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红外隐身涂料用于军用越野车的涂装

2020-02-09 01:42栏目:公司简介

  随着未来战争的发展和武器装备的现代化,如何提高地面武器系统的生存能力,尤其是如何保证现代战争中的重要交通工具——军用越野车的安全已成为一个十分重要的课题。现代热红外侦察、目标捕获与制导技术的迅速发展和广泛应用,使军用越野车的安全受到了严重的威胁。目前我国专门针对军用越野车的热成像防伪技术还处于空白阶段,红外防伪作为涂层复合防伪(电磁波、可见光、热红外、激光)的重要组成部分对于军用越野车的安全具有极其重要的意义。红外探测系统依靠探测目标自身和背景的辐射差别来发现和识别目标。红外隐身涂料主要针对红外热成像仪的侦察,旨在降低目标和背景的辐射差别,掩盖或变化目标在红外热像仪中的形状,降低其被发现和识别的概率。根据斯蒂芬-玻耳兹曼定律可知,实现红外隐身最有效的途径是控制目标的表面温度,尽量缩小目标与背景的温差。但是,目标与背景的温差很难减小到要求的限度,为此,可采用红外隐身材料来调节目标表面的发射率,以求目标与背景之间的红外辐射反差为零或接近于零,使红外探测仪不能发现目标或不易发现目标,以达到隐身的目的。我们根据地面军事目标的伪装技术以及我国红外伪装涂层及其材料等的发展现状,利用复合纳米陶瓷作为红外屏蔽材料,设计了对军用越野车涂装具有积极意义的新型红外屏蔽涂层,经高空热红外成像检测具有较好的防伪装效果。

  军用越野车作为一种在现代战争中经常使用的交通工具,在战场上具有自己鲜明的特点,当车用发动机长时间工作后,车头外壳表面温度一般在60℃以上,与周围背景存在较大温差。前视红外可在十几公里以外发现轮廓清晰的车辆外形热图。发动机排出的废气通过消声器被引向空气中,形成长长的尾气“羽烟”,其大小和温度随发动机的规格不同而不同,形成暴露特征。直接外露的消声器也成为车辆在热红外波段上可探测的特征;车辆的蓬布、轮胎等部件热惯量大,吸热性好,由于阳光的照射或与地面的摩擦,其热红外特征非常明显。随着红外隐身涂料技术的发展,利用红外隐身涂料结合新型的现代小斑点迷彩技术,使得军用越野车红外隐身防伪成为可能。目前比较常见的是在红外隐身涂料的原料中加入新型半导体材料,由于这种半导体材料的发射率具有随温度变化而呈反向变化的特征;或者采用将铝粉掺入涂层材料中,利用片状铝粉对红外的强烈吸收达到减少红外辐射的目的。可见,通用做法是通过调整、改变半导体材料,或其它红外敏感材料的发射率来削除或降低隐形目标与背景之间的热红外特性的差异,从而起到车辆隐身的作用。小斑点迷彩是一种多色迷彩,就是以各色小斑点相互渗透,以不均匀的方式进行组合,利用空间混色原理形成大斑点的图案。实践表明:在车辆装备表面涂覆发射率不同的红外隐身涂料后,能有效缩短车辆被红外探测器发现的距离,还可使车辆表面形成与地物背景类似的热迷彩,进而强化车辆的红外隐身效果。

  (1)在1~3μm、3~5μm、8~14μm3个大气窗口,即可见光光谱区内,能显著降低发动机、烟囱等热段部件的红外辐射能量,且适当改变红外辐射波长范围,或使其辐射范围与光电导引头、红外热像仪、红外报警器的响应范围不一致。

  (3)能够显著降低目标对环境的红外辐射的反射,或改变目标对环境反射的红外特征。

  (4)既能够与雷达等隐身手段兼容,又能与迷彩、反射器等目标辐射、反射等联合使用。

  在红外屏蔽材料中,材料的红外透明性对于隐身极其重要,同时作为被隐身主体其外形中不同部位涂层红外敏感性的差异亦十分有益。在设计红外隐身涂层过程中,我们将具有不同红外透过率的材料应用于不同色彩的涂料中,在红外成像时造成不同部位的视觉模糊,掩盖外形的线材料组成特点

  我们根据不同色彩区间采用对近红外波段具有不同吸收强度的耐候性树脂作为基料,在主链上控制极性基团、硅氧烷、醚键等的分布,以适合不同颜色涂层材料的红外辐射要求。在我们设计的ST-2红外隐身涂料中,主体树脂采用低交联特征的聚氨酯体系作为成膜树脂,每一种颜色的成膜树脂因为红外辐射程度不同,在主体结构上有一定的差异性。红外屏蔽材料的主体在于颜料的红外透明性,在设计过程中,我们采用纳米半导体材料和具有良好红外透明性的纳米陶瓷粉末作为填充料。为了减少因空气中灰尘吸附对红外透过率的影响,我们降低了涂层的表面张力,使涂层表面尽可能维持洁净。在实施过程中兼顾可见光防伪,通过不同迷彩图案促使目标的光学特性与周围环境相协调,目标的红外热图产生亮度灰级不同的斑点图案,达到分割破坏目标红外特征,隐蔽红外成像的目的。

  表1给出了ST-2纳米陶瓷复合涂层材料的主要技术特征,从表中数据可以看出:涂料成膜后在红外隐蔽性、涂层常规机械性能及耐候性等方面均可以满足军用越野车的技术性能要求。

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