红外隐身技术对抗红外制导的效能分析与仿真

目标采用红外隐身技术后,其红外辐射会降低,因而其可探测性也会降低。本文通过对不同距离上的信噪比和发现概率进行计算,比较了目标隐身前后的发现概率,并分析了红外隐身技术的效能。     

红外隐身技术的发展

红外隐身就是利用屏蔽、低发射率涂料、热抑制等措施,降低目标的红外辐射强度与特性。这可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,使红外探测设备难以探测到目标。     

波瓣喷管红外抑制器红外辐射特性的数值研究

对具有不同尾缘形状的两种波瓣喷管红外抑制器的红外辐射特性进行数值研究。在流场计算结果的基础上,计算了不同探测方位角下,两种红外抑制器在3~5?m波段的红外辐射亮度和点源探测功率,对两种红外抑制器的红外隐身性能进行评估。研究结果表明,交变波瓣喷管的引射掺混性能较普通波瓣喷管好,明显降低了混合管壁面和尾焰气体的温度;在相同探测条件下,交变波瓣喷管红外抑制器在3~5?m波段的红外抑制效果优于普通波瓣喷管红外抑制器,前者比于后者,最大可分别降低固体壁面和尾焰气体探测功率15.7%和13.3%,整体探测功率降低14.5%,有利于红外隐身性能的提高。结果还显示,固体壁面辐射约占红外抑制器整体辐射的80%。因此,对红外抑制器进行优化时,应能有效降低固体壁面辐射。     

地基红外系统探测空间目标红外星等的分析

地基红外系统探测空间目标的能力与目标辐射特性、背景辐射特性、大气条件、红外光学系统性能、探测器特性等因素密切相关。分析了空间目标在外太空背景下的红外辐射特性,基于满足红外焦平面探测器的最低可探测信噪比,综合考虑空间点目标成像的弥散斑、背景辐射和大气衰减的影响,推导了地基红外探测系统对空间点目标的作用距离估算方程。红外星等用来计算星体在红外波段的亮度,讨论了用红外星等划分空间目标的方法和原理。根据中波和长波计算红外星等的公式,给出了不同温度的空间目标与对应的红外星等的关系。为地基红外探测系统的设计和应用以及探测不同红外星等空间目标的综合性能评价提供了理论依据。     

壁式喷头红外降温特性试验研究

随着红外探测技术的发展，水幕成为舰船红外隐身研究的焦点，而对于水幕降温与水雾遮蔽两种水幕效应对红外探测特性的影响及其内在的物理机制目前尚未形成统一的认识。针对舰船8～14μm波段的红外辐射问题，基于典型的壁式喷嘴建立壁式喷头试验系统，研究了不同喷射距离、不同喷射总流量以及不同温度钢板对壁式喷头的红外降温特性的影响。试验结果表明，当目标钢板处于中空区和中空区与覆盖区交界，红外降温速率分别为2.03℃/min和3.31℃/min，处于覆盖区时，喷射存在非重叠区和重叠区，非重叠区降温速率最大为6.18℃/min，其同半径距离下的重叠区降温速率为6.54℃/min，且此时重叠区的红外降温时长为40 s，比非重叠区缩短了32 s。喷射总流量的增加对钢板的降温表现出明显的增益性，并且钢板初始温度越高，壁式喷头对其的降温速率越快。此外，水幕内外的钢板温差最大可达8.49℃，表明壁式喷头形成的水幕喷淋能有效遮掩钢板表面温度，降低舰船表面的红外可探测性，实现水幕喷淋隐身。该研究结果可对提高舰船的红外隐身性能提供技术参考。     

高空远距离目标红外辐射及大气衰减模型研究

结合普朗克辐射定律,采用双波段测温法分析了高空远距离目标的温度与红外辐射。提出了一种目标投影面积的计算方法。由于是远距离探测,在考虑地球曲率的情况下提出了一种计算任意方向两点大气衰减的计算模型,并分析了不同探测距离下3~5μm和8~12μm两个波段红外辐射的衰减情况.实验结果表明,在10 km左右的高空中,目标红外辐射测量的距离可以从低空的几十公里增加到几百公里,这为进一步分析目标辐射特性提供了理论与技术上的支撑.     

基于隐身效率的红外隐身性能评估方法

为定量描述红外隐身材料性能,进而评价装备的红外隐身效果,从目标的红外辐射特性出发,结合热成像系统的视距估算理论及静态性能理论,提出了目标"隐身效率"的概念,在此基础上建立了红外隐身性能评估模型.对某装备在不同观测等级下和不同探测概率下的隐身效率进行了分析计算,从理论上模拟了红外探测系统对隐身装备的探测情况,实现了对装备隐身性能的定量评估.     

红外目标隐身效果评价仿真软件设计

根据红外目标设计过程中对红外隐身效果评价的需求,设计开发了基于探测概率的红外目标隐身效果评价仿真软件。使用较为成熟的FLIR92模型,对红外目标设计过程中生成的三维目标热模型数据进行了等效温差处理,再利用二代焦平面热成像系统静态性能模型,仿真了不同系统参数下热成像系统的静态性能,结合探测概率模型估算出不同方向上目标被该红外成像系统发现、定向、识别、认清的距离,从目标探测的角度实现了对不同红外目标设计参数下红外隐身效果的评价。     

中波红外鱼眼系统被动测距方法

依据目标成像辐射通量变化与距离的关系,针对典型空中目标成像的特点,提出一种适合中波红外鱼眼凝视系统的被动测距方法.在红外鱼眼系统探测范围内,空中目标理想成像面积远小于单个像元面积,因而,背景估算时忽略目标对背景的遮挡,从采集图像与背景的差值中估算焦平面接收的光斑总体辐射通量.目标的红外辐射受到大气中传输衰减,短时间测量...     

红外隐身原理及其应用技术

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，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，首先分析了红外隐身原理，然后研究了红外隐身技术的应用和发展趋势。     

自适应红外隐身系统的可行性分析

自适应红外隐身系统通过获取背景的红外辐射分布,实时改变自身的红外辐射分布从而与背景相一致。在此过程中,背景的红外辐射分布是被目标所遮挡住的背景,这部分背景随着观察点的改变而改变,如何准确地获取背景的红外辐射分布,关系到整个系统的隐身效果。本文在背景获取过程模型的基础上,结合模型参数的实际获取精度,对背景获取结果进行了误差分析,得到各参数对背景获取结果的影响,通过分析不同初始参数下的误差得到了实现完全隐身的最小距离,对比目前探测技术的作用距离,得出自适应红外隐身技术能够有效地降低被识别的概率。     

细水雾遮蔽红外辐射的数值分析

细水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于舰船等军事目标的红外隐身。将水雾视为吸收、发射、各向异性散射介质,通过谱带离散处理水雾的非灰特性,利用Mie氏理论计算离散谱带内的平均光学系数,建立了8~14 m红外辐射在细水雾中的传输模型,并利用有限体积法进行了分析计算。研究发现,采用均值粒径假设计算辐射透射率时会有一定误差,应用数量矩均值粒径时Sauter粒径误差最小,线性平均粒径误差最大;水雾自身辐射与内散射对透射率的影响较大,计算中应考虑;提高水雾浓度,减小均值粒径,可有效抑制透射率。     

基于Mie 散射理论水雾介质红外辐射衰减的校正研究

水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采 用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区 大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使 用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰 减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添 加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红 外测温系统的精度。     

红外目标温度变化对被发现距离的影响研究

红外目标温度的高低影响着被发现的距离,隐身技术可以降低目标的表面温度.通过分析目标温度、红外辐射、光电探测等之间的关系,建立了目标温度与被发现距离的数学模型,通过仿真计算,给出了几种典型红外目标温度变化对被发现距离影响的结果,可为隐身技术手段的运用提供参考.     

水面舰艇目标及其背景的红外成像仿真模型研究

基于针对红外成像末制导反舰导弹及其环境进行视频信号级动态仿真,以分析研究其干扰/抗干扰性能的需求,建立了水面舰艇目标的红外成像模型,给出了红外探测阵元对应红外目标零距离辐射功率计算流程,还建立了背景(包括天空和海水)的红外成像模型.最后,应用上述模型和计算流程,通过运行相应的仿真软件,从仿真的红外成像器得到了包含目标和背景的视频红外图像.     

水面舰船红外隐身总体设计分析

隐身性能是当代舰船重要的战技指标,直接影响舰船的生命力,红外隐身作为舰船隐身的主要组成部分,是各国先进战舰隐身设计的重点之一。为研究如何提高水面舰船红外隐身性能,对其3~5mm波段的红外点源特征和8~14mm波段的红外面源特征进行了分析,并分别针对两种红外辐射源,对舰船常用的红外辐射抑制原理和设计方法进行了分析,明确各种红外隐身技术如何在舰船设计中进行应用,可为舰船红外隐身总体设计提供参考。     

红外隐身技术与发展

红外隐身技术通过降低和改变目标的红外辐射特征，实现对目标的低可探测性。综述了国内外红外隐身材料的发展历程。最后指出了红外隐身的发展方向。     

水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身.将水雾视为吸收、发射、各向异性散射的非灰介质,考虑水雾自身辐射、多重散射和环境影响,利用Mie理论和谱带离散计算雾滴的辐射特性参数;将辐射传输方程(RTE)和能量守恒方程(ECE)耦合计算,建立红外辐射在水雾中的衰减模型.利用该模型计算了光谱半球透射率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素会降低水雾遮蔽效率.     

水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身。将水雾视为吸收、各向异性散射的灰体介质,考虑水雾的介质辐射、多重散射和环境的影响,利用窄谱带模型和Mie散射理论计算离散谱带的平均光学系数,将辐射传输方程和能量守恒方程耦合计算,建立了8~14微米红外辐射在水雾中衰减的计算模型。应用蒙特卡洛法与本文算法作对比,验证了模型的正确性;计算分析了目标在水雾遮蔽下的辐射强度场、热流密度散度以及对水雾温度场的影响;利用本文模型计算了光谱半球通过率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素使得水雾遮蔽效率降低。     

视场超出目标的红外测温误差修正方法研究

为解决红外测温系统超出有效测温距离导致的测温精度下降问题,从红外热辐射理论出发,提出了一种视场超出目标辐射表面积的红外测温系统误差修正方法。通过计算全视场范围内的辐射照度,获得了对应的红外测温系统电压响应值。依据电压响应值与温度之间的关系,并充分考虑物体表面形貌特征,去除全视场范围内背景温度的影响,得到目标体的表面真实温度值。相对于以往的修正方法,该方法能很好地修正有效测温距离外的物体表面温度,结果与被测物体实际温度更为相近。因此,该方法极大地增强了红外测温系统的工业现场适用性。