红外隐身原理及其应用技术.doc

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1、课程（论文）题目：红外隐身原理及其应用技术内容：1背景光电隐身技术可分为可见光隐身、红外隐身和激光隐身三大类。光电隐身起源于可见光隐身，成熟于红外隐身，发展于激光隐身。而现代红外隐身技术经历了探索时期(20世纪60年代以前)、技术全面发展时期(20世纪60～70年代)和应用时期(20世纪80年代至今)。红外隐身技术于20世纪70年代末基本完成了基础研究和先期开发工作，并取得了突破性进展，已由基础理论研究阶段进入实用阶段。从20世纪80年代开始，国外陆海空三军研制的新式武器已经广泛采用了红外隐身技术。红外隐身技术通过降低或改变目标的红外辐射特征，实现对目标的低可探测性。这可通过改进结构

2、设计和应用红外物理原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量，使红外探测设备难以探测到目标。2红外隐身原理2.1概述从红外物理学可知,物体红外辐射能量由斯蒂芬-玻耳兹曼定律决定：式中W——物体的总辐射出射度;σ——玻耳兹曼常数；ε——物体的发射率；T——物体的绝对温度。温度相同的物体，由于发射率的不同，在红外探测器上会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，所以采用低发射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。另一方面，为降低目标表面的温度，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，以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度，从而降低目标和背景的辐射对比

3、度，减小目标的被探测概率。红外侦察系统能探测目标的最大距离R为：式中J——目标的辐射强度；——大气透过率；NA——光学系统的数值孔径；——探测器的探测率；ω——瞬时视场；——系统带宽；——信号电平；——噪声电平。红外隐身的主要目的是减少公式中第一项的各项取值,也就是说,目标的红外隐身应包括三方面内容,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径(包括光谱转换技术)。2.1改变目标红外辐射特性采用的技术(1)改变红外辐射波段改变红外辐射波段,一是使目标的红外辐射波段处于红外探测器的响应波段之外;二是使

4、目标的红外辐射避开大气窗口而在大气层中被吸收和散射掉。具体技术手段可采用可变红外辐射波长的异型喷管或在燃料中加入特殊的添加剂。(2)调节红外辐射的传输过程通常采用在结构上改变红外辐射的方向。对于直升机来说，由于发动机排气并不产生推力，故其排气方向可任意改变，从而能有效抑制红外威胁方向的红外辐射特征。对于高超音速飞机来说，机体与大气摩擦生热是主要问题之一，可采用冷却的方法，吸收飞机下表面热，再使热向上辐射。(3)模拟背景的红外辐射特征技术模拟背景红外辐射特征是通过改变目标的红外辐射分布状态，使目标与背景的红外辐射分布状态相协调，从而使目标的红外图像成为整个背景红外辐射图像的部分。这种技

5、术适用于常温目标，通常是采用外辐射伪装网。(4)红外辐射变形技术红外辐射变形技术是通过改变目标各部分红外辐射的相对值和相对位置，来改变目标易被红外成像系统所识别的特定红外图像特征，从而使敌方难以识别，目前主要采用的是涂料。2.2降低目标红外辐射强度技术降低目标红外辐射强度也就是降低目标与背景的热对比度，使敌方红外探测器接收不到足够的能量，减少目标被发现识别和跟踪的概率。它主要是通过降低辐射体的温度和采用有效的涂料来降低目标的辐射功率。其原理主要包括减热、隔热、吸热、散热和降热等。具体可采用以下几项技术:(1)减少散热源技术尽量减少散热源、采用散热量小的设计和部件，采用闭环冷却系统，改

6、善气动力特性，减少气动力摩擦。(2)热屏蔽技术采用热屏蔽技术，以隔阻目标内部发出的热量，使之难以外传。一是在整机布局上考虑热屏蔽手段,以求降低目标的红外辐射强度；二是对喷管等重要部位进行红外遮挡。(3)空气对流散热技术空气的辐射集中在大气窗口以外的波段上，是一种能对红外辐射进行自遮蔽的散热器，所以红外探测系统只能探测热目标，而不能探测热空。空气对流散热技术充分利用空气的这一特性，将热能从目标表面或涂层表面传给周围空气。(4)热废气冷却技术为降低发动机排气管的温度，通常采用隔热层和空气对流。排气管外的隔热层能使排气管的红外辐射大大降低，在隔热层上进行空气对流冷却也能使排气管外表面的红外

7、辐射特征进一步降低。对热废气冷却系统，目前研制的有夹杂空气冷却和液体雾化冷却两种系统。夹杂空气冷却就是用周围空气冷却热废气流，液体雾化冷却主要通过混合冷却液体的小液滴来冷却热废气。2.1光谱转换技术光谱转换技术是采用在3~5μm和8~14μm波段发射率低、而在这两个波段外发射率高的涂料，使被保护目标的红外辐射落在大气窗口以外。3红外隐身材料装备的红外隐身都涉及红外隐身材料问题。红外隐身材料具有隔断装备的红外辐射能力，同时在大气窗口波段内，具有低的红外发射率