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1、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8～14μm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3～5μm及8～14μm红外波段特征信
2、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
3、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
4、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＜55～99～16＞16在总辐射能量中的分量/%1203841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
5、值33.96W⋅m－2⋅μm－1平均辐射强度93.76W⋅sr－1峰值波长9.5μm3～5μm波段的辐出度6.87W⋅m－2，占总能量的1.4%8～14μm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5.252.7×5.25坦克/正面6.342.7×3.452.5t车/侧面10.402.03×4.222.5t车/正面8.252.03×1.67自行炮/侧面4.671.8×
6、4.8自行炮/正面5.651.8×2.09站立人8.00.5×1.5表3表明，人体与环境的温差值较大，仅次于2.5t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=εσT4=ε（λ，T）（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c1为普朗克第一辐射常数c2为普朗克第二辐射常数λ辐射波长T1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
7、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
8、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
