激光隐身技术主要有两种。
结构型:将结构设计成吸收型的多层夹芯,或把复合材料制成蜂窝状、波纹状、层叠状、锥尖状等,当激光在从结构端返回,材料特殊结构可降低反射激光信号的强度,又延长反射激光的到达时间。
涂覆型:降低目标对激光的反射。
根据激光隐身理论,在外形设计时应重点做到:消除可产生角反射器效应的外形组合;变反向散射为非反向散射;用边缘衍射代替镜面反射;用平板外形代替曲面外形;减少散射源数量;缩小装备尺寸;利用某些部件的遮挡作用。
以上方式本文不做重点讨论。
1.2 激光隐身涂层整理技术激光隐身主要是指对1.06、1.54、10.6 μm 激光的隐身,其中1.06 μm 激光隐身最重要,因为目前的激光制导武器工作波长主要是1.06 μm 。
如果涂层能够将这些波长的激光漫反射比降低,将具有明显的激光隐身效果。
激光隐身材料主要分为吸波材料和纳米材料两种类型。
吸波材料主要用于吸收照射在目标上的光波,其吸收能力取决于材料的导磁率和介电常数,吸收波长取决于材料厚度。
纳米材料是指材料组分特征尺寸在0.1 ~ 100 nm 的材料,它具有极好的吸波特性,具有频带宽、兼容性好、质量小和厚度薄等特点。
军用纺织品伪装功能整理应用技术概述文 | 顾 浩 高 旭 方娟娟 孙旭东作者简介:顾 浩,男,1961年生,高级工程师,主要从事功能性纺织产品及军用纺织产品的开发与应用工作。
作者单位:顾 浩、方娟娟、孙旭东,浙江盛发纺织印染有限公司;高 旭,天津市针织技术研究所。
伪装技术是为了隐蔽自己和欺骗迷惑敌人所采取各种隐真示假的技术措施,是保障军队战斗力的一种重要手段。
隐身技术是改变武器装备等目标的可探测信息特征,使敌方探测系统不易发现的综合性技术。
隐身技术是伪装技术的提升,现代伪装技术主要是为减少目标在可见光、激光、热红外、电磁波等方面与背景之间的差异所采取的各种技术干涉措施。
1 防激光功能整理1.1 激光隐身原理激光隐身是通过减小目标对激光的反射和散射信号,使目标具有较低可探测性。
重点是减少目标的激光雷达散射截面LRCS 和激光反射率。
其中,LRCS 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,是用于表征目标激光散射特性的主要指标。
Finishing Technology for Camouflage Military Textiles摘要:随着高精尖技术在现代军事中的应用,战场侦察技术手段日益先进,利用伪装技术削弱敌方侦测成为增加自身战场生存能力和作战能力的重要手段。
本文针对激光、红外、电磁波、雷达等侦测手段,介绍了相应的防侦查军用纺织品开发理论基础和功能整理技术。
关键词:军用纺织品;伪装技术;功能整理;涂层中图分类号:TS196.5 文献标志码:AAbstract: With the application of sophisticated technologies in modern military and the advancement of battlefield reconnaissance technique, using camouflage technology to weaken enemy’s reconnaissance ability has become an important means to enhance own survivability and combat capacity in battlefield. Focused on the battle reconnaissance techniques, i.e., laser, infrared, electromagnetic wave, radar, the paper introduces related theoretical basis and the finishing technology for developing anti-reconnaissance military textiles.Key words: military textiles; camouflage technology; functional finish; coating红外辐射是指波长0.78 ~ 1 000 μm 的电磁波,又称热辐射,是自然界中存在最为广泛的辐射。
物体的温度只要是处在绝对零度(-273 ℃)以上,组成它们的分子都在不停地做无规则热运动而不断地发出热红外辐射。
大气、烟云等能够吸收可见光和近红外辐射,但是对 3 ~ 5 μm 和 8 ~ 14 μm 的红外辐射却是透明的。
因此,这两个波段被称为红外辐射的大气窗口,利用这两个红外窗口,既使在完全无光的夜晚或是在烟云密布的战场,都可清晰地观察到前方的情况。
要防止红外侦察,最有效的方法就是设法使目标的红外特征尽量接近于背景的红外特征,从而达到难以用热红外侦察的方法把目标与背景物体区分开来。
红外隐身通过改进结构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,利用屏蔽、低发射率涂料、热抑制等措施,降低或改变目标的红外辐射特征,也就是降低目标的红外辐射强度与特性,从而实现目标的低可探测性,使红外探测设备难以探测到目标。
2.2 红外隐身涂层整理技术由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,为降低目标表面温度而采用热红外隐身涂料。
热红外隐身涂料具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力,使目标表面的温度尽可能接近背景的温度,从而降低目标与背景之间辐射对比度,减小目标被探测概率。
红外隐身涂层材料主要分为两类:吸收型,通过涂料本身或某些结构和工艺技术,使吸收的能量在涂层内部不断消耗或转换而不引起明显的升温,减少物体热辐射;转换型,在吸收红外能量后改变其反射方向,或使吸收后放出来的红外辐射向长波转移,使之处于红外探测系统的工作波段以外,最终达到隐身的目的。
涂料通常由基料、颜料和胶黏剂配制而成。
基料:应在红外波段有较低的发射率,在近红外波段具有较低的吸收率,能与雷达、可见光和近红外等波段的隐身要求相兼容。
着色颜料:分为有机颜料和无机颜料两类,其选用要满足可见光与红外隐身伪装兼容的要求。
也就是说,为了达到视觉隐身,所用的着色颜料应不增加红外发射率,不降低涂料的热隐身性能。
胶黏剂:同样分为有机和无机两类,有机胶黏剂使用更为广泛,其应可保护颜料并在涂层的整个使用期内保持其红外特性不变;在所选光谱范围红外透明。
相关生产工艺如下。
纳米材料能够实现隐身的主要原因有两个:一是由于纳米粒子尺寸远小于红外及雷达波波长,这就很大程度上减小了对波的反射率,使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱,从而达到隐身的效果;二是由于纳米粒子的比表面积比常规粉体大 3 ~ 4 个数量级,入射到涂料内部的电磁波与隐身涂料相互之间发生电导损耗、高频介质损耗、磁滞损耗,并将电磁能转化成热能导致电磁波能量衰减,这就使得探测器得到的信号强度大大降低,起到了隐身作用。
为了对抗强激光武器,需采用可具有足够宽的防护宽带、足够低的输出阀值、对弱辐射有很高的线性透过率以及纳秒级的响应时间的特种激光防护材料。
钒和钛的氧化物具有半导体-金属相变特性。
在半导体态时,材料具有高透射性,在金属态时,材料则具有高反射特性,这种特性使其具有智能光开关的潜力。
其中二氧化钒相变温度最接近室温。
具有高速相变、可逆、波段宽等特点,在抗红外定向方面具有广泛的应用前景。
利用二氧化钒薄膜地相变特性,可以在激光对所探测装备造成损伤以前达到相变温度,起到调节的作用,从而实现对激光探测装备的智能防护。
二氧化钒相变温度为68 ℃,应用中需要适度地降低相变温度,以降低开关门限,可有效提升对激光探测的智能防护,相变温度的降低可以通过掺杂来实现,通过掺杂钨可以实现把相变温度降低至室温,但掺杂又会降低二氧化钒薄膜的开关特性,因而存在一定的矛盾。
二氧化钒在受到强激光照射时的相变时间为纳秒级。
尤其是对红外波段的光学参数发生突变,由此降低激光照射到伪装后的武器装备所产生的反射截面,使激光侦察对目标的发现距离降低来实现激光侦察隐身。
具有防激光侦查功能的面料2 防热红外线整理2.1 红外隐身原理(1)采用发射率低的共聚物黏合剂和片状金属铝粉等导电粉末配制涂料进行面料涂覆,从而降低面料红外线发射率。
生产工艺:高强涤纶面料→增白→防水定形→压光→底涂(阻燃粉+钛白粉+PU胶等)→中涂(阻燃剂+铝粉+PU胶等)→面涂(铝粉+PU胶等)。
产品考核主要内容:涂后面料克重、拉伸强度、撕破强力、阻燃效果、静水压、在 3 ~ 5 μm及 8 ~ 14 μm 两个大气窗口红外线发射率等指标。
涂覆铝浆防热红外线面料(2)采用具有相变功能的纳米二氧化钒粉体制成复合智能控温涂料进行面料涂覆,调控面料红外线发射率。
将具有相变功能的纳米二氧化钒粉体材料再配以金红石型钛白粉或超细硫酸钡等高反射特性填料,制成一种基于纳米二氧化钒的复合智能控温涂料。
在材料表面涂覆此涂料后,当内部温度较低时,红外光可进入内部;当温度升高到临界相变温度时,发生相变,此时红外光透过率降低。
当降到一定温度后,纳米二氧化钒发生逆相变,红外光透过率又增大,从而实现智能化调整红外发射率。
3 防电磁波整理防止高频电磁场的干扰,可提高精密电子武器设备等装备的安全性能,确保网络系统、传输系统、武器平台等系统的安全畅通,以及对人身安全防护方面具有十分重要的意义。
可对高频电磁波进行屏蔽的面料有两类:采用功能性纤维织造的屏蔽织物;以后整理方式加工的屏蔽织物。
电磁屏蔽的最佳效果应能够达到反射、吸收并重,如银、铜等反射性强的金属材料辅以及让电磁屏蔽衰减的如镍、铁等可吸收电磁波的金属材料,从而可确保屏蔽面料能够极大减少电磁波透过量,进一步增强屏蔽效果。
除了金属,只要是导电良好的材料都可用于电磁屏蔽,如导电橡胶、碳纳米管、有机导电材料等。
3.1 功能性纤维织造法采用金属纤维混纺纱织造的电磁屏蔽织物是对电磁波屏蔽的一种有效方法。
目前电磁波屏蔽面料中所含金属丝主要是不锈钢纤维和镍纤维,纤维直径约 4 ~ 10 μm。
金属丝的混合比例在20%~ 30%,但由于金属纤维存在手感较硬,摩擦因数大,密度大,刚性强,纤维的韧性、卷曲、弹性差、抱合力差等问题,一般适合于与普通21S~ 40S的纤维进行混纺,但可纺性比普通纤维难度要大很多,必须进一步探索生产工艺,改善纺纱质量,提高生产效率及成品率。
3.2 化学镀方法该方法需对织物先经过退浆去油处理后,还要进行粗化、敏化和活化预处理。
采用化学镀工艺来生产电磁屏蔽面料导电率高,对电磁波多以反射损耗方式为主。