冷烟幕对红外制导武器的影响

通过对红外探头的探测原理研究,对比普通红外干扰烟幕对红外成像探测的干扰机理,论述了冷烟幕对红外热像仪的遮蔽原理,从理论和试验2方面分析了冷烟幕对红外探头探测能力的影响因素与效果,展望了冷烟幕的发展趋势。     

物体表面发射率的测量方法

根据测量物体表面的大气参数、环境温度、被测物体表面温度,并设置红外热像仪发射率设置为1,得出热图像温度.再利用热像仪测温原理计算出热像仪探测到的总辐射出射度,进而计算出被测物体表面发射率.为验证测量结果的准确性,将热像仪发射率设置为此计算值,根据此时的热图像温度与采用非红外测量方法得到的温度进行比较.此测量方法测试装置简单,测试程序简洁,测试结果准确.     

石墨粒度对红外、10.6μm激光的衰减性能影响

为选择性能优良的红外与激光烟幕遮蔽材料,在烟幕箱中测试研究了3000目、6000目和10000目石墨形成的烟幕对红外与10.6μm激光的衰减效果.结果表明:不同粒度石墨对红外与10.6μn激光均具有显著的衰减作用,当烟幕浓度为1.5g·m-3时,石墨对红外与10.6μm激光透过率均小于30%;随着粒度减小,石墨对红外与10.6μm激光的衰减能力逐渐增强,烟幕浓度达到3.5g·m-3时,对红外热像仪可实现完全遮蔽干扰.     

末敏子弹的红外成像实验方法

针对红外侦查预警系统探测识别末敏弹的关键问题,采用高分辨率红外热像仪研究了一种伞降末敏子弹的红外辐射特性。通过激活末敏子弹的内部热电池,并利用红外热像仪实时监测,得到了末敏子弹的静态红外图像序列;通过在热气球上高空投放末敏子弹,同时利用热像仪实时跟踪捕获的方法,得到了末敏子弹稳定下降过程中的动态红外图像序列。对比分析了末敏子弹的静态、动态红外辐射特性,并对不同波长和斜程下的红外辐射大气透过率进行了理论计算。红外图像序列可注入红外侦察预警系统的信息处理机,从而为考核预警系统对末敏子弹的作用距离、威胁告警及其识别处理等对抗评估技术奠定了重要基础。     

赤磷发烟剂/铜粉及其复合烟幕对红外热像仪的干扰性能研究

为了提高赤磷发烟剂对远红外热像仪的干扰效果,选择赤磷发烟剂与铜粉发烟剂复合的方法,采用SC7000远红外热像仪在烟箱中测试了赤磷发烟剂、铜粉发烟剂及其复合烟幕对远红外热像仪的干扰效果。研究表明:将2.73g赤磷发烟剂分别和2.73g、5.46g、8.19g和10.92g的铜粉发烟剂复合,复合烟幕对7.7～9.3μm波段热像仪的透过率从49.6%分别降低到20.1%、13.0%、7.3%、6.0%;复合烟幕对热像仪图像的干扰效果也有很大的提高。     

五帧差分法提取实测红外烟幕图像的特征参数

为提取实测红外烟幕的效应特征量(烟幕宽度、烟幕高度、烟幕遮蔽面积、遮蔽时间)和运动特征量(垂直方向、水平方向的扩散速度)参数,设计了野外测量红外烟幕的试验场地布置方案,应用红外热像仪采集了红外烟幕弹在112 s内爆炸和扩散过程的视频数据,采用了五帧差分法对红外热像仪视频序列中的红外烟幕进行分割和提取,得到了红外烟幕的效应特征量区域和运动特征量区域,并根据场地布置的几何关系对试验结果进行了风向修正,以红外烟幕图像像素点为基本单元,对红外热像仪视频序列中每一帧烟幕的效应特征量区域和运动特征量区域中每一个像素点所代表的实际烟幕高度数值和宽度数值进行了求解,进而得到红外烟幕的效应特征量和运动特征量参数.经实测红外烟幕视频分析验证,该方法可以快速提取红外烟幕特征参数,其爆炸瞬间烟幕宽度、烟幕高度、烟幕遮蔽面积迅速增加至4.7 m,5.2 m,24.2 m2,水平沿风速方向的烟幕前沿扩散速度达到了126 m·s-1,垂直方向烟幕前沿扩散的速度达到了146.3 m·s-1.对研究红外烟幕扩散仿真方程的修正、作战效能评估、作战运用具有较高的实际应用价值.     

红外热像仪外场性能测试系统

为了满足部队外场条件下进行红外热像仪技术性能检测的设备需求,设计一套红外热像仪外场性能测试系统。在现有几种典型的检测系统的产品基础上,通过等效条带图案的方法,预测热成像系统在多种概率下的可探测、识别和认清距离的数学模型,确定各种红外装备的检测修正因子,得到测试参数精确性能指标,并设计了红外热像仪外场性能测试系统的总体设计方案及实现的方法。实测数据分析表明：该测试系统在结构设计上有一定的创造性,可满足部队维修保障需求,具有应用价值。     

单透向烟幕干扰材料及其干扰机理研究

基于二氧化硅(SiO_2)具有良好的红外透光和散射性质,探索其在单向透射烟幕配方中的应用。基于米氏散射理论分析了烟幕云团具有单向透视性能的干扰机理。其次,利用OPAG33傅立叶变换红外遥测光谱仪测试含有不同晶型SiO_2烟幕的红外透过率。结果表明:SiO_2可以作为中远距离的单向透射红外烟幕材料,在15m距离内,当烟幕位置发生变化时,红外透过率发生明显变化。说明SiO_2粒子具有良好的前向散射性能,其衰减特性与粒子的粒径和形状有一定的关系。     

红外成像技术发展的关键——焦平面阵列

红外焦平面阵列是新型红外热像仪的核心器件,是目前正在蓬勃发展的一个高技术领域。随着夜战和被动探测的需求迅猛增加,红外热成像探测器市场年增长率一直保持在30％。红外焦平面阵列的发展将时战略战术预警、目标探测、监视、跟踪、导航、观瞄、侦察、武器制导等军用技术的发展起着举足轻重的作用。     

碳纳米材料红外图像遮蔽特性研究

碳纳米材料是一种新型材料,具有尺度小、重量轻、导电及吸波性能好等特点.为了探索碳纳米材料在干扰红外成像制导武器方面的应用,利用大型烟幕箱研究了碳纳米管、纳米碳纤维、纳米石墨几种碳纳米材料对8～12 μm波段红外图像的遮蔽特性.结果表明,碳纳米材料对红外辐射由于吸收和散射双重作用,具有很好的远红外消光作用,质量消光系数最小和最大值分别为0.8884 m2·g-1和2.6226 m2·g-1.     

可膨胀石墨用作抗红外/毫米波双模发烟剂的研究

为了获取一种性能较佳的毫米波发烟剂材料,就JF-150可膨胀石墨对3mm和8mm波的衰减性能进行了实验研究,在此基础上,以JF-150可膨胀石墨作为重要组分设计了一种抗红外/毫米波发烟剂配方,采用红外热像仪及毫米波辐射计测试了该发烟剂形成的烟幕对3mm和8mm波的衰减特性。结果表明,可膨胀石墨对3mm和8mm波单程最大衰减分别为17.0dB、16.6dB,优于铝箔条衰减效果;60g可膨胀石墨发烟剂对3mm和8mm波单程最大衰减值均大于10dB,干扰时间约为20s。可膨胀石墨是一种用于制造抗红外/毫米波双模发烟剂的良好材料。     

真空中石墨微粉烟幕的红外消光性能研究

基于外层空间高真空的特点,为研究红外干扰材料在外层空间的适用性,实验研究了真空中石墨微粉烟幕的红外消光性能,并与常压下石墨微粉烟幕消光性能进行了比较.结果表明,石墨微粉烟幕在真空度0.03MPa的环境中具有良好的红外消光性能,但弱于常压下的消光能力.分析表明,当真空度较高时,烟幕微粒的沉积速率加快,烟幕有效质量浓度及微粒数浓度减小,烟幕消光性能降低.     

红外烟幕干扰材料在弹中的相容性

研究了红外烟幕干扰材料与弹中的红磷、漆的相容性，采用示差扫描热分析法（DSC）对各组分及其混合物进行测定，分析从室温到发生全分解反应过程中的热行为，根据GJB722A-97的相容性评价方法，对红外烟幕干扰材料与红磷、漆的相容性进行判定。结果表明：干扰材料与红磷、漆具有良好的相容性，可在弹壳中长期贮存。     

红磷烟幕使用特性及其对红外激光的最佳消光直径

在中型烟幕柜中测试了红磷烟幕的粒度分布,计算了红磷烟幕的发烟能力和自由沉降速度以及对多种波长电磁波的衰减系数,分析了红磷烟幕的多波段消光特性及其在组合烟幕中的应用。研究表明：红磷烟幕平均直径分布在0.5～13μm;发烟能力3.9—22.9;对可见光至14μm红外的衰减系数分布在200／m～41.67/m;沉降速度远小于0.007 m/s并具有良好的组合使用特性。根据Mie理论计算了多种直径红磷烟幕粒子对1.06 μm、3.39 μm和10.6 μm激光的散射、吸收和消光效率因子。分析表明：直径显著小于入射波长的烟幕粒子的消光作用中吸收效应居主导地位;随着粒子直径增大散射效应逐渐增强;当烟幕粒子的尺度接近入射波长时散射和吸收效应趋于一致;红磷烟幕粒子对10.6μm和3.39弘m红外激光辐射的最佳消光直径分别为9.0μm和4.0μm.     

新型3 mm波干扰材料一超薄导电片的消光性能研究

以鳞片状晶体石墨为基本原料，通过湿法球磨，研制出一种新型3 mm波衰减材料——超薄导电片。研究了其基本物理性能，测试了超薄导电片对3毫米波的动态衰减性能。基于毫米波干扰材料的雷达散射截面理论，通过对超薄导电片的趋肤深度、表面电阻率、热损耗电阻的分析、估算，说明了超薄导电片对3 mm波的吸收衰减优于毫米波箔条，约占总衰减的35.6%．应用米氏理论，计算了超薄导电片在3 mm波段的消光参数，认为在粒径参数尼较小时，以吸收衰减为主；当是较大时以散射衰减为主，在半波长（超薄导电片的粒径为1.5 mm）时，吸收衰减约占总衰减的42%.     

黑索今基含铝炸药烤燃实验和数值模拟

含铝（Al）炸药在烤燃过程中,Al粉会改变炸药内部传热机制从而影响炸药热反应,因此需要研究含Al炸药热反应特征。采用多点测温烤燃法,对压装黑索今（RDX）/石蜡（WAX）（96/4）炸药进行了烤燃实验,获得了炸药内部不同位置处温度变化;结合数值模拟计算,标定了RDX炸药反应动力学模型参数;分别采用多点测温烤燃法和烤燃弹法,对压装RDX/Al/Binder（60/31/9）和熔铸梯恩梯（TNT）/RDX/Al（60/24/16）两种含Al炸药进行了烤燃实验,获得了炸药内部温度变化及点火时间。建立含Al炸药热反应计算模型,计算分析了炸药热反应特征。对RDX/Al/Binder考虑了Al粉的吸热和热传导;对TNT/RDX/Al考虑了相变及多步热分解反应,并采用多组元网格单元计算法同时考虑Al粉的吸热;对炸药烤燃实验进行了数值模拟计算,通过与实验结果比较验证了计算结果的准确性。研究结果表明：Al粉的加入会加快压装RDX/Al/Binder（60/31/9）含Al炸药内部的传热速率,缩短其点火时间,降低炸药热安全性;Al粉的加入对铸装TNT/RDX/Al（60/24/16）含Al炸药的传热过程没有显著影响。     

特种粉料2 维自动混合装置的设计与实现

为解决军工行业特种粉料混合均匀性差、混合效率低、安全隐患大等问题,设计一套对特种粉料进行2 维自动混合的装置。介绍设备的技术要求及工艺流程,根据特种粉料的物理特性,以冷烟弹的冷烟剂为例,对混合 装置的机械结构、气控系统及电控系统进行设计。实际应用效果表明：该装置的粉料混合均匀性较好,可实现自动 化生产,消除了人工操作的安全隐患。     

基于深度学习的红外图像遮挡干扰检测方法

红外成像体制进行目标探测和识别时,烟幕、云雾等遮挡类干扰会改变目标特征导致目标识别错误。通过对遮挡干扰区域进行定位和类型判断,在识别处理时进行针对性处理可大大降低识别虚警率,提高识别的抗干扰能力。为此,提出一种基于深度学习单通道检测器改进的红外图像厚云、烟幕遮挡干扰检测方法。该方法通过网络多层特征的复用和融合,实现了多尺度预测;利用动态锚框模块改进锚框机制,提高了检测精度;将网络中的卷积层与批归一化层合并,提高了检测速度;引入中心损失函数对分类函数进行优化,提高了网络对遮挡物的分类能力。在网络训练过程中,提出一种红外样本增广方法,对数据量进行有效扩充,解决了红外图像训练样本获取难的问题。实验结果表明,与未改进前的算法相比,在速度基本相同情况下改进的遮挡干扰检测方法检测精度提高3.7％,有效地解决了复杂环境下红外自动目标识别系统抗干扰能力较弱的问题。     

纳米SiO2对复合碳粉发烟剂性能的影响

试验研究了添加纳米SiO2的复合碳粉发烟剂的分散和干扰性能。结果表明，纳米SiO2可显著改善发烟剂的分散性，而且发烟剂的分散性随纳米材料含量的增加而增加。在发烟剂中添加纳米材料后，延长了烟幕的红外遮蔽时间。