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伪装遮障及其技术发展综述

2022-12-09冯海潮赵志勇田英慧

科技与创新 2022年23期
关键词:波段战场红外

冯海潮,张 健,赵志勇,田英慧

(1.32215部队,河北 张家口 075421;2.32211部队,北京 100093;3.32213部队,河北 张家口 075421)

随着高技术侦察监视装备和精确制导武器被广泛运用,信息化战场呈现出“战场透明化”和“打击精确化”等特点,战场目标生存受到严重威胁[1]。精确制导武器系统实现了可见光、热红外、激光、GPS、雷达等多种模式的复合制导,目标一旦被发现、识别,就面临被精确攻击和摧毁的危险,战场目标的生存受到严重的威胁。

作为骨干伪装装备之一,伪装遮障是一种外加式的伪装措施,具有质量轻、防护波段宽、架设使用方便、适用面广、使用灵活等特点,能较好地模拟背景的反射、辐射和散射特性。广泛适用于地面装备、固定军事设施的伪装,是对抗高技术侦察的重要手段,各国军队非常重视其发展。在现役伪装装备中数量最大、使用最为普遍。发展伪装遮障技术是满足中国人民解放军急需、符合中国人民解放军实际、保护重点武器装备、提高反击作战能力的实用、有效手段,是瞄准“打胜仗”进行军事斗争准备的现实需要。

1 伪装遮障的地位及作用

伪装遮障是能阻碍敌方侦察和干扰末制导武器捕获目标的遮蔽物,是通过改变目标的波谱特征和空间特征,实施隐真伪装的一类装备。伪装遮障以其适应目标类型多、便于集成多波段伪装技术、经济性好等特点,一直是伪装装备发展建设的重点。

1.1 对抗日益加剧的高技术侦察、精确打击技术威胁

美军掌握着全世界数量最多、种类最全、分辨能力最高的成像侦察卫星,在轨的军用成像侦察卫星光学分辨率为0.1~0.15 m,红外分辨率为0.6~1 m,雷达成像分辨率为0.3~1 m。未来战场上在高分辨率侦察监视条件下,战场目标的隐蔽将更加困难,暴露在敌方侦察监视器材之下的可能性大大增加。高技术侦察和精确制导打击对军事目标会构成极大威胁,以网络为中心的侦察、打击一体化武器系统的发展,使敌作战要素实现了无缝联接,精确制导武器已成为外军实施全方位、高精度、纵深立体打击的主要手段。近几场局部战争中,美军精确制导武器被使用的比例越来越高,海湾战争为8%,科索沃战争为35%,阿富汗战争为60%,利比亚战争接近100%。目前,各国装备的伪装遮障主要为覆盖光学、热红外和雷达波段的多波段伪装遮障。多波段伪装遮障在光学波段通过与背景反射特性类似的颜色斑点来模拟背景的光学反射特征,在热红外波段通过不同发射率和热惯量材料来模拟背景的热红外辐射特征,在雷达波段通过雷达波散射或吸收材料来降低目标的雷达散射截面,从而实现伪装遮障和背景在光学、热红外和雷达波段的融合,达到对抗多波段高技术侦察的目的。

1.2 提高信息化战争条件下战场目标生存能力

在信息化战场上,伪装遮障能够覆盖侦察监视的多个波段,防敌获取真实的战场目标信息;能够以防航天、航空侦察为主,兼顾地面侦察;能够对背景特性的仿造模拟得更精细,在时域、频谱空间上能够精确模拟背景特征,使军事目标伪装后能有效与背景融合,有效降低目标被发现概率,增大平均瞄准误差。同时,要取得战争胜利就必须保持信息优势,信息化装备的安全和生存直接关系到能否取得基于信息系统体系对抗的优势,关系到战争的胜败。用频装备在信息化战场上扮演着重要角色,是作战双方非常倚重和重点打击的对象,也是伪装遮障的重要防护对象。用频装备伪装遮障通过在用频装备电子信号工作的波段具备对电磁波的透过能力,在其他侦察波段具备对雷达波的衰减能力,进而发挥伪装遮障的伪装作用。

2 国外发展现状

目前国外现有伪装遮障防护频段已实现从可见光到长波雷达的多谱段兼容,专用化、无钩挂结构设计、背景模拟精确化成为发展重点,伪装遮障辅助器材得到同步发展,伪装手段日趋综合化、多样化,雪地伪装遮障技术成熟并得到广泛应用。而针对特定波段透射,对其他侦察监视波段实施多波段覆盖的频率选择型伪装遮障尚无研究报道。

国外具有代表性的典型伪装遮障为瑞典和美军的产品,如瑞典Barracuda公司的热伪装系统、BMS-C90 NET伪装系统、ULCANS超轻型多波段伪装遮障等产品,如图1所示,这些产品大多具备全谱段防护能力,包括8~100 GHz雷达、热红外、近红外和可见光波频段;美国Brunswick公司研制的Brunswick Defence超轻型伪装遮障,在6~140 GHz有雷达波散射能力。

图1 Barracuda公司的伪装遮障产品

美国完成了机动装备多光谱伪装系统(MSCS—ME)的试验。多谱伪装系统在坦克炮塔伪装外形和裙板中都使用了超轻型伪装遮障系统,表面组织结构垫席能抑制裸露的金属表面的雷达暴露征候,并且在可见光波段提供一个自然的表面组织结构,同时允许武器装备的全面操作。美军研制的组合式轻型林地、荒漠和雪地合成材料伪装遮障系统,装饰材料内含有导电元(细微的不锈钢纤维),这些导电元按各向同性的取向分布在装饰材料内,散射并吸收部分雷达波能量,从而使被伪装的目标具有与地形物体大致相同的雷达反射特征,可达到防雷达侦察的目的。

德国Texplorer公司最新设计的多光谱伪装系统旨在能够适应林地、沙漠和北极/冬季(如图2所示)的环境。其中,远红外型的伪装遮障可用于对抗UV(紫外线)、VIS(可见光)、NIR(近红外)、TIR(热红外)波段的探测。远红外/雷达型可用于对抗8~12 GHz、35 GHz以及94 GHz的雷达波探测。

瑞典SAAB公司的超轻型冬季伪装遮障用于冬季环境对抗紫外线、可见光、近红外、热红外以及雷达探测,如图3所示。这种多光谱伪装遮障可为车辆及其他静止目标提供防护。瑞典Barracuda公司的多光谱伪装产品“高机动性车载系统”,包括TOPCAM、COMCAM、COVCAM、RAPCAM等型号,能给诸如火炮之类的装备在其开火和重新部署时提供防护,它最多可能减少90%的暴露征候,对热发射的抑制可以让发动机引擎和发电机保持在空转状态(便于能快速启动)。如COMCAM组合式系统由容易操作的附加模块组成。虽然附加组件的形状会破坏目标的匀称性,但这样可使目标的图像更适应其环境。

图2 德国雪地网

图3 瑞典雪地网

就国外伪装遮障采取的具体技术途径而言,在雷达波段,采用金属纤维类散射材料对入射雷达波形成屏蔽,同时配合三维网状结构增大漫反射是取得雷达伪装效果的主要技术途径;在红外波段,第四代伪装遮障均不同程度地使用了热变形和热屏蔽技术,红外发射率可调至0.5以下;在可见光和近红外波段,先获得所应用背景的光谱参数再以相应的颜色与之相匹配是通用的做法,此外,从结构上提高伪装遮障的三维起伏度也可提升其光学伪装性能。

3 技术发展趋势

伪装遮障是一种重要的伪装遮障器材,在战场上是兵器装备、军事设施等军事目标的“保护伞”。早在第一次世界大战时,为了隐蔽兵器,军队就将渔民用的旧鱼网盖在兵器上,并在网上设置一些遮蔽材料,这是伪装遮障的雏形。在第二次世界大战时,制式伪装遮障得到进一步发展,在许多重要军事目标的伪装上得到应用。但那时的伪装遮障仅能对抗可见光侦察,材料基本上以棉麻为主。随着侦察技术的全波段化和新材料的不断应用,伪装遮障也在不断发展,其基础材料和伪装遮蔽性能及伪装机理都发生了很大变化。

3.1 利用新型材料,发展自适应伪装遮障

所谓自适应伪装遮障,是指能自动感应并适应周边变化的环境特性,将伪装遮障“隐身”于背景之中,它是一个动态的系统。该系统主要由信号采集子系统、信号处理与控制子系统和目标可探测特征生成子系统组成,它可以感知不同背景条件下不同方位到达的电磁波或光波特性,对感知信息进行处理,并通过自我指令对信号做出最佳响应。

目前,新材料技术的发展为实现自适应伪装遮障提供了可能。根据伪装遮障在可见光、热红外、雷达等不同波段的伪装技术指标,应用新型材料,实现伪装遮障的自适应功能。可见光自适应伪装材料主要包括光致变色材料、光致亮度调节材料、热致变色材料、电致变色材料[2]等,红外自适应伪装材料主要包括相变控温材料、电致变温材料、电致变发射率材料、超吸水调温材料等[3],雷达自适应伪装材料包括电致变电磁材料、雷达自适应吸波材料等[4]。

随着信息技术的高速发展,多频谱、高精度的侦测手段对伪装技术提出了新的挑战。传统的伪装遮障已显得“力不从心”,发展自适应的伪装遮障,是实现伪装效果比较理想的途径。实现与背景融合的自适应伪装遮障,伪装材料是基础,配套支持控制系统是关键,现代科学技术在信息采集、控制系统等方面已没有技术瓶颈,自适应伪装遮障是当前重点发展方向。

3.2 根据伪装目的,发展专用伪装遮障

伪装遮障主要用于坦克、火炮、车辆等地面机动装备和指挥工程、阵地等固定军事设施的遮障伪装。根据目标所处位置,伪装遮障需要模拟不同地域背景特征,目前的伪装遮障类型有植被型、荒漠型和雪地型等3种通用类型。根据目标类型,伪装遮障在适用不同形状与大小目标的同时需要模拟不同地物背景特征,目前的伪装遮障网面主要由变形迷彩斑点或类似的数码迷彩斑点图案的正方形单一尺寸组成,在斑点大小、形状上与石块、树冠等丰富的地物斑点类型相比,还有很大差距。为满足不同目标类型、不同地域特征的伪装需求,专用伪装遮障需要重点发展。

4 结束语

侦察与制导技术的发展改变了以往作战方式,侦察设备与制导武器在信息化战场起主导作用,伪装遮障是对抗侦察与制导的重要手段之一。运用新材料新技术,增强现有伪装遮障性能,发展专用伪装遮障,丰富现有伪装遮障应用场景是提高伪装遮障效果的重要突破口。伪装遮障技术的发展与应用在改变战场信息、分散敌人侦察和打击威胁方面发挥重要作用,必将成为未来军事保障装备发展的重要方向。

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