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激光隐身防护技术探析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:激光隐身是通过减少目标对激光的反射信号,使目标具有低可探测性。2)激光隐身材料通过在坦克装甲车辆上增加激光隐身涂料、材料或装置,使目标对激光有强的吸收作用和散射作用,阻断激光照射信号或减弱回波信号。目前,已研制出在波长1.06μm附近具有良好激光隐身效果的激光隐身涂料,其反射衰减达23.25 dB,它是通过在黏合剂中添加强激光吸收材料,并通过特殊的工艺使涂层具有特定的微粒微孔结构来实现激光隐身的。

激光隐身防护技术探析

1.激光探测

激光对装甲车辆的威胁,包括激光测距、激光制导激光雷达和激光武器等。除了激光武器是利用照射到军事目标的强激光能量直接摧毁目标外,不论何种威胁种类,其基本的机理是利用激光照射到军事目标并反射回来的激光能量或者是激光能量的差异来探测并识别目标的。

1)激光测距

激光测距可以分为三大类,即脉冲测距、连续波调频—调幅(AM-FM)测距和连续波相位(CW-AM)测距。回波探测包括两种不同的方法,即直接探测激光回波能量与相干外差探测,在地面装备激光测距仪器中,用得较多的是直接探测激光回波能量。

2)激光雷达

成像激光雷达可以获得十分清晰的、高分辨率的目标三维实时图像,通过辨识目标形状特征、尺寸大小、自转或滚转速度、机械振动特征来识别和辨识目标的种类。

角分辨距离成像雷达,采用光栅扫描方式进行连续扫描,用灰度或彩色显示目标形状进行识别。速度角分辨扫描成像雷达可以用来探测并区分运动目标与地物背景。距离多普勒成像雷达用来区分目标各个部分的相对运动,如目标的转动及目标上的炮塔、雷达天线等的相对运动。

采用无扫描器的凝视激光雷达,可以使用低频探测器和电子线路来探测和处理经高频调制后的光束,同时还具有较大的凝视视场,可获得较高的距离分辨率。

由于激光波束窄,因而激光雷达具有很高的角度分辨能力。

2.激光隐身原理

军用激光装置的工作方式大致分为两种:一种是向目标发射激光,然后再接收反射波,如测距、火控、半主动激光制导等;另一种是激光束直接照射到预攻击目标上,如激光驾束制导、制盲武器等。因此,只要采取某种措施,大幅度地衰减对方激光束的强度,使其在一定距离内收不到回波或根本照射不到目标,即可起到隐身作用。

激光隐身是通过减少目标对激光的反射信号,使目标具有低可探测性。其主要出发点是减少目标的激光雷达散射截面和激光反射率。激光雷达散射截面综合反映了激光波长、目标表面材料及其粗糙度、目标几何结构形状等各种因素对目标激光散射特性的影响。

理论上减小激光雷达截面的方法有以下三种。

(1)降低表面粗糙度,把目标外形设计成大块面结构以增大可能的激光入射角。(www.xing528.com)

(2)使表面随机起伏具有一维取向性。

(3)使目标散射回波不能被相干激光雷达天线光开关有效隔离。

3.激光隐身技术与措施

1)减小“猫眼效应”

坦克上各种光学孔径的激光雷达散射截面积比背景要大几个数量级,具有激光探测“猫眼效应”。减小“猫眼效应”的主要措施有:减小入射透镜、探测器或分划板表面反射率,在其表面镀增透膜;在光电设备中采用无“猫眼效应”的结构;适当调整离焦量。

2)激光隐身材料

通过在坦克装甲车辆上增加激光隐身涂料、材料或装置,使目标对激光有强的吸收作用和散射作用,阻断激光照射信号或减弱回波信号。

激光吸收材料(LAM)通常对激光信号吸收强,从而降低了激光反射信号,其还可以改变发射激光的频率,使回波信号偏离激光探测波段。从使用方法上讲,激光吸收材料可分为涂覆型和结构型两类,其中涂覆型用得最多。

要实现激光隐身,就要设法降低目标涂层激光反射率。采用激光隐身涂料使目标表面反射率降低一个数量级以上,能使最大测程减少到原来的1/3~1/2,从而实现激光隐身。目前,已研制出在波长1.06μm附近具有良好激光隐身效果的激光隐身涂料,其反射衰减达23.25 dB,它是通过在黏合剂中添加强激光吸收材料,并通过特殊的工艺使涂层具有特定的微粒微孔结构来实现激光隐身的。

3)外形技术

通过改变外形减小激光散射截面是武器装备设计的重要方面:消除可产生角反射效应的外形组合,变后向散射为非后向散射;平滑表面、边缘棱角、尖端、间隙、缺口和交叉接面,用边缘衍射代替镜面反射,或用小面积平板外形代替曲边外形,向扁平方向压缩,减小正面激光散射截面积;缩小外形尺寸,遮挡或收起外装武器,减少散射源数量等。

随着高技术侦察手段的发展,现代侦察系统的多频谱性决定隐身材料必须在一定程度上满足多频谱兼容的要求。由于目标不同,又提出不同的兼容要求。例如对有些装备,目标针对激光和红外制导武器攻击威胁,提出激光与红外兼容隐身材料研究;而针对红外与毫米波制导威胁,研制出红外与毫米波兼容性隐身材料。

多频谱隐身材料不是多个频谱隐身材料的简单相加。目前,国内外各个波段单一功能的隐身材料已达到应用阶段,但是能真正兼容可见光、近红外、热红外、厘米波、毫米波等多个波段的隐身材料还没有。有些兼容材料最多也仅仅能兼容2~3个波段,但兼容效果并不太理想,未进入实用阶段。目前的多频谱兼容隐身主要有红外/雷达兼容隐身、红外/激光复合隐身、雷达/激光复合隐身、多频段兼容雷达隐身等。

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