但大家公認(rèn)這是改變雷達(dá)紅外大氣傳輸特性的一個(gè)成功戰(zhàn)例，給人以很大啟迪。因此改變大氣的傳輸特性能達(dá)到意想不到的效果。微環(huán)境調(diào)適技術(shù)包括以下三大方面。

1.參數(shù)測(cè)量

(1)氣象參數(shù)測(cè)量。應(yīng)測(cè)量0~3000m高度范圍內(nèi)的以下參數(shù)：

①溫度測(cè)量。除了地面溫度測(cè)量之外，還應(yīng)測(cè)量3000m以下的溫度分布函數(shù)。

②風(fēng)參數(shù)測(cè)量。風(fēng)的測(cè)量?jī)?nèi)容復(fù)雜，每一層高度的風(fēng)力大小不一樣，有的甚至連風(fēng)向都不一樣。風(fēng)參數(shù)包括陣風(fēng)、平均風(fēng)力、風(fēng)在戰(zhàn)區(qū)微環(huán)境中的分布(例如一面有山的上空和四周無(wú)高山的平原上空風(fēng)的分布不盡相同)、風(fēng)的形式等。③壓強(qiáng)測(cè)量。

④云層測(cè)量。包括云的面積、厚度、晶核狀況、云內(nèi)溫度分布、云內(nèi)粒子流的流向。

⑤穩(wěn)定度測(cè)量。即各參數(shù)隨時(shí)間變化的變化程度等。

(2)大氣中氣懸體測(cè)量。主要包括：

①粒子半徑大小的統(tǒng)計(jì)分布，該參數(shù)就是調(diào)適前的本地參數(shù)。

②粒子濃度及分層狀況。

③云層中冰晶的分布，包括冰晶大小及密度。

④氣懸體粒子的形狀及介電常數(shù)等。

(3)電學(xué)參數(shù)測(cè)量。主要包括：

①粒子帶電極性。

②云層電荷。

③場(chǎng)強(qiáng)分布等。

2.建立數(shù)學(xué)模型

根據(jù)大氣傳輸理論，建立水平傳輸、斜程傳輸(與水平面成仰角)、垂直(大仰角)傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型。以此為依據(jù)把測(cè)得的實(shí)時(shí)參數(shù)代入，得到實(shí)時(shí)大氣傳輸特性；戰(zhàn)術(shù)對(duì)抗時(shí)，根據(jù)對(duì)抗波長(zhǎng)、波段及對(duì)抗目標(biāo)性質(zhì)，可預(yù)估出應(yīng)添加哪些氣懸體材料，應(yīng)在什么地方什么高度上添加，添加多少量，使光在該波段的傳輸衰減達(dá)到要求值。

3.噴灑成云

目前有許多手段可供選擇，比較好的方式是以遙控式無(wú)人駕駛飛機(jī)作載體，讓它在所需空域上空飛行、噴灑，無(wú)人機(jī)起飛降落不需要機(jī)場(chǎng)，便于野戰(zhàn)運(yùn)用。

微環(huán)境調(diào)適技術(shù)不但適合于作戰(zhàn)時(shí)，也適合于和平時(shí)期應(yīng)用。當(dāng)部隊(duì)伴有大的軍事部署，為了避免敵方軍事衛(wèi)星、高空偵察機(jī)和無(wú)人偵察機(jī)偵察，采用局部環(huán)境調(diào)適，可起到隱蔽保密作用，因此微環(huán)境調(diào)適技術(shù)也是和平時(shí)期信息對(duì)抗的一種有效手段。5.4.4引射技術(shù)

空氣和水是人們生活中時(shí)時(shí)刻刻離不開(kāi)的物質(zhì)。如果用它作對(duì)抗資源，那真可謂取之不盡、用之不竭的干擾資源。理論和實(shí)踐證明，它們不但可以用作干擾，而且還是十分優(yōu)良的干擾材料。軍事平臺(tái)作戰(zhàn)時(shí)都要作高速運(yùn)動(dòng)，高功率發(fā)動(dòng)機(jī)除了給出強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力外，還伴隨著高溫輻射及大量高溫廢氣，使這些平臺(tái)具有了十分明顯的紅外輻射特性。正是這些紅外輻射誘來(lái)了紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈和紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈。平臺(tái)的有源干擾固然是保護(hù)平臺(tái)安全的重要措施，然而它們往往需要導(dǎo)彈迫近告警的配合。以紅外誘餌彈為例，它對(duì)紅外點(diǎn)源導(dǎo)引頭有比較好的干擾效果，但是何時(shí)投放成為它準(zhǔn)確運(yùn)用的關(guān)鍵。如果敵方導(dǎo)彈沒(méi)有來(lái)就投放紅外誘餌則是浪費(fèi)。導(dǎo)彈很近了，誘餌投出后就出了視場(chǎng)或由于導(dǎo)彈慣性直接撞過(guò)來(lái)，則誘餌也沒(méi)起到應(yīng)有的作用。為此平臺(tái)上不得不裝備各種導(dǎo)彈逼近告警裝置，由告警器發(fā)出警報(bào)信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)判斷后及時(shí)投放一枚或多枚組合成一組的紅外誘餌，才能使紅外誘餌發(fā)揮干擾導(dǎo)彈的作用。如果用空氣和水作干擾材料，它不需要告警裝置配合。

以軍艦為例，它在海上航行，背景為藍(lán)天、大海，煙囪與大量廢氣是紅外點(diǎn)源制導(dǎo)導(dǎo)彈的導(dǎo)引目標(biāo)。單一背景下的紅外目標(biāo)非常容易被捕獲和跟蹤。下面介紹的引射技術(shù)就是艦艇利用空氣和水來(lái)對(duì)抗導(dǎo)彈的例子。

1.艦上引射技術(shù)意義

美國(guó)“斯普魯恩斯”級(jí)艦艇裝有四臺(tái)LM2500型燃?xì)廨啓C(jī)，單機(jī)最大額定功率為21500馬力(1馬力≈735W)。全功率時(shí)，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量為72.6kg/s，全艦每小時(shí)的空氣流量為1045t。斯普魯恩斯級(jí)艦艇利用燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢氣作工作物質(zhì)，吸入大量冷空氣，不但使排出廢氣的溫度降低，而且使煙囪壁的溫度也隨之降低。把軍艦兩大主要紅外輻射源溫度降下來(lái)，也就降低了紅外輻射。裝上引射器后，當(dāng)冷空氣吸入量與燃?xì)鈾C(jī)排出廢氣量為(0.8~1)∶1比例時(shí)，排氣溫度從原來(lái)的482℃下降到了315~204℃(夏天、冬天的環(huán)境空氣溫度不同)，最多下降了27