自適應偽裝系統及在裝甲車輛的應用效果分析

陳 秦

(中國兵器工業 第五九研究所，重慶 400039)

【裝備理論與裝備技術】

自適應偽裝系統及在裝甲車輛的應用效果分析

陳 秦

(中國兵器工業 第五九研究所，重慶 400039)

自適應偽裝技術是一種新型的智能偽裝技術，能迅速改變目標的溫度特性和顏色以響應環境的變化，達到與背景的光電特征高度融合、匹配。分析了軍事發達國家自適應偽裝技術的發展現狀和水平，并重點研究了一種新型的自適應偽裝系統的結構及在裝甲車輛上的偽裝應用效果。

自適應偽裝系統；裝甲車輛；偽裝效果

傳統的靜態偽裝系統很難使目標在車輛所處環境不斷變化的情況下具有足夠低的對比度。環境會隨車輛的移動而發生改變，即使在車輛處于靜止的情況下，太陽輻射強度和天氣條件的變化也會導致環境發生改變，靜態偽裝系統在這些變化條件下不能很好地使目標具有低于對比度的最大允許響應值，這一事實也就限制了靜態偽裝技術的有效性[1]。因此，未來的偽裝系統必須具有更廣的適應性以積極應對環境的變化。自適應偽裝技術就是一種能迅速改變目標的溫度特性和顏色以響應環境的變化，達到與背景的光電特征高度融合、匹配的技術[2]。

1 自適應偽裝技術的發展現狀

面對高技術探測和精確制導武器的不斷發展[3-5]，地面裝備、人員、固定設施等的安全和生存受到嚴重的威脅，傳統的迷彩偽裝、植物偽裝、遮障偽裝、假目標等靜態偽裝技術已不能適應環境變化，提高裝備、人員等的作戰力和生存率[4,6]。自適應偽裝技術是一種多學科、交叉融合的使目標全天候、全過程、全時段與周圍的自然背景相融合的智能化偽裝技術，對裝備動、靜狀態都有較理想的偽裝效果。美、英、俄羅斯等軍事發達國家高度重視這項技術的研究，它已成為最新的偽裝模式和發展的必然趨勢。早在1996年美軍將“地面勇士”單兵系統與“第二代士兵系統”綜合,使動態偽裝技術逐漸形成,成為真正具備自然界變色龍隱身性能的新型偽裝技術,能隨環境變化而隨時自動變色。目前，以美國為首的國家在溫控和可變發射率材料、變色光譜偽裝材料、變頻輕型雷達吸波材料等自適應偽裝材料方面的研究取得了一定的進展[7]，如俄羅斯研制的具有與地面背景調色功能的電質變色吸波薄膜。在自適應偽裝器材方面發展較快的應屬可見光偽裝器材技術，主要是熱致變色、電致變色和光致變色的偽裝服等[8]，如美國研制的電子模擬變色偽裝服、德國和加拿大研制的變色龍坦克表面的薄膜、美國豪科莫爾公司研制的第一代變色龍服裝MKII,由“intrigue”材料經激光縫合而成,跟前一代“ghillie”相比,質量更輕,穿脫迅速,能反射紅外線,對周圍環境適應時間大大縮短[9]。

2 新型自適應偽裝系統

2.1 自適偽裝系統的結構

陸地車輛的偽裝是一個特殊的挑戰。陸地車輛可能會遇到不同類型的傳感器的探測，這就要求偽裝系統在多種頻譜范圍內具有偽裝效果。因此，需要限制車輛的一些容易被識別的移動特性，如車輪和發動機廢氣。此外，許多現代的軍事行動的預期耦合距離可以很短，因此車輛偽裝系統設定所需的探測范圍在不到1 km時越來越容易被發現其目標特征。對于偽裝系統，它們必須非常密切地與所處環境相匹配，并有效地對抗近距離現代成像器的探測，這意味著車輛與背景對比度需要降低到一個很低的水平。

有一種新型的自適偽裝系統，它由熱屏蔽罩、加熱板、電致變色像素3種材料構成，以熱屏蔽罩覆蓋整個車輛及用不同的貼片(加熱板和電致變色器件)來形成整套自適應偽裝組件。這種自適應偽裝系統適用于干旱地區作戰環境下的裝甲車輛偽裝，用于改善車輛在干旱地區的特征。

2.1.1 熱屏蔽罩

熱屏蔽罩內層是一種編織而成的三維網格材料。這種材料可以使車輛表面和外基層之間的空氣流通，利用空氣對流使車輛產生的熱量擴散出去達到冷卻車輛的目的。編織網眼上覆蓋有鋁層，它能阻擋朝向車輛的紅外輻射能量，并將能量保留在外基層上。外層所選擇的則是能與干燥的沙漠環境相兼容的材料：淺褐色著色層聚氯乙烯；該層還能夠模仿沙漠沙砂的熱行為。熱屏蔽罩能耐腐蝕，在惡劣的操作環境條件下具有相當長使用壽命。該熱屏蔽罩能使材料盡可能保持低的熱慣性，且表面具有最佳的太陽能吸收率，減少乘員的應激熱和車輛熱特征。圖1是安裝了熱屏蔽罩的豹式坦克。

2.1.2 加熱板

熱屏蔽罩雖然能有效減少車輛的熱特性，但是在紅外光譜帶，熱屏蔽罩因其較低的熱輻射特性而顯示出比砂礫更低的溫度。白天，砂礫存儲熱量而變得比熱屏蔽罩的溫度高。而在晴朗的夜晚條件下，熱屏蔽罩則體現了寒冷的夜空背景，并顯示出一個比砂礫更低的熱特征。

為了解決這個問題，調節車輛的熱特征，在熱屏蔽罩的不同地點安裝上薄板狀的加熱貼片。貼片包括一個粘貼在熱屏蔽材料內部且不含散熱孔的加熱結構；所使用的加熱器是由金屬合金細導線鋪設而成；熱擴散結構則將熱量傳遞到表面。圖2是增設了加熱貼片的車輛紅外圖。

圖1 安裝熱屏蔽罩的豹式坦克

圖2 增設了加熱貼片的車輛

2.1.3 電致變色像素

車輛在運動的過程中，背景會發生較復雜的變化，而傳統的迷彩只適合于特定的、簡單的情況之下使用。目前軍事發達國家就借鑒如變色龍、蜥蜴等動物的獨特的改變自己皮膚顏色來融入周圍的環境的方法來實現車輛的視覺偽裝。

該智能偽裝系統就是通過電化學裝置中材料的氧化或還原導致像素的顏色發生改變實現偽裝。它主要基于一種電致變色器件，這種電致變色器件是通過在透明導電涂層玻璃上噴涂共聚物涂層或以高分子凝膠為電解質的PET陽極導電涂層，并用混合塑料/紡織品封裝以形成尺寸為 25 cm×25 cm的器件。由于該系統是針對干旱地區的車輛使用，所以主要是黃、綠電致變色像素上，以融入有或沒有植被的沙漠中。

2.2 裝備應用偽裝效果

2.2.1 測試環境及分析軟件

觀測背景是一片規律分布著暗綠色矮小灌木的深褐色沙場，環境溫度總體涼爽，土壤稍濕潤，在熱紅外呈現出一個呈降溫狀態的背景。對配上自適應偽裝系統的和涂上可拆卸的沙漠迷彩涂料的兩輛輕型裝甲車輛的偽裝效果進行了分析。

使用可視化軟件和CAMAELEON放射性分析軟件對捕獲的視覺圖像和紅外波段圖像進行分析。這些軟件能夠通過圖像的特征范圍來估算目標對照背景下的“可探測距離”，這個可探測距離是在該檢測概率為50%的范圍內做出的估計值。

2.2.2 效果

在距參考車輛與自適應偽裝車輛0.5 km處以規律分布相似的植被為背景的條件下進行觀察，熱譜圖發現，在上午時加熱板的激化(加熱板加熱)使偽裝車輛的檢測范圍降低了10%，在夜晚偽裝車輛在加熱板激活的情況下做很小的改進就能使檢測范圍大幅度降低。

在午后和大約中午兩個時間點，分別從約0.5 km處和150 m處觀察自適應偽裝車輛，通過可見光譜發現，檢測范圍的百分減少量都是負的，這意味著在這兩個實驗中觀察到的自適應偽裝車輛探測距離比參考車輛更遠。這是自適應偽裝系統基部熱屏蔽織物的顏色所導致的結果，這種顏色是比實驗環境中通過電致變色器件觀察到的砂礫顏色更淺的褐色色調。而深褐色的參考車輛與砂礫顏色更為匹配。從觀察中還發現當電致變色器變為綠色時，偽裝車輛的性能得到小幅度提高，當器件為綠色時，偽裝車輛的檢測距離變短。

3 結束語

通過該自適應偽裝系統在沙漠環境條件下的一個輕型裝甲車輛上的應用分析可以看出，通過熱屏蔽罩、加熱板和電致變色器件3種構件的配套使用，能建立一個可模糊裝甲車輛的輪廓，并減小車輛特征與其背景之間的差異，降低目標在視覺和紅外光譜中的醒目性。雖然目前自適應偽裝系統的研究和應用尚有很多技術難題需要攻克，但該技術的發展對解決裝備全天候、多背景偽裝，提高其戰場生存力具有重要的作用。

[1] Hall D L,Wheaton V C.EW survivability technologies for armoured vehicles:signature management[C]//Land Warfare Conference.Australia,Gold Coast,2005:425-432.

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[3] 高凱,李明博.導彈陸基機動發射系統偽裝技術研究[J].飛航導彈，2013(3)：42-46.

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(責任編輯 周江川)

Adaptive Camouflage System and Effect Analysis of Application in Armored Vehicle

CHEN Qin

(No.59 Institute of China Ordnance Industries, Chongqing 400039, China)

Adaptive camouflage techniques is a new type of intelligent camouflage technology, and can quickly change the temperature characteristic and color of targets in response to changes in the environment to achieve the photoelectric feature level fusion with the background. The paper analyzed the development present situation and level of adaptive camouflage technology of developed countries and focused on the structure of a new type of adaptive camouflage system and the application effect of camouflage on armored vehicle.

adaptive camouflage system; armored vehicle; effect of camouflage

2015-02-10

陳秦(1974—)，女，高級工程師，主要從事科技情報研究。

10.11809/scbgxb2015.08.003

陳秦.自適應偽裝系統及在裝甲車輛的應用效果分析[J].四川兵工學報，2015(8):9-11.

format:CHEN Qin.Adaptive Camouflage System and Effect Analysis of Application in Armored Vehicle[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(8):9-11.

TN953；TJ811

A

1006-0707(2015)08-0009-03