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大学军事教程:揭秘瞒天过海的伪装与隐身技术

时间:2023-08-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:隐身技术包括主动(有源)隐身技术和被动(无源)隐身技术两大类。主动(有源)隐身技术主要是指利用光或电子干扰手段隐蔽己方目标,比如施放光或电子干扰,使对方光电探测系统迷茫,或释放诱饵,使对方跟踪假目标。被动(无源)隐身技术则相反,是靠减少武器装备等目标的可探测信息特征来达到隐形目的的。

大学军事教程:揭秘瞒天过海的伪装与隐身技术

(一)伪装技术

伪装就是进行隐真示假,为欺骗或迷惑对方所采取的各种隐蔽措施,是军队战斗保障的一项重要内容。

伪装的基本原理是减少目标与背景在可见光、红外、微波波段等电磁波的散射或辐射特性方面的差别,以隐蔽真实目标或降低目标的可探测性特征;模拟或扩大目标与背景的这些区别,以构成假目标欺骗敌方。

1.伪装的技术措施

伪装的技术措施包括天然伪装、迷彩伪装、植物伪装、人工遮障伪装、烟幕伪装、假目标伪装等。

(1)天然伪装技术

天然伪装技术,就是充分利用地形、地物、夜暗和能见度不良的气候条件(雾、雨、风、雪等),隐蔽目标或降低目标的显著特性。该技术主要用于对付光学侦察,在一定条件下亦能对付红外侦察、雷达侦察、声测和遥感侦察。实施天然伪装应因地制宜,并保持背景外表不发生任何破坏和不合理的改变,使在探测器中目标配置后形成的斑点与背景的总斑点图案吻合。天然伪装具有简便、省时,无须更多材料的特点。

(2)迷彩伪装技术

迷彩伪装技术,就是利用涂料染料和其他材料来改变目标的颜色及斑点图案,以消除目标的光泽,降低目标的显著性和改变目标的外形。外装迷彩大致可分为保护色迷彩、变形迷彩、仿照迷彩、多功能迷彩等。

(3)植物伪装技术

植物伪装技术,就是利用种植植物、采集植物和改变植物颜色等方法对目标实施伪装的技术。植物伪装技术简单易行,所以在现代战争中仍是常用的伪装技术,而且十分有效。

(4)人工遮障伪装技术

人工遮障伪装技术,就是利用各种制式伪装器材设置对目标进行遮蔽的屏障。伪装遮障由遮障面和支撑构件组成。遮障面采用制式的伪装网或用材料编扎,制式遮障面有各式伪装网和伪装遮障。支撑屏障按其用途和外形,可分为水平遮障、垂直遮障、遮掩遮障、变形遮障和反雷达遮障等五种。

人工遮障的设置必须尽量使遮障面轮廓、斑点、图案和物理特性(反射可见光、红外线、雷达波)与周围背景相接近,同时还应考虑距离不同时的观察效果,以避免目标暴露。

(5)烟幕伪装技术

烟幕伪装技术,就是利用烟幕遮蔽目标,迷惑敌人。这种无源干扰技术通过散射、吸收的方式衰减光波能量,干扰敌方的光学侦察。在红外波段,经过改进的烟幕同样具有遮蔽作用。同时,烟幕还可用于对付激光制导炸弹

(6)假目标伪装技术

假目标伪装技术,主要是指仿造的兵器(如假飞机、假火炮、假坦克、假军舰等)、人员、工事、桥梁等形体假目标。使用假目标能迷惑敌人,吸引敌人的注意力和火力,从而有效地保护真目标。假目标伪装技术的关键在于:假目标的制作外形、尺寸应与真目标一致,在红外辐射及微波反射特征上,应尽量类似于真目标。此外,还有灯火与音响伪装技术等。

2.现代伪装在高技术战争中的应用

现代伪装在高技术战争中的应用主要包括防光学侦察、防雷达侦察及防红外侦察。

(1)防光学侦察伪装

防光学侦察伪装,是指利用天然遮障、人工遮障、伪装材料、烟幕及布置人工斑点等来减少目标的暴露特征,防止敌人光学侦察的发现。

目标与背景颜色的差别直接影响到光学侦察的效果,因此,处理颜色的差别是防光学侦察最有效的方法。这些方法主要有消除颜色差别、降低颜色差别、模仿颜色差别。

(2)防雷达侦察伪装

雷达波近似直线传播,因此,利用地形、地貌是防雷达侦察伪装的最佳途径。但对于雷达通视区内的目标,则应设法消除和模仿雷达波的反射差别。

①消除雷达波反射差别。消除目标与背景对雷达的反射差别,目的是消除它们之间的回波差别,使雷达荧光屏上无法显示目标信号。消除的方法可以从目标、背景和雷达分辨率三个方面考虑:提高背景反射雷达波的强度,使雷达荧光屏上目标回波淹没在背景回波中;利用雷达分辨率的限制,将目标配置在地物近旁,使目标的光标信号与地物的光标信号融为一体;减少目标对雷达波的反射强度,如使用衰减无线电波的干扰器材作为隔绝遮障,或在目标的表面覆盖对雷达波吸收率高的材料,可以达到削弱雷达反射目标的目的。

②模仿雷达波反射差别。在目标上装有雷达波接收与发射装置,当这种装置接收到雷达所发射的脉冲时,经延迟、放大后再发射出去,使敌方雷达显示屏上看到的距离和位置均与真实目标不同。另外,也可设置防雷达假目标。

(3)防红外侦察伪装

防红外侦察伪装的途径分为消除和模仿红外辐射差别两个方面。

消除目标背景的红外辐射差别的方法有:将目标配置在与红外侦察器材不通视的天然屏障中;利用具有一定厚度且背景相似的粗糙器材将目标遮掩;在发热目标表面涂刷隔热层或覆盖隔热材料以降低红外辐射。

模仿红外辐射差别的方法有:对付红外夜视和照相,可在对付光学侦察的假目标内增设热源;而对付红外探测仪,则可直接设置热源。

(二)隐身技术

隐身技术,又称为隐形技术或低可探测技术,是通过降低武器装备等目标的信号特征,使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的综合性技术,是21世纪主要发展的军用高技术之一。

隐身技术是传统伪装技术走向高技术化的发展和延伸,它综合了如流体力学、材料学、电子学、光学、声学、热学等众多领域的技术于一身。隐身技术包括主动(有源)隐身技术和被动(无源)隐身技术两大类。主动(有源)隐身技术主要是指利用光或电子干扰手段隐蔽己方目标,比如施放光或电子干扰,使对方光电探测系统迷茫,或释放诱饵,使对方跟踪假目标。被动(无源)隐身技术则相反,是靠减少武器装备等目标的可探测信息特征来达到隐形目的的。

1.被动(无源)隐身技术

(1)隐身外形技术

外形是目标暴露的主要特征,现代兵器对外表形状处理得如何,将直接影响到反可见光和雷达侦察的效果。

防雷达探测隐身外形技术。目标的雷达散射截面积与雷达探测距离的4次方成正比,它直接决定着雷达的探测能力。因此,要想缩短雷达的探测距离,防雷达探测的外形设计也必须把缩小雷达散射截面作为武器系统隐身的重要措施。在外形设计时,应避免出现任何边缘、棱角、尖端、缺口等垂直相交的面,将这些部位设计成锐缘或弯曲缘,以抑制强天线型散射和谐振散射。

防可见光探测隐身外形技术。在可见光侦察条件下,目标的尺寸越小越难辨认;目标的外表形状越不规则,则外形轮廓也越不清楚。因此,隐身兵器的外形设计必须考虑到尽量缩小目标的外形尺寸。

(2)隐身结构技术

世界各国对兵器隐身结构的研究,是以整体结构和局部结构为对象,探索其组合规律和合理形式,达到减少目标被探测特征的目的。现代兵器的结构非常复杂,反光、声、电、热、磁探测的隐身结构技术应与之相匹配发展。

防雷达探测隐身结构技术。主要包括:合理设计发动机进气和排气系统;减少辐射源数量,尽量消除外露突起部分;采用遮挡结构;缩小兵器尺寸。

防红外探测隐身结构技术。主要是通过改造红外辐射源来抑制目标的红外辐射。其技术措施包括:采用散发热量较小的发动机;改进发动机结构,改进发动机喷射的设计;采用闭合环路冷却的环境控制系统,用以降低载荷设备的工作温度。

防电子探测隐身结构技术。主要包括:减少无线电设备;采用低截获概率技术改进电子设备;减少电缆的电磁辐射;避免电子设备天线的被动反射率

防可见光探测隐身结构技术。主要包括:控制目标的亮度和颜色;控制目标发动机喷口的火焰和烟迹信号;控制目标照明和信标灯火;控制目标运动构件的闪光信号。

防声呐探测隐身结构技术。主要包括:改进发动机和辅助机的设计;采用减振和隔声装置;减少螺旋桨运动对介质的扰动噪声;合理进行目标整体设计等。

(3)隐身材料技术(www.xing528.com)

隐身材料技术是隐身技术的关键技术。隐身技术的出现并取得突破性进展,在很大程度上与传统隐身材料的改造和新型隐身材料的研制是分不开的。目前已研制出的隐身材料类型很多,主要有以下几种:

吸波、透波材料。吸波材料是指对雷达波吸收能力很强的隐身材料。当雷达波照射到这种材料上时,由于吸收、散射等原因,使电波大量衰减而透过蒙皮(涂层)的部分电波照射到目标体内或目标体(非吸波材料制造)上后,又经目标体反射到蒙皮(涂层)上,再次被吸收、散射,最后只有一部分反射回雷达。

吸热、隔热材料。吸热材料是指那些热容量较大或能将热能转换成其他能量的材料。隔热材料是导热系数小、热阻大的材料。用于隐身兵器的吸热材料,由于热容量大、升高温度所需吸收的热量就较多,目标向外辐射红外线就较少;又由于材料能将部分热量转换成其他形式的能量,使目标向外辐射红外线的强度减弱。而隔热材料则可直接阻隔或大大减少目标向外辐射红外线。

吸声、阻尼声材料。使用吸声、阻尼声材料之所以能减弱、消除武器装备(特别是各类舰船、潜艇)的反射波,降低目标的辐射噪声,是因为这类材料具有优越的吸声性能。用于潜艇的吸声和阻尼声材料有吸声涂料和吸声瓦(降噪阻尼吸声橡胶片)两类。

对抗侦察监视,除了上述伪装、隐身等技术措施外,还有保密、机动、佯动、干扰、摧毁等措施。对付不同的侦察监视手段,应灵活采用不同的对抗措施。

2.主动(有源)隐身技术

被动(无源)隐身技术有其固有缺陷,如隐身外形会在一定程度上影响飞行器的气动性能和弹药装载量;吸波涂层会增加平台和武器的重量,影响其速度和机动性等。主动(有源)隐身技术可有效地克服上述弊病,获得更佳的隐身效果,因此近年来越来越受到青睐。实现有源隐身的主要技术途径有:

(1)采取有源抵消法

近年来,随着射频技术和计算机技术的发展,探知雷达波信号的相位成为可能。目标可在此基础上发射与敌方雷达波幅度相近、相位相反的电磁波,二者能量对消,从而使敌方雷达接收机合成方向图上的指示始终为零,雷达手无法发现目标。美国的B-2隐身轰炸机所装备的ZSR-63电子战设备就是一种主动发射电磁波的有源对消系统。

(2)采用低截获概率电子设备

为尽量减少机载电子设备电磁信号被截获的机会,通常采用如下措施:机载雷达自主管理发射功率,捕获到目标后立即将辐射能量自动降低到跟踪目标所需要的最小值;在时间、空间和频谱方面控制电子设备的电磁波发射;采用频率捷变技术。如美国的B-2、F-22等隐身飞机都装载了低截获概率雷达。

(3)采用主动伪装措施

在兵器上安装特殊照明系统或采用电致变色材料。目标与背景之间存在一定的对比度,这种对比度与颜色、表面反光特性有关。安装特殊照明系统可调节目标的表面亮度,降低或消除目标与背景的对比度;采用电致变色材料可使目标与背景颜色相近或一致,从而取得隐身效果。

3.当代隐身技术机理研究

近年来,美、俄、英、法等军事强国都加大了隐身技术的研究力度,研究范围不断扩展,新隐身技术机理研究取得突破,一批新型隐身材料研制成功并投入使用。可以预见,隐身兵器和作战平台将会有较大的发展,并逐步实现全天候、全天时、多功能的隐身,“隐身战场”正在形成之中。

在外形隐身、材料隐身、结构隐身等传统隐身技术的研究基础上,各国都在不断探索新的隐身机理,主要有以下几种:

(1)仿生学隐身技术

在自然界中,许多动物都有天生的隐身本领,为隐身研究提出了一些有趣的课题。比如,为什么变色龙能根据背景环境而变化颜色?燕八哥与海鸥的大小相近,为什么雷达截面只是海鸥的1/200?蜜蜂的体积远小于麻雀,但为什么雷达截面反而比麻雀大16倍?科学家们正在研究这些现象,以寻求新的隐身机理和技术。

(2)等离子体隐身技术

实验证明,飞机、舰船、卫星等兵器的表面形成等离子体层后,雷达波会被吸收或折射,从而使反射到雷达接收机的能量减少。例如,应用该隐身机理研制的13厘米长的微波反射器,在4~14吉赫的频率范围内,可使雷达接收的回波能量减少到原来的1%。等离子体不仅可吸收雷达波,还能吸收红外辐射,具有吸收频带宽、吸收率高、使用简单、寿命长等优点。等离子体隐身技术已在俄罗斯部分战斗机上使用,隐身效果可与美军目前的隐身战斗机相媲美,并且不影响飞机的气动性能,为飞机隐身开辟了一条新途径。

(3)微波传播指示技术

这种技术是利用计算机预测雷达波在不同大气中的传播特点来实现的。大气层的湿度、温度等环境因素的变化能够改变雷达波的作用距离,使雷达波在传播过程中发生畸变,以致在雷达覆盖范围内产生“空隙”,即盲区。同时,雷达波在大气中以“波道”形式传播时,能量集中于“波道”内,“波道”外几乎没有能量。如果掌握了不同气候条件下的微波传播规律,通过计算和预测,使突防兵器在“空隙”内或“波道”外通过,就可以避开敌方雷达的探测,达到隐身的目的。

(4)有源隐身技术

有源隐身技术主要是利用光电、红外等主动干扰手段隐蔽目标。其主要技术途径:削减和抵消敌人探测信号;使敌方雷达、红外探测仪出现大面积的虚假特征信号。美国国防部预测;在未来15年内,战场军事装备将采用有源射频、红外隐身技术来部分取代、以减少雷达、红外特征信号为主要途径的被动隐身技术。2015年,美国战场军事装备还装配了“一体化欺骗装备”,使其免受敌方袭击。

4.隐身材料简介

隐身材料是兵器实现隐身的重要手段,其开发和运用是隐身技术发展的关键环节之一。目前已在使用和尚在研制的新型隐身材料如下:

(1)宽频带吸波剂

目前隐身吸波材料中多使用磁性吸波剂,存在吸收频带窄、密度大、不易维护的缺点。各国正在竞相开发各种新型吸收剂,如美国开发的席夫碱盐吸收剂,在受到雷达波照射时,其分子结构会轻微而短暂的重新排列,从而吸收电磁能量,使雷达波衰减80%,而其重量只有铁氧体材料的10%;欧洲推出的多晶铁纤维吸收剂,是一种磁性雷达波吸收剂,重量较一般的雷达吸收涂层轻40%~60%,可在很宽的频带内保持高吸收率,实现了雷达吸收材料薄、轻、宽频带的目标。该项技术已用于法军的战略导弹和无人飞行器。

(2)高分子隐身材料

高分子隐身材料研制周期短、投资少、效益大,极具发展潜力。其中的导电聚合物结构多样、密度低、物理化学性能独特、能与无机磁损耗物质或超微粒子复合,可发展成为一种新型的轻质、宽带微波吸收材料。高分子的光功能材料能够透射、吸收、转换光线,有的材料在光的作用下可以变色,它们将在红外和可见光隐身技术中大显身手。

(3)纳米隐身材料

当材料的尺寸达到纳米级时,会出现小尺寸效应、量子效应、隧道效应、表面和界面效应,从而呈现出奇特的电、磁、光、热特性,使一些纳米材料具有极好的吸波特性。如纳米级的氧化铝、碳化硅材料可以宽频带吸收红外光;某些纳米金属粉对于雷达波不仅不反射,反而具有很强的吸收能力。美国研制出的“超黑粉”纳米吸波材料,对雷达波的吸收率高达99%。这些纳米隐身材料可用来制成吸波薄膜、涂层或复合材料

(4)手征材料

所谓手征,是指一种物质与其镜像之间不存在几何对称性,且不能通过任何操作使之与镜像相重合。研究表明,具有手征特性的材料能减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。在基体材料中掺杂手征结构物质,可形成吸收雷达波的手征复合材料。

(5)结构吸波材料

吸波性能优良的结构材料主要有层板型、蜂窝型与复合型,一般以热塑性材料(如环氧树脂)为基体与吸波剂混合,并用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维进行增强而成。新研制的结构型吸波材料不仅对雷达波、红外线有很高的吸收率,而且具有较好的承载能力,容易维护,发展潜力很大。采用碳纤维增强的热塑性树脂结构吸波材料作为武器系统的主承力结构,不仅具有良好的透波、吸波性能,而且强度高、韧性大、质量轻,可使武器减少自重、增强机动性能。美国计划大量使用结构型吸波材料,把“联合攻击战斗机”(JSF)研制成一种表面不用任何涂层的隐身飞机。

(6)智能隐身材料

智能隐身材料是一种具有感知功能和信息处理功能,可通过自我指令对信号做出最佳响应的功能材料。它具有自动适应环境变化的优点,如表面喷涂了智能材料薄膜层的飞行器可自动检测并改变表面温度,控制红外辐射特征。智能隐身材料将广泛应用于武器平台,使其具有自检测、自监控、自校正、自适应功能,为实现智能型隐身提供技术上的可能。

5.当代隐形武器简介

采用隐形技术,不易被敌方发现的武器称为隐形武器。随着科学技术的发展,隐身技术研究也有了突破性进展;更由于战争的需要,各种隐形武器也相继出现,并且在实战中发挥重要作用。目前比较成熟的有隐形轰炸机、隐形战斗机、隐形侦察机、隐形巡航导弹等,而隐形坦克、隐形战舰等正在研制中。

(1)隐形飞行器

隐形飞行器特别是隐形飞机是研制和取得成果最多的隐形武器,其发展主要有以下几个特点:①将形成完整的体系结构;②隐形性能将不断得到加强,飞行器雷达截面将不断缩小;③多种隐形特性复合运用,能够对抗多种侦察手段;④重视对现役飞机的改装,使其具有部分隐形性能。

在隐形技术方面美国居世界领先地位,第一代(如F-117)、第二代(如B-2)隐形战斗机已服役并取得了实战经验,第三代隐形战斗机正在研制当中,并于不久将装备部队,如F-22、MRF多用途战斗机,RAH-66“柯曼奇”侦察攻击直升机等。此外美国还注重各种现役飞机的改装,如F-16C/D、F/A-18E/F和OH-58D等。其他国家如俄罗斯的米格—31、苏-27战机,日本的TV无人侦察机,加拿大的CL-227“哨兵”隐形飞机,西欧国家联合研制的欧洲战机(EFA)等均具有了一定的隐身性能。

(2)隐形战舰

隐形战舰的研究是20世纪90年代开始兴起的,与隐形飞机一样,其主要目的是为了使舰船具有低可探测性和高生存能力。隐形战舰的隐形途径主要有:①改进舰体的上层建筑,采用吸波和透波材料,采用尾流隐蔽技术等来缩小舰船的雷达散射截面。②采用超低声发动机、辅助机和传动部件,采用隔音罩、消声装置等技术来降低舰船的噪声辐射。③采用隔热和涂敷绝热层等技术抑制舰船的红外辐射。④改进电子设备,减少电缆辐射的技术抑制舰船自身的电磁特征。目前,各国都重视隐形战舰的研制,美国研制的隐形战舰种类最多,其中最引人瞩目的是“海影”远洋隐形战舰。

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