第5章光電無源干擾技術5.1煙幕干擾5.2光電隱身5.3光電假目標5.4其他無源光電對抗措施

5.1煙幕干擾

煙幕是由在空氣中懸浮的大量細小物質微粒組成的，是以空氣為分散介質的一些化合物、聚合物或單質微粒為分散相的分散體系，通常稱做氣溶膠。氣溶膠微粒有固體、液體和混合體之分。煙幕干擾技術就是通過在空中施放大量氣溶膠微粒，來改變電磁波的介質傳輸特性，以實施對光電探測、觀瞄、制導武器系統干擾的一種技術手段，具有“隱真”和“示假”雙重功能。

用煙幕作無源干擾早在第一次世界大戰時就已用于戰場。現代戰爭中煙幕的作用越來越大，應用頻率也越來越高，已經從早期對抗可見光波段，發展到可以對抗紫外、微光、紅外，甚至擴展到對抗毫米波波段。5.1.1煙幕干擾的分類

煙幕從發煙劑的形態上分為固態和液態兩種。常見的固態發煙劑主要有六氯乙烷-氧化鋅混合物、粗蒽-氯化銨混合物、赤磷及高嶺土、滑石粉、碳酸銨等無機鹽微粒。液態發煙劑主要有高沸點石油、煤焦油、含金屬的高分子聚合物、含金屬粉的揮發性霧油以及三氧化硫-氯磺酸混合物等。煙幕從施放形成方式上大體可分為升華型、蒸發型、爆炸型、噴灑型四種。升華型發煙過程是利用發煙劑中可燃物質的燃燒反應，放出大量的熱能，將發煙劑中的成煙物質升華，在大氣中冷凝成煙。蒸發型發煙過程是將發煙劑經過噴嘴霧化，再送至加熱器使其受熱、蒸發，形成過飽和蒸氣，排至大氣冷凝成霧。爆炸型發煙過程是利用炸藥爆炸產生的高溫高壓氣源，將發煙劑分散到大氣中，進而燃燒反應成煙或直接形成氣溶膠。噴灑型發煙過程是直接加壓于發煙劑，使其通過噴嘴霧化，吸收大氣中的水蒸氣成霧或直接形成氣溶膠。煙幕從戰術使用上分為遮蔽煙幕、迷盲煙幕、欺騙煙幕和識別煙幕四種。遮蔽煙幕主要施放于我軍陣地或我軍陣地和敵軍陣地之間，降低敵軍觀察哨所和目標識別系統的作用，便于我軍安全地集結、機動和展開，或為支援部隊的救助及后勤供給、設施維修等提供掩護。迷盲煙幕直接用于敵軍前沿，防止敵軍對我軍機動的觀察，降低敵軍武器系統的作戰效能，或通過引起混亂和迫使敵軍改變原作戰計劃，干擾敵前進部隊的運動。欺騙煙幕用于欺騙和迷惑敵軍，常與前兩種煙幕綜合使用，在一處或多處施放，干擾敵軍對我軍行動意圖的判斷。識別煙幕主要用于標識特殊戰場位置和支援地域，或用作預定的戰場通信聯絡信號。從干擾波段上分類，煙幕可分為防可見光、近紅外常規煙幕，防熱紅外煙幕，防毫米波、微波煙幕和多頻譜、寬頻譜及全頻譜煙幕。5.1.2煙幕的干擾機理

現代煙幕干擾技術主要是通過改變電磁波的傳輸介質特性來干擾光電偵測和光電制導武器的。如對激光制導武器的干擾，煙幕可以使激光目標指示器的激光束或目標反射的激光束的能量嚴重衰減，激光導引頭接收不到足夠的光能量，從而失去制導能力。另外,煙幕還可以反射激光能量，起到假目標的作用，使導彈被引誘到煙幕前爆炸。煙幕對可見光有遮蔽效應，根本原因是煙幕對光產生散射和吸收，造成目標射來的光線衰減而使觀察者看不清目標；而且由于煙幕反射太陽和周圍物體的輻射、反射光，增加了自身的亮度，降低了煙幕后面目標與背景的視覺對比度。

煙幕對紅外輻射的作用機制主要包括輻射遮蔽和衰減遮蔽兩方面。

輻射遮蔽是指煙幕利用本身燃燒反應生成的大量高溫氣溶膠微粒輻射出更強的紅外輻射，將目標及背景的紅外輻射遮蓋，干擾熱成像或其他探測設備的正常顯示，結果呈現煙幕本身的一片模糊景象。衰減作用是煙幕干擾的最主要的作用，憑借煙幕中多達109/cm3

數量級的微粒對目標和背景的紅外輻射產生吸收、散射和反射作用，使進入紅外探測器的紅外輻射能低于系統的探測門限，從而保護目標不被發現。煙幕粒子的直徑等于或略大于入射波長時，其衰減作用最強。當煙幕濃度達到1.9g/m3

時，對紅外輻射能削弱90%以上，濃度更高時，甚至可以完全屏蔽掉目標發射和反射的紅外信號。普通煙幕對2~2.6μm紅外光干擾效果較好，對3~5μm紅外光有干擾作用，而對8~14μm紅外光則不起作用。在煙幕中加入特殊物質，其微粒的直徑與入射波長相當，可以擴展對所有波段的紅外光的干擾作用。如在普通的六氯烷煙火劑中加入10%~25%聚氯乙烯、煤焦油等化合物，可使發煙劑燃燒后生成大量直徑為1~10μm的碳粒，從而提高煙幕對3.2μm以上紅外輻射的吸收能力。

從經典電子論角度看，在入射輻射作用下，構成煙幕粒子的原子或分子發生極化，并按入射輻射的頻率作強迫振動，此時可能產生兩種形式的能量轉換：

(1)入射輻射能轉換為原子或分子的次波輻射能。

在均勻連續介質中，這些次波疊加的結果使光只在折射方向上繼續傳播下去，在其他方向上因次波的干涉而相互抵消，所以沒有散射效果。在非均勻介質中，由于不均勻質點破壞了次波的相干性，使其他方向出現了散射光，于是在入射輻射的原傳播方向上會出現輻射能的減弱。

(2)入射輻射轉換為粒子的熱能。當原子或分子在入射輻射作用下產生共振吸收時，入射輻射被粒子大量吸收轉換為熱能而衰減。輻射在介質中傳輸時按指數規律衰減,即

(5-1)

式中，P(ν,0)、P(ν,L)分別為x=0與x=L處的光譜輻射功率，μ(ν,x)為介質的衰減系數，ν為光頻率。對于均勻介質，式(5-1)可簡化為

(5-2)

這就是波蓋耳(Bougner)定律。μ(ν)·L稱為介質的光學厚度，因為介質對輻射的衰減是由吸收與散射兩部分組成的，所以介質的衰減系數可表示為吸收系數α(ν)與散射系數γ(ν)之和，即

μ(ν)=α(ν)+γ(ν)

(5-3)因此

(5-4)

由于光學厚度μ(ν)·L可表示成

(5-5)式中，ρ為介質的密度，單位為g/m3，k(ν)為光譜消光系數，因此，輻射在介質中傳輸的衰減規律可表示為

(5-6)

或

(5-7)

式中，β(ν,x)是介質吸收光譜消光系數，δ(ν,x)是介質散射光譜消光系數。所以，介質光譜透射比為

(5-8)

對于均勻介質，光譜透射比為

(5-9)在頻率間隔Δν內的平均透射比為

(5-10)若煙幕是由n種不同介質微粒構成，則平均透射比為

(5-11)波蓋耳定律的使用有一定的條件限制，它們是：

(1)定律假定消光系數與入射輻射功率、介質濃度無關。一般情況下，吸收比與輻射功率無關，但當輻射功率密度大到某一閾值(107W/cm2)時，會出現“飽和吸收”。另一方面，當介質濃度很高時，由于分子間的相互作用增強，會使介質輻射的衰減能力變化。

(2)定律假設粒子之間彼此獨立地散射輻射，不考慮多次散射。但當介質的光學厚度大到一定程度時，多次散射不可忽略。在計算煙幕對輻射衰減的平均光譜透射比時，需要知道煙幕的吸收系數α(x,n)與散射系數δ(x,n)。它們可按以下兩式計算:

(5-12)

(5-13)式中，x=2πr/λ;r為介質微粒的半徑；n為介質的復數折射率，n=nr-ini，nr為散射的實部，ni為吸收的虛部；N(r)為煙幕微粒的尺度分布，一般采用對數正態分布，即

(5-14)式中，rg為粒子的幾何平均半徑；σ為粒子半徑的標準差；a為擬合參數。式(5-12)、式(5-13)中，Qa(x,n)為介質的吸收效率因子；Qs(x,n)為介質的散射效率因子；Qa、Qs以及介質衰減效率因子Qc之間有如下關系：

(5-15)

Qc與Qa可按常用的VanderHulst近似式計算：

(5-16)

(5-17)

式中

(5-18)對于成像系統，煙幕直接影響跟蹤系統的特征提取及特征選擇過程。進行特征提取時首先要進行圖像分割，目的是將紅外圖像中的目標和背景分割開來。當有煙幕存在時，大灰度級對應的像點數減少，小灰度級對應的像點數增多，總的灰度級數減小。當煙幕的透過率低到一定程度時，灰度級數將趨向于極限值1，這時根據上述原則就無法分割圖像。而對于矩心跟蹤系統，煙幕的存在使目標的亮度產生嚴重的不均勻變化時，波門會擴大，信息值超過閾值的像元數會變化，從而降低跟蹤精度。對于相關跟蹤系統，當有煙幕遮蔽目標時，造成實時圖像的亮度產生不均勻變化，可使實時圖像的亮度分布函數與預存圖像的亮度分布函數改變，引起跟蹤誤差。此外，煙幕的擾動以及圖像亮度的不均勻隨機變化，使得配準點位置隨即漂動，還有一些次峰值會冒充配準點，使系統的跟蹤誤差進一步加大。影響煙幕遮蔽性能的因素有如下幾個方面：

(1)入射波長。煙幕的遮蔽性能與入射波長有關，因此從波段上分，煙幕分為可見光(紫外)煙霧和紅外煙幕。可見光煙幕的發煙顆粒的直徑很小；而紅外煙幕中的煙粒子直徑相對比較大。因此根據作戰要求的不同，應選擇不同種類的煙幕。

(2)粒徑大小及分布。煙幕顆粒的大小與衰減系數的大小密切相關。就球形粒子而言，粒徑越大，散射截面越大。發煙劑發煙成幕后，粒徑并不是大小一樣的，而是服從粒徑統計分布，即麥克斯韋分布。在利用散射公式計算時所用的粒子半徑值是最常見的粒徑值。

(3)粒子的形狀與空間統計取向。粒子的形狀如果不是球形，問題就比較復雜，往往很難精確計算。研究者已對粒子呈現的形狀作了分類，例如球形、橢圓形、圓柱形和圓盤形，并分別建立了理論模型，對粒子的散射性能進行了描述。許多煙幕材料根據采樣形狀選取相近理論模型進行計算并與實驗結果進行比較。除球形粒子外，不同形狀粒子在空間形成煙幕后，粒子散射面的法線方向在空中也有一個統計分布，該統計值與散射的角分布關系十分密切。某些高反材料，就是由許多微小薄片組成的。片本身的重量不是均勻分布的，片的矢徑為幾微米到幾十微米，片表面對各種波長的反射率較高，它的法線的空間統計取向大致均等，這樣的材料作漫反射體十分理想，在4π球面度上的散射強度差不多。

(4)粒子的表面性質。粒子的表面性質是光滑還是粗糙將在很大程度上影響散射特性。例如，有一種瀝青加氧化劑燃燒后會產生大量直徑在幾微米到幾十微米的液滴狀碳微粒，表面十分粗糙。如果由一定密度的這種微粒組成煙霧作遮蔽煙幕，則入射光與它的作用不是散射而是以被吸收為主，即使是小部分的反射也是漫反射；而光滑表面往往會形成鏡面反射。

(5)組成粒子材料的折射率。在推導散射公式中可以看到，材料的折射率對衰減特性有顯著影響。

(6)粒子密度。不論是瑞利散射還是邁散射，粒子體密度直接影響散射系數，粒子體密度越大，衰減越大。5.1.3煙幕性能的測試

煙幕性能的測試是研究煙幕特性的重要手段。各種類型的數學模型在特定環境條件下能得出近似結論，然而一旦進入工程應用，往往會出現不太一致的結果。而實際測試能得到比較接近實際的參數值。

1.煙幕特性的實驗室測試

為了研究煙幕性能，許多國家都建立了大型煙霧測試箱。如加拿大瓦爾卡第二研究院建立的煙霧測試箱直徑6.1m，高12m，箱的兩側開有小孔作光的傳輸通道，箱的一側設置各種光源，光源包括氦氖激光、Nd3+:YAG激光、黑體等，這些光源都經過嚴格標定；箱的另一側放置各種傳感器。通過煙霧測試箱可測定以下幾個參數：

(1)消光系數τk。設光源出射光強(或亮度)為Io，經過距離l后光強為I，則

(5-19)

光強可以是光譜線光強Iλ,也可以是波段范圍光強

。

(2)透過率τt。其計算公式為

(5-20)

(3)煙幕濃度n。

(4)粒子直徑分布。

(5)沉降速度。

2.煙幕特性的外場測試

1)外場測試內容

煙幕特性的外場測試目的完全不同于實驗室測試，外場測試主要是檢驗煙幕噴射槍(發煙罐)、煙幕彈等的作戰效能。外場測試的內容根據作戰需要確定，測試項目可有以下幾個方面：(1)各種氣象條件下的煙幕消光系數。

(2)煙幕粒子的粒徑分布。

(3)光譜或波段透過率。

(4)煙幕濃度及空間分布。

(5)煙幕持續時間、煙幕有效遮蔽時間。

(6)沉降速度與氣象條件關系。

(7)煙幕形狀變化對作戰效果的評估。

(8)煙幕對制導武器干擾效果的評估等。

2)外場測試方法

外場測試方法根據測試要求和選取內容的不同而不同，下面介紹幾種主要測試方法。

(1)探測器點陣高速掃描測試。

圖5.1畫出了探測器點陣高速掃描測試示意圖，它主要測試空中爆炸形成的煙幕面積。激光器發出發散角很小的激光束，經二維擺鏡反射到達探測器點陣上。二維擺鏡在計算機控制下工作，由步進電機驅動，電機每走一步，光點正好移動一個探測器位置。計算機對探測器進行同步錄取，錄取后數據經過斜程修正后，用曲線或數據顯示并記錄結果。只要點陣范圍足夠大，就可測出煙幕運動速度及煙幕隨時間變化的狀況。由于煙幕是煙粒子集合形成的煙云團，因此它沒有特定邊界，邊界定義由衰減系數確定。而在煙幕“內部”有時會出現一個或多個空洞，計算煙幕遮蔽面積時應把空洞面積減去。理論上探測器點陣越密，測量越準確，但工程造價就越高。為了彌補點陣空隙帶來的測量上的誤差，可以將相鄰點陣上探測到的數值進行插值運算，從而得到煙幕上各點的衰減系數分布。另一方面要盡可能加快掃描速度,縮短掃描周期。通過采用這兩個技術，可減少探測器點陣不能過密布設所引起的誤差。圖5.1探測器點陣高速掃描測試示意圖探測器點陣高速掃描測試技術對光源的要求是發散角必須小，因此光源只能是激光。除用YAG激光器作光源外，還可用二氧化碳激光器或其他激光器。一次測得的結果只代表單一波長上的值，煙幕的遮蔽效應往往是寬波段的，波段內其他波長上的衰減值只能通過人為處理解決。在0.7~1.06μm波段內，可用可調諧激光器作光源，每換一個波長校準一次，測量一次。每進行一次煙幕測試都要先測一次沒有煙幕時各探測器的值。

(2)發煙罐生成煙幕的測試方法。發煙罐或噴射形成的煙幕與爆炸形成的煙幕大小不同，它的煙幕成形借助于風力而且是連續不斷的。發煙罐生成煙幕的測試方法在測試原理上雖然也采用激光探測器點陣掃描技術，但它采用地面布設方式，使測試設備較為簡便并可做成移動式或臨時架設。該測試方法的示意圖如圖5.2所示。激光器發射口一樣裝有二維擺鏡，在計算機控制下對探測器點陣進行掃描。這種測試方法不用作斜距修正，在數據處理上與上述方法完全不同。圖5.2發煙罐煙幕測試示意圖

(3)煙幕對成像設備干擾的評估方法。煙幕遮蔽往往用于干擾敵方圖像偵察和成像制導導彈。要了解或測定煙幕對成像設備干擾的效能，可直接利用相應成像儀器或設備對目標進行煙幕遮蔽前后圖像的對比測試。通常是同時用可見光CCD攝像機、微光夜視儀和紅外熱像儀測試比較，證明多波段遮蔽煙幕對多個波段光均有較好的遮蔽效果。用12發66mm的MarkⅢ煙幕彈可在不到3s時間內，在離坦克前方15~25m遠處形成高5m、寬40m的熱煙幕屏障，遮蔽角約110°，風速從靜止到6.7m/s環境條件下，對紅外熱像儀的遮蔽時間為40s，對可見光攝像儀和微光夜視儀的遮蔽時間長達80s。

(4)圖像處理測試法。野戰時為了對抗敵方空中偵察或干擾來襲的成像制導導彈，需要用煙幕彈遮擋己方目標。該煙幕彈在空中形成煙幕后，煙幕形狀完全由當時的氣象條件和成煙方式決定。例如，風是陣風還是卷風；爆炸后成煙云，還是爆炸先把發煙塊炸開，發煙塊受重力影響向下散落，在散落過程中，每塊發煙塊發出大量煙粒子形成一道幕。不論哪一種方式，成煙后的形狀是不斷變化的。圖5.3畫出了成煙后的兩種煙云形狀。圖5.3(a)基本上是一團煙云中間有幾個形狀不規則的空洞，空洞的特點是面積相對較小且分散，成像制導導彈即使透過空洞在某一時刻模糊地看見目標的一部分，也很難利用這部分信息進行跟蹤；圖5.3(b)的情況就不一樣了，空洞尺寸較大且空洞間距離較近，成像制導導彈透過空洞可以發現目標，且可以進入小波門跟蹤。導彈的處理軟件具有一定的記憶功能，允許中間丟失若干幀圖像。圖5.3(b)所示狀態的煙幕就可能失去干擾作用。為了對成煙后的形狀在各種氣象條件下進行檢驗或研究，往往使用圖像處理測試法。該方法把相應成像設備架在自動跟蹤平臺上，對空中形成的煙幕進行自動跟蹤。每一幅圖像中像點的亮度分成若干個灰度等級，測試前先對亮度的灰度等級進行標定，以某一值為界，亮于該值則視為透過，暗于該值則視為遮蔽。這樣在煙幕測試時，邊跟蹤邊計算各種參數，確定遮蔽面積(減去空洞面積)、空洞面積及大小、空洞之間間距、變化過程、有效遮蔽時間并根據當時的氣象條件對該煙幕作出評估(當然測試次數越多，就越能作出較高置信度的評估)。人們利用這種測試方法進行發煙劑配比改進和成煙方式研究。圖5.3空中成煙示意圖5.1.4煙幕干擾武器的發展趨勢

煙幕是光電對抗無源干擾的重要手段，它不但是戰時用于對抗導彈或觀瞄設備的廉價且有效的手段，而且也是在和平時期干擾衛星、無人機等高空偵察的好辦法，因此它的發展方興未艾。煙幕干擾的發展趨勢包括以下幾個方面：

(1)多波段、寬波段煙幕。以往的煙幕主要遮蔽可見光、微光和1.06μm激光，也有專用于遮蔽8~14μm紅外熱像儀的煙云。隨著現代戰爭的需要，對多波段同時干擾的呼聲日益高漲，因此研制多波段、寬波段煙幕是今后發展的一個方向。

(2)復合型煙幕。所謂復合型煙幕，就是指一種煙幕可同時干擾兩個或兩個以上波段的煙幕。例如，德國早在20世紀80年代初就研制出可見光、紅外、微波復合煙幕。它的原理是在6×12mm的薄鋁片上，涂上一定厚度的發煙劑和氧化劑混合材料，填裝在炮彈內。作戰時將炮彈發射至一定位置，爆炸散開并把每片點燃。燃片受重力影響緩慢下落，降落過程中產生大量能遮蔽可見光和紅外光的煙霧；展開后的大量鋁箔片群又可對微波雷達起無源干擾作用，不同尺寸的片可干擾對應的波段雷達；每一個燃片自身就是一個紅外源，它在3～5μm和8～14μm都有不小的輻射。大量這種運動的燃片猶如一個大的紅外“面源”，在導彈和目標之間的這個“面源”將嚴重干擾導彈跟蹤。

(3)二次成煙技術。煙幕彈或發煙罐是靠填裝的發煙劑發煙的，但畢竟容量有限。人們在研制中發現煙幕劑成煙后的產物如果再與空氣中的組份,例如水汽和氧進一步進行化學反應，反應后的生成物會對光有一定的衰減，這個過程稱為二次成煙。以下例子可以說明二次成煙的干擾原理。發煙劑赤磷燃燒后生成的煙是干擾可見光和1.06μm激光的好材料，但對3~5μm和8~14μm熱像儀沒有遮蔽效果。這種煙的主要成分是P2O5，P2O5與空氣中的水蒸氣結合，可生成磷酸液滴(半徑在微米量級)，它的體積比煙粒子或水氣分子增加了2~3個量級，足以遮蔽3~5μm和8~14μm熱像儀。

(4)特種煙幕。從作戰需要出發，特種用途需要有特種煙幕。例如，高炮和地空導彈陣地作戰時，希望己方對空監視完全透明清晰，可以發現敵機并向它射擊或發射導彈，又不希望被敵方紅外前視系統發現或紅外成像制導導彈攻擊。如果使用常規煙幕，固然可擋住敵方視線，但同時也擋住了己方視線。如果使用特種煙幕，它在空中成煙后對可見光幾乎完全透明，不影響人們的視線，但對紅外前視工作波段8~14μm可強烈吸收，衰減系數很大。這就滿足了上述作戰需要。國外已研制出該類產品，它是一種無色液體，在空氣中極易揮發，揮發后與空氣中的氧和水汽反應生成可見光透明的巨核氣懸體粒子，對8~14μm波段有較大衰減。高反射材料做成的高反彈也是特種煙幕的一種。它可作為激光欺騙干擾中的空中假目標，在水面艦艇上運用更為合適。

隨著光學偵察手段的不斷發展和光電精確打擊技術的不斷更新和改進，為了提高己方目標在作戰時的生存能力，煙幕這一廉價而有效的防御手段將得到越來越快的發展。

5.2光電隱身

隱身技術又稱低可探測技術，是通過減弱自身的信號特征，降低被探測、識別、跟蹤和攻擊的概率，來達到隱蔽自我目的的。光電隱身技術是減小被保護目標的某些光電特性，使敵方探測設備難以發現或使其探測能力降低的一種光電對抗手段。5.2.1光電隱身技術的分類

根據原理和應用的不同，光電隱身分為可見光隱身、紅外隱身、激光隱身和等離子體隱身等。

可見光偵察設備利用目標反射的可見光進行偵察，通過目標與背景間的亮度對比和顏色對比來識別目標。而可見光隱身就是要消除或減小目標與背景之間在可見光波段的亮度與顏色差別，降低目標的光學顯著性。紅外偵察是通過測量分析目標與背景紅外輻射的差別來發現目標的。而紅外隱身就是要利用屏蔽、低發射率涂料及軍事平臺輻射抑制的內裝式設計等措施，改變目標的紅外輻射特性，降低目標和背景的輻射對比度，從而降低目標的被探測概率。

激光隱身就是要消除或削弱目標表面反射激光的能力，從而降低敵方激光偵測系統的探測、搜索概率，縮短敵方激光測距、指示、導引系統的作用距離。5.2.2可見光隱身技術

目標表面材料對可見光的反射特性是影響目標與背景之間亮度及顏色對比的主要因素，同時，目標材料的粗糙狀態以及表面的受光方向也直接影響目標與背景之間的亮度及顏色差別。因此，可見光隱身通常采用以下三種技術手段。

1.涂料迷彩

任何目標都處在一定背景上，目標與背景又總是存在一定的顏色差別，迷彩的作用就是要消除這種差別，使目標融于背景之中，從而降低目標的顯著性。按照迷彩圖案的特點，涂料迷彩可分為保護迷彩、仿造迷彩和變形迷彩三種。保護迷彩是近似背景基本顏色的一種單色迷彩，主要用于偽裝單色背景上的目標；仿造迷彩是在目標或遮障表面仿制周圍背景斑點圖案的多色迷彩，主要用于偽裝斑點背景上的固定目標，或停留時間較長的可活動目標，使目標的斑點圖案與背景的斑點圖案相似，從而達到迷彩表面融合于背景之中的目的；變形迷彩是由與背景顏色相似的不規則斑點組成的多色迷彩，在預定距離上觀察能歪曲目標的外形，主要用于偽裝多色背景上的活動目標，能使活動目標在活動區域內的各色背景上產生偽裝效果。迷彩偽裝并不是使敵方看不到目標，而是在特定的距離上，通過目標的一部分斑點與背景融合，一部分斑點與背景形成明顯反差，分割目標原有的形狀，破壞了人眼以往儲存的某種目標形狀的信息，增加人眼視神經對目標判別的疑問。特別是變形迷彩，改變了目標的形狀、大小特征，常可將重要的軍事目標改變成不重要的軍事目標，或將軍事目標改變成民用目標，從而增加敵方探測、識別目標的難度，特別是增加了制導武器操縱人員判別目標的時間和誤判率，延誤其最佳發射時機。

2.偽裝網

偽裝網是一種通用性的偽裝器材。一般來說，除飛行中的飛機和炮彈外，所有的目標都可使用偽裝網。偽裝網主要用來偽裝常溫狀態的目標，使目標表面形成一定的輻射率分布，以模擬背景的光譜特性，使之融于背景之中；同時在偽裝網上采用防可見光的迷彩，可對抗可見光偵察、探測和識別。偽裝網的機理主要是散射、吸收和熱衰減。散射型是在基布中編織不銹鋼金屬片、鐵氧體等，或是在基布上鍍涂金屬層，然后用對紫外、可見光、激光具有強烈發射作用的染料進行染色，粘結在基網上，并對基布進行切花、翻花，加工成三維立體狀，可以強烈地散射入射的電磁波，使入射方向回波很小，達到隱蔽目標的目的。吸收型是在基布夾層中填充或編織一定厚度的能強烈吸收從紫外到熱紅外的吸收材料，并采用吸收這些電磁波的染料進行染色，將其粘結在基網上，并對基布進行孔、洞處理，以吸收電磁波或抑制熱散發，達到防紫外、可見光、熱紅外及雷達等系統探測、識別目標的目的。熱衰減型是由織物及金屬箔構成氣墊或雙層結構，將其與熱目標隔開一定的距離，就能有效地衰減和擴散熱輻射，將其與紫外、可見光、雷達偽裝網配合，構成多層遮障，可達到防全電磁波段偵察和制導的作用。

3.偽裝遮障

偽裝遮障可模擬背景的電磁波輻射特性，使目標得以遮蔽并與背景相融合，是固定目標和運動目標停留時最主要的防護手段，特別適用于有源或無源的高溫目標。偽裝遮障綜合使用了偽裝網、隔熱材料和迷彩涂料等技術手段，是目標可見光隱身、紅外隱身的集中體現。偽裝遮障主要由偽裝面和支撐骨架組成。支撐骨架具有特定的結構外形，通常采用重量輕的金屬或塑料桿件制成，起到支撐、固定偽裝面的作用。偽裝效果取決于偽裝面對電磁波的反射和輻射特性與背景的接近程度，這與偽裝面的顏色、形狀、材料性質、表面狀態及空間位置有關。偽裝面主要由偽裝網、隔熱材料和噴涂的迷彩涂料組成。對常溫目標的偽裝，采用在偽裝網上噴涂迷彩涂料所制成的遮障即可；對無源或有源高溫目標偽裝，還需在目標和偽裝網之間使用隔熱材料以屏蔽目標的熱輻射。5.2.3紅外隱身技術

紅外隱身的主要對象是遭受紅外制導武器攻擊或易被紅外偵察告警設備發現、識別的軍事目標。軍事目標都輻射出紅外特征光譜，很容易被衛星的紅外多光譜熱像儀、高空偵察機及無人機偵察到。軍事機動平臺由于它的高機動性需要，往往選用了大馬力發動機，發動機工作時的發動機罩、噴管的溫度往往高達好幾百度。這些熱源正是紅外點源或成像制導導彈攻擊的目標。降低或改變目標的紅外輻射特征，使得目標與背景的輻射反差盡可能的小，這是紅外隱身的基本出發點。以噴氣式飛機紅外隱身為例，它的主要紅外輻射源如下：飛機被紅外探測系統發現的距離R與飛機的紅外輻射強度及大氣的透過率兩項積的平方根成正比，而飛機的紅外輻射強度在3~5μm波段，主要是飛機發動機噴管和尾焰所發射的輻射。被飛機反射和散射的太陽光在中、遠紅外波段的輻射強度已不大。值得注意的是，由于目前大部分用來攻擊飛機的紅外制導武器以飛機的尾焰作為跟蹤點，因此飛機的紅外隱身重點在于其尾焰的隱身。為了縮短被發現的距離，降低被探測到的概率，可采用以下三種紅外隱身的基本方法：

(1)抑制紅外輻射強度。由于飛機發動機噴管和尾焰的溫度比環境溫度高得多，它是“熱”的紅外輻射源，因此抑制其紅外輻射強度是實現紅外隱身的重要手段。

(2)改變紅外輻射的波段，使目標的紅外輻射波段部分偏離紅外探測器的響應波段，或者超出大氣“窗口”。也可改變紅外輻射的傳輸途徑。

(3)遮蓋紅外輻射源的輻射。因而對噴氣式飛機及其他航空器來說，實現紅外隱身應采取的具體手段有：

(1)采用尾焰溫度較低的雙涵道的渦輪風扇發動機。例如，“戰斧”巡航導彈改用渦輪風扇發動機后，紅外輻射強度下降了91％。

(2)在發動機噴口處設置紅外輻射擋板或巧妙設計飛機的布局，使一些部件(如尾翼)遮擋尾焰的紅外輻射；把發動機的尾噴管向上彎曲，改變熱氣流的走向，使探測系統不便探測，如法國的“海豚”直升飛機就采用了此方法。

(3)加長飛機尾噴管，使出射尾流溫度降低。例如，1m長尾噴管尾焰溫度約為500℃，其峰值波長為5.8μm，尾噴管加長到4m時，尾焰溫度可降到250℃。

(4)采用二元噴管(噴口為矩形)或異形噴管。矩形或異形噴口增加了排氣的截面或周界，使氣流降溫；二元噴管可加速冷、熱氣流的混合，使排氣流的溫度迅速降低。例如，F-117A采用了183cm×15cm的很寬、很扁的矩形噴口，且內裝11片導流片，噴口下邊緣有向后上方蹺起的斜板，從而使尾焰向外發射的紅外輻射總量減少，且不易探測。

(5)改進燃料。加入某種添加劑，使噴焰紅外輻射波長超出大氣窗口，或在噴焰中加入紅外吸收劑吸收熱量，降低噴焰溫度。當然，使燃料充分燃燒(使噴焰的發射率低)也可減少尾焰的紅外輻射。

(6)在機身上涂覆紅外隱身材料，利用它的吸熱或隔熱機理降低蒙皮溫度。

(7)利用氣溶膠屏蔽發動機尾焰的紅外輻射。如將含有直徑為1~100μm的金屬化合物微粒的環氧樹脂、聚乙烯樹脂等可發泡的高分子物質熱流隨氣流一起噴出，在空氣中遇冷便霧化成懸浮狀泡沫塑料微粒，可有效地遮擋或屏蔽尾焰的紅外輻射。

(8)采用回復式再生循環發動機。充分利用發動機排氣中的熱資源，可使耗油率降低，又可減弱排氣的紅外輻射。

(9)把尾吸管做成金屬—石棉—金屬夾層結構，以降低排氣溫度。例如，美國的OH-5直升機上就采用過這種技術。

目前，紅外隱身技術已在飛機、導彈、坦克、軍艦上得到應用，并取得了顯著效果。如F-117A隱身飛機，由于采取多種隱身措施，其紅外輻射降低了90％。對目標的紅外隱身包括兩方面的內容：一是降低目標的紅外輻射強度，即通常所說的熱抑制技術；二是改變目標表面的紅外輻射特性，即改變目標表面各處的輻射率分布。

(1)降低目標的紅外輻射強度技術。降低目標的紅外輻射強度也可稱為降低目標與背景的熱對比度，使敵方紅外探測器接收不到足夠的能量，減少目標被發現、識別和跟蹤的概率。具體可采用以下幾項技術手段和措施：①采用空氣對流散熱系統。空氣是一種選擇性的輻射體，其輻射集中在大氣窗口以外的波段上，或者說空氣是一種能對紅外輻射進行自遮蔽的散熱器。因此，紅外探測器只能探測熱目標，而不能探測熱空氣。為了充分利用空氣的這一特性，目前正在研制和采用空氣對流系統，以便將熱能從目標表面或涂層表面傳給周圍空氣。空氣對流有自然對流和受迫對流兩種。完成自然對流的系統是一種無源裝置，不需要動力，不產生噪聲，可用散熱片來增強能力。完成受迫對流的系統是一種有源裝置，需要風扇等裝置作動力，其傳熱率高。空氣對流散熱系統只適用于專用隱身，不適合于作通用隱身手段。②涂覆可降低紅外輻射的涂料。這種涂料通過兩種途徑來降低目標紅外輻射強度。一是降低太陽光的加熱效應，這主要是因為涂料對太陽能的吸收系數小。二是控制目標表面發射率，這又有兩種方式：降低涂料的紅外發射率；使涂料的發射率隨溫度而變，溫度升高，發射率降低，溫度降低，發射率升高，從而使目標的紅外輻射能量盡可能不隨溫度的變化而變化。③配置隔熱層。隔熱層可降低目標在某一方向的紅外輻射強度，可直接覆蓋在目標表面，也可距目標一定距離配置，以防止目標表面熱量的聚集。隔熱層主要由泡沫塑料、粉末、鍍金屬塑料薄膜等隔熱材料組成。泡沫塑料能儲存目標發出的熱量，鍍金屬塑料薄膜能有效地反射目標發出的紅外輻射。隔熱層的表面可涂不同的涂料以達到其他波段的隱身效果。在用隔熱層降低目標紅外輻射特性的同時，由于隔熱層本身不斷吸熱，溫度升高，為此，還必須在隔熱層與目標之間使用冷卻系統和受迫空氣對流系統進行冷卻和散熱。④加裝熱廢氣冷卻系統。發動機或能源裝置的排氣管和廢氣的溫度都很高，排氣管的溫度可達到200～300℃，排出的廢氣是高溫氣體，可產生連續光譜的紅外輻射。為降低排氣管的溫度，可加裝熱廢氣冷卻系統，該系統在消除廢氣中的熱量的同時，又不加熱可見表面。目前研制和采用的有夾雜空氣冷卻和液體霧化冷卻兩種系統。夾雜空氣冷卻就是用周圍空氣冷卻熱廢氣流，它需要風扇作動力，存在噪聲源。液體霧化冷卻主要通過混合冷卻液體的小液滴來冷卻熱廢氣，這種冷卻方法需要動力，以便將液體抽進廢氣流，而且冷卻液體用完后，需要再供給。⑤改進動力燃料成分。通過在燃油中加入特種添加劑或在噴焰中加入紅外吸收劑等措施，降低噴焰溫度，抑制紅外輻射能量，或改變噴焰的紅外輻射波段，使其輻射波長落入大氣窗口之外。

(2)改變目標表面的紅外輻射特征技術。具體可采用以下幾項技術手段和措施：

①模擬背景的紅外輻射特征技術。采用降低目標紅外輻射強度的技術，只能造成一個溫度接近于背景的常溫目標，但目標的紅外輻射特征仍不同于背景，還有可能被紅外成像系統發現和識別。模擬背景紅外輻射特征，是指通過改變目標的紅外輻射分布狀態或組態，使目標與背景的紅外輻射分布狀態相協調，使目標的紅外圖像成為整個背景紅外輻射圖像的一部分。模擬背景的紅外輻射特征技術適用于常溫目標，通常采用的手段是紅外輻射偽裝網。②改變目標紅外圖像特征新技術。每一種目標在一定的狀態下都具有特定的紅外輻射圖像特征，紅外成像偵察與制導系統就是通過這些特定的紅外輻射圖像來識別目標的。改變目標紅外圖像特征的變形技術，主要在目標表面涂覆不同發射率的涂料，構成熱紅外迷彩，使大面積熱目標分散成許多個小熱目標，這樣各種不規則的亮暗斑點打破了真目標的輪廓，分割歪曲了目標的圖像，從而改變了目標易被紅外成像系統所識別的特定紅外圖像特征，使敵方的識別發生困難或產生錯誤識別。5.2.4激光隱身技術

激光隱身技術就是使目標的激光回波信號降到盡可能低的程度，從而使目標被敵方發現的概率降低，使被探測的距離縮短的技術。

激光隱身從原理上與雷達隱身有許多相似之處，它們都以降低反射截面為目的。激光隱身就是要降低目標的激光反射截面，與此有關的是降低目標的反射系數，及減小相對于激光束橫截面區的有效目標區。為此，激光隱身采用的技術有以下幾項：

(1)采用外形技術。消除可產生角反射器效應的外形組合，變后向散射為非后向散射，用邊緣衍射代替鏡面反射，用平板外形代替曲面外形，減少散射源數量，盡量減小整個目標的外形尺寸。

(2)吸收材料技術。吸收材料可吸收照射在目標上的激光，其吸收能力取決于材料的導磁率和介電常數。吸收材料從工作機制上可分為兩類，即諧振(干涉)型與非諧振型。諧振型材料中有吸收激光的物質，且其厚度為吸收波長的1/4，使表層反射波與其干涉相消。非諧振型材料是一種介電常數、導磁率隨厚度變化的介質，最外層介質的導磁率近于空氣，最內層介質的導磁率接近于金屬，由此使材料內部較少寄生反射。吸收材料從使用方法上可分為涂料與結構型兩大類。涂料可涂覆在目標表面，但在高速氣流下易脫落，且工作頻帶窄。結構型是將一些非金屬基質材料制成蜂窩狀、波紋狀、層狀、棱錐狀或泡沫狀，然后涂吸收材料或將吸波纖維復合到這些結構中去。

(3)采用光致變色材料。利用某些介質的化學特性，使入射激光穿透或反射后變成為另一波長的激光。

(4)利用激光的散斑效應。激光是一種高度相干光，在激光圖像偵察中，常常由于目標散射光的相互干涉而在目標圖像上產生一些亮暗相間隨機分布的光斑，致使圖像分辨率降低。而從隱身角度考慮，則可利用這一散斑效應。如在目標的光滑表面涂覆不光澤涂層，或使光滑表面變粗糙，當其粗糙程度達到表面相鄰點之間的起伏與入射激光波長可以比擬時，散斑效果最佳。5.2.5等離子體隱身技術

不同于前面介紹的紅外和激光隱身，等離子體隱身技術本身屬有源隱身技術，但是由于不利用等離子體發光特性，因此把它歸入本章，作為光電無源對抗技術介紹。它利用等離子體發生器、發生片或放射性核素在保護體表面形成一層等離子云，設計等離子體的特征參數(能量、電離度、振蕩頻率和碰撞頻率等)使之滿足特定要求，使照射到等離子云上的雷達波一部分被吸收，一部分改變傳播方向，因而返回到雷達接收機的能量很少，使敵方難以探測，從而達到隱身目的；還能進一步通過改變反射信號的頻率，使敵雷達測出錯誤的飛機位置和速度數據以實現隱身。等離子體隱身技術具有很多優點：吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好；使用簡便、使用時間長、價格便宜；無需改變飛機的外形設計，不影響飛行器的空氣動力性能；由于沒有吸波材料和涂層，大大降低了維護費用。此外，俄羅斯進行的風洞試驗表明：利用等離子體隱身技術還可以減少飛行器飛行阻力30%以上，可大大提高飛行器的飛行速度。

1.等離子體隱身原理

任何等離子體存在一個固有頻率νp，在等離子體密度為ρ的時候，固有頻率可以表示為

(5-21)對入射頻率為ν的電磁波，折射率為

(5-22)

從式(5-22)可以看出，當入射電磁信號頻率小于等離子體固有頻率時，入射電磁信號將被等離子體吸收，這就是等離子體隱身的基本依據。當ν>νp的時候，從空氣入射到等離子體的電磁波是從光密媒質進入光疏媒質，經等離子體折射后再反射回入射方向的電磁信號不足原來的幾十分之一，從而起到隱身效果。

2.實現等離子體隱身的關鍵技術和存在的問題

實現等離子體隱身需解決三個方面的關鍵問題。一是等離子體隱身的機理，主要包括：等離子體對雷達波的斜反射和吸收機理；光譜診斷產生雷達等離子體的狀態參數和輸運系數；理論研究等離子體對雷達波吸收的最強條件。二是隱身用等離子體發生器，它是等離子體隱身的關鍵技術，主要研究等離子體流產生技術、可控調節技術，減小等離子體發生器的體積和產生單位等離子體的功耗。三是等離子體隱身系統的兩大技術難點：等離子體發生器本身部位的隱身和等離子體的發光問題。

5.3光電假目標

光電假目標就是利用各種器材或材料仿制成假設施、假兵器、假誘餌等。這些假目標在光電探測、跟蹤、導引的電磁波段中與真目標具有相同特征。

“示假”是光電無源干擾的另一重要方面，與其他“隱真”對抗手段相配合，可有效欺騙和誘惑敵人，吸引光電偵察武器的注意力，分散和消耗光電制導武器，提高真目標的生存能力。隨著光電偵察和制導武器效能的日益提高，假目標的作用也越顯突出。由于大量精確制導武器采用末成像制導，因此光電假目標成為“最后一百米”防護非常有效的手段。5.3.1光電假目標的分類

按照其與真目標的相似特征的不同，光電假目標可分為形體假目標、熱目標模擬器和誘餌類假目標。形體假目標是與真目標的光學特征相同的模型，如假飛機、假導彈、假坦克、假軍事設施等，主要用于對抗可見光、近紅外偵察及制導武器；熱目標模擬器就是與真目標的外形、尺寸具有一定相似性的模型，且其與真目標具有極為相似的電磁波輻射特征，特別在中遠紅外波段，主要用于對抗熱成像類探測、識別及制導武器系統；誘餌類假目標就是僅求與真目標的反射、輻射光電頻段電磁波的特征相同，而不求外形、尺寸等外部特征相似的假目標，如光箔條誘餌、紅外箔條誘餌、氣球誘餌、激光假目標等，主要用于對抗非成像類探測和制導武器系統。此外，光電假目標按照選材和制作成形可分為制式假目標和就便材料假目標。制式假目標就是按統一規格定型生產，列入部隊裝備體制的偽裝器材，輕便牢固、架設撤收方便、外形逼真，而且通常加裝反射、輻射配件，以求與真武器裝備有一樣的雷達、紅外特性，如現裝備的充氣式假目標、骨架結構假目標、泡沫塑料假目標、木制假目標等形體假目標和由帶有熱源的一些材料組成的熱目標模擬器等；就便材料假目標就是就地征集的或利用就便材料加工制作的假目標，可作為制式假目標的補充，具有取材方便、經濟實用等特點，能適應戰時和平時大量、及時設置假目標的需要。5.3.2光電假目標的組成與應用

光電假目標種類繁多，不同的假目標所采用的材料和制作方式各不相同，下面分別加以介紹。

1.形體假目標

形體假目標就是制作成與真目標外形、尺寸等光學性能相同的模型，如假飛機、假導彈、假坦克、假軍事設施等，主要針對可見光、近紅外偵察及制導武器，現已發展為在可見光、近紅外、中遠紅外及雷達各波段均能使用的具有綜合性能的假目標。按結構和材料的不同，形體假目標可以分為薄膜充氣式、膨脹泡沫塑料式和構件裝配式。薄膜充氣式即目標模擬氣球，如海灣戰爭中伊拉克使用的充氣橡膠戰車，就是用高強橡膠，內部敷設電熱線，外部涂敷鐵氧體或鍍敷鋁膜，最外層噴涂偽裝漆制成的。

膨脹泡沫塑料式為可壓縮式的泡沫塑料式模型，解除壓縮可自行膨脹成假目標，如美國的可膨脹式泡沫塑料系列假目標，配有熱源和角反射器，裝載時可將體積壓縮的很小，取出時迅速膨脹展開成形，并且不需要專門工具，具有體積小、重量輕、造型逼真的特點，同樣具有模擬全波譜段特性的性能。構件裝配式猶如積木，可根據需要臨時組合裝配，如瑞典的裝配式假目標是將涂聚乙烯的織物蒙在可拆裝的鋼骨架上制作的，用以模擬假飛機、假坦克、假火炮等。還有的用玻璃鋼做表層并在內部貼敷不銹鋼片金屬布(或是在玻璃鋼表面鍍敷金屬膜)制成殼體，殼體內用燃油噴燈在發動機等發熱部位加高熱，最外層噴涂偽裝涂料制作成導彈、飛機、坦克等假目標系列。還有的用聚氨酯發泡材料做外形，內貼金屬絲防雷達布，并敷設由電熱絲加熱或燃油噴燈加熱的假目標。此外還有的使用膠合板、塑料板、泡沫板、橡膠、鋁皮、鐵皮等就便材料制作各類假目標，并在其內部安裝角反射器、熱源、無線電回答器，也具有較好的寬波段性能。形體假目標的設計自然是與真實形體越相近越好，但是這樣一來會大大增加假目標的制造難度和成本，失去制作假目標的意義。綜合考慮光電探測器的性能、大氣的影響、目標與背景的亮度對比等因素后，形體假目標所需要模擬的精度存在一個上限。以衛星的偵察為例，美國KH-12照相偵察衛星的光學照相對假目標(與背景的亮度對比為0.4)的實際地面分辨率為0.23m。這說明在制作假目標時，可以忽略尺寸在0.2m以下的部件，即假目標外形尺寸的仿真精度可以控制在0.2m以下。而且如果將大氣抖動等因素考慮進去，實際地面分辨率的尺寸會更大一些，也就是說對假目標外形尺寸的仿真精度要求還會更低一些。

2.熱目標模擬器

傳統的假目標在可見光波段都能達到很好的示假效果，但是在紅外波段通常因不能很好地模擬目標的紅外特征而暴露。這主要是由于假目標的表面溫度分布往往不能和真目標相吻合。紅外成像系統集高靈敏度、高空間分辨率及大動態范圍于一身，為此要進行對抗紅外成像系統的研究，必須能夠逼真地模擬目標和背景的熱圖像。而要在紅外波段很好地模擬目標的熱圖像，就需要有相應合適的熱源及其控制技術，尤其是目標的明顯熱特征部位，合適的熱源模擬非常重要。由于電熱膜可折疊、面積不受限制、外形可選擇，因此用它可制成各種紅外假目標。更有透明電熱膜技術，可見光相對透視率達80%以上，可以方便地和現有光學假目標相結合，制成可見光和紅外寬頻譜的假目標。包括導彈發射陣地，軍用公路，軍用機場(跑道)，充氣式飛機、坦克、火炮、裝甲車輛等假目標，利用電熱膜的合理設計和布置，如按照跑道形狀鋪設或粘貼到輪胎、發動機等熱特征明顯的部位上，都可以實現紅外特征的示假目的。若對溫度進行控制，由于電熱膜熱慣性小，可以制成能逼真模擬目標特征隨時間和空間變化的可控式紅外假目標。普通電熱膜是將特制的可導電非金屬村料及金屬載流條印刷、熱壓在兩層絕緣聚酯膜間制成的金屬純電阻式發熱體，其厚度一般為微米到毫米級，在外加電場能的激發下，可產生特定波長的紅外線并以輻射的方式傳遞熱量，且沒有氧化現象，不斷裂不脫落，能在高溫環境下工作，故其應用領域非常廣泛。

電熱膜與被加熱物體表面以分子鍵結合，其發熱原理是在電的引發激勵下，通過電子在熱組件中產生“布朗運動”，由電子間的互相撞擊和摩擦產生熱能，電熱能轉換率可達98%以上。在通電幾十秒內，發熱體表面的溫度迅速升高，加熱速度極快，輻射率高。電熱膜由于其特殊的加熱結構和原理而具有以下特點：

(1)面狀發熱，可按需進行溫度調控，溫度控制精確，熱慣性小，傳熱速度極快。金屬電熱膜元件的溫控精度達到2%。有些電熱膜溫差不超過±0.8℃。半導體電熱膜靠薄膜自身特性控制溫度，可以成為安全的“智能”型發熱材料，是一種極具應用潛力的電熱膜。

(2)熱分布隨意，既能得到很均勻的熱分布(即使經多處挖小孔后仍然可以成為均勻電熱場)，也能根據需要任意設計電路，使受熱體表面得到不同的溫度分布。

(3)可折疊，外形可選擇，使用范圍廣。電熱膜既可以做成平面狀(設定面積無限制，可制成覆蓋于被加熱物體的全部表面的膜，基本上不占用立體空間)，也可以做成一定形狀，可使產品小型化、輕量化、薄型化，存儲攜帶運輸都很方便。

(4)熱效率高。熱效率一般均在90%以上，節能省電，成本低。

(5)使用壽命長，工作溫度范圍大。有關資料記載，電熱膜的壽命至少為傳統電熱絲加熱元件的10倍，而其工作范圍可從室溫到500℃左右。

(6)無明火，無污染，安全可靠。電熱膜元件發熱時無明火，安全可靠。

(7)物理化學性能極為穩定。電熱膜不僅在空氣中不會氧化，就是在一定濃度的酸、堿溶液中浸泡后其性能仍無變化。被加熱物體只要不被猛力碰、摔，加熱元件就不會損壞，非常經久耐用。

(8)電路系統緊湊。金屬膜電熱元件可將快速升溫電路、保溫電路及溫度控制電路組合在一起，從而使電熱元件實現自動控制。

(9)安裝和接線方便。導線可用銅焊或鉚接方法固定在元件上，元件可用粘貼或機械方法固定在受熱體上。

(10)電源可選性強。根據實際情況可以設計使用220V、110V、24V、12V等各種交流或直流電源。5.3.3光電假目標的研究現狀和發展趨勢

根據假目標戰術使用要求，在設計制作與設置假目標時應滿足以下要求：

(1)假目標的主要特性，如顏色、形狀、電磁波反射(輻射)特性應與真目標相似，大于可見尺寸的細部要仿造出來，垂直尺寸可適當減小。

(2)有計劃地仿造目標的活動特性，及時地顯示被襲擊的破壞效果。

(3)對設置或構筑的假目標應實施不完善的偽裝。

(4)假目標應結構簡單、取材方便、制作迅速。經常更換位置的假目標應輕便、牢固、便于架設、撤收和牽引。

(5)制作、設置和構筑假目標時，要隱蔽地進行，及時消除作業痕跡。

(6)假目標的配置地點必須符合真目標對地形的戰術要求，同時為保護真目標的安全，真假目標之間應保持一定的距離。為適應戰場的需要，外軍已研制和裝備了大量不同類型的形體假目標，如瑞典巴拉居達公司生產的假飛機、假坦克、假炮、假橋等裝配式假目標，美軍研制的40自行高炮、105自行榴彈炮、155野戰加農炮、2.5t卡車等薄膜充氣假目標及M114裝甲輸送車等可膨脹泡沫塑料假目標。海灣戰爭中，伊拉克使用膠合板、鋁皮、塑料等就便材料制作的假目標，大量地消耗了多國部隊的精確制導武器，并保存了自身的軍事實力，顯示了假目標在現代戰爭中的重要地位和作用。此外，為對抗紅外前視系統和紅外成像制導系統的威脅，國外正加緊研制為目標設計的專用熱模擬器，如美國研制的“吉普車熱紅外模擬器”和“熱紅外假目標”。未來光電假目標的發展重點是：

(1)進一步改進和完善形體假目標的性能，增加假目標的種類，并配裝模擬目標熱特征的熱源及角反射器、無線電回答器等裝置，使其具有光學、紅外及雷達等多波段的欺騙性能。

(2)加速發展熱紅外模擬器的研制，使模擬器能對真目標的熱圖像進行逼真模擬，主要有以下三個發展方向。①發展研制一種多用途熱紅外模擬器，用以模擬多種目標的熱圖像特征。如美軍正準備進一步發展其已研制成功的“熱紅外假目標”，使其能模擬大型車輛、氣輪發動機等多種目標的不均勻“熱點”特征。

②發展研制多種專用熱紅外模擬器，用于模擬不同類型的戰術目標，如美軍正計劃以“吉普車熱模擬器”為基礎，進一步發展其他戰術目標的熱模擬器。

③發展研制用于增強背景熱紅外輻射的熱紅外雜波源，使其具有較長的工作壽命、較好的適應性和有效性。

(3)完善誘餌類假目標系統的性能，使假目標成為整個目標和整個防御系統的一個有機組成部分。最主要的方向是：發展煙幕、假目標組合自適應施放系統，特別是重點發展諸如坦克等裝甲車輛及重點目標用的紅外誘餌系統，提高紅外誘餌的欺騙性。

5.4其他無源光電對抗措施

5.4.1紅外動態變形偽裝

現有的紅外防護系統如紅外隱身、紅外遮障、紅外偽裝技術基本上都是靜態防護方法，有局限性。當環境溫度變化時，由于目標和偽裝的紅外發射率隨溫度的變化未必一致，偽裝后的目標和背景的差異可能會隨著溫度的變化而變得非常明顯。紅外動態變形偽裝技術是一種新型的光學防護技術。動態變形偽裝系統可以根據需要迅速地從一種偽裝狀態變化到另外一種偽裝狀態。各種偽裝狀態下的圖像特征弱相關，可使敵方光學偵察和跟蹤、制導系統難以掌握目標真實的紅外特征。無法完成對目標的偵察與打擊，從而提高各類目標的戰場生存能力。

紅外成像系統處理的熱圖像實質上只是一幅單色輻射強度的分布圖。目標的紅外輻射強度由兩個因素決定：目標表面溫度和目標表面發射率。溫度和發射率越高，紅外輻射強度就越大。可以通過對目標紅外發射率和溫度的動態控制實現對目標紅外熱圖像的動態改變。紅外動態變形偽裝對抗技術的基本原理是不斷地高幀頻變換目標的紅外輻射特征。當紅外成像導彈利用相關性跟蹤目標時，如果導引頭在不同時刻得到的目標紅外熱圖像相關度很低，小于紅外成像制導武器的探測極限，導彈就難以穩定跟蹤和鎖定目標。

紅外變形偽裝主要依靠兩方面的技術，一是電致變溫技術，二是變發射率技術。半導體變溫器件體積小，易控制，可制冷制熱，成為目前最理想的變溫材料。發射率材料通常是特定材料的薄膜，在外加電場的作用下，陽離子(如H+、Li+、Na+、K+等)和電子(e-)成對地注入到膜層中，或者從膜層中成對地被抽取出來，薄膜會發生電化學反應，從而引起薄膜物理化學性質的改變。其宏觀上的表現之一就是紅外發射率的改變。

圖5.4為單晶態氧化鎢薄膜在離子注入和抽取狀態下的光學常數。在3~5μm和8~14μm兩個波段，其消光系數和折射率均有較大的可調范圍，因此可以作為變發射率材料。圖5.4單晶態熱氧化鎢在離子注入和抽取狀態下的折射率及消光比5.4.2光譜轉換

任何一種物體在平衡溫度下，都會輻射出該物體的特征光譜，如果通過采取一定的技術(例如在鋼板上涂一層漆)，使它的輻射光譜不是本身(鋼鐵)的輻射光譜，而是其他(漆)的特征光譜，這個技術稱為光譜轉換技術。如果光譜向短波長方向移動，稱為光譜上轉換；如果光譜向長波長方向移動，稱為光譜下轉換。

1.光譜轉換技術的應用

為了對抗紅外制導導彈，在物體較熱部位上涂覆一層幾十微米厚的材料，這種材料在3~5μm和8~14μm波段上的輻射率很低而在其他波段上輻射率很高，這樣使導彈工作波段上的輻射大大降低，而大量“熱”從導彈不敏感波段上輻射出去，達到對抗紅外制導導彈的目的。為了進一步說明光譜轉換技術，這里以碳酸鈣為例。如圖5.5所示，這是碳酸鈣光譜吸收曲線，根據吸收率等于輻射率定律，該曲線也是碳酸鈣的輻射率曲線。它在8~12μm波段上平均輻射率小于0.1，在6~8μm波段平均輻射率要大得多，在小于6μm波段的輻射率約為0.05。說明該材料主要通過6~8μm波段輻射能量，而該波段正是大氣不透明窗口，它輻射出再強的能量也被大氣吸收掉。對8~12μm而言，這是光譜上轉換的一個典型例子。圖5.5碳酸鈣光譜吸收曲線對3~5μm而言，它是光譜下轉換。地面軍事目標都在室溫下存在，主要特征波段在8~12μm，光譜轉換不但改變了目標的特征光譜，而且使波段輻射能量也大為降低，敵方要偵察采取光譜轉換技術后的目標難度將大大增加。機動軍事平臺的發動機罩或噴管外殼，溫度往往在400~700℃左右，它的紅外輻射主要在3~5μm波段上，紅外點源制導導彈絕大多數工作在這一波段上。如果采用如圖5.6所示的搪瓷材料，它在3~5μm波段的輻射率小于0.5，而在大于5μm波段的輻射率大于0.95，把大量的熱從導彈不敏感波段輻射出去，大大降低了導彈敏感的3~5μm波段輻射，達到對抗導彈的目的。圖5.6搪瓷(7706A)的光譜輻射率曲線

2.材料選取的要求

選取光譜轉換材料時有以下幾個主要指標：

(1)與對抗的波段相匹配。

(2)波段輻射率差異越大越好。

(3)材料的輻射率隨溫度變化而變化，因此要注意原輻射體工作溫度下的輻射率曲線。圖5.7是俄羅斯公布的1#、2#

兩種材料的輻射率隨波長變化的曲線。1#

材料在基體溫度低于300℃以下時，3~5μm波段的平均輻射率約為0.25，5μm波段以后的平均輻射率在0.75以上。圖5.7

1#、2#材料在100~300℃溫度范圍內的輻射率隨波長變化的曲線如果讓這種材料覆蓋在坦克熱部位上，坦克(基體)溫度低于300℃，而光譜輻射率從原來的0.9(3~5μm)下降到0.25。假設基體溫度不變，原來的波段輻射功率為W0(3~5μm)，覆蓋1#

材料后的波段輻射功率為W(3~5μm)，二者的比值為

(5-23)

即波段輻射功率下降了3.6倍。5.4.3微環境調適技術

絕大部分交戰雙方的沖突發生在以地面為基準的有限高度之內，這個高度大部分受環境條件影響，雙方的偵察反偵察、干擾反干擾、進攻反進攻都離不開大氣這個介質。大氣對各個波段光的傳輸起著很大作用，有時甚至能阻止設備的使用。在光電對抗領域內，人們也設法利用光在大氣中的傳輸特性，來達到干擾敵方設備或系統的目的。對大氣環境參數的測試、調制和利用的技術，統稱為環境調適技術。“微”是相對于區域而言，隨著戰爭規模的不同而人為定義其大小。根據現代戰術要求，方圓10~50km范圍左右，定義為“微”比較妥當，顯然它并無嚴格界限。現代戰爭為陸、海、空、天、電磁五維戰爭，雙方投入的兵力裝備其量之大、涉及地域之廣也是空前的。上述地域范圍相當于一個集團軍兵力集散、部署、調動的主要活動范圍。微環境調適過程和目的就是通過對大氣的氣象參數、氣懸體參數、電學參數等的測量，在分析這些參數的基礎上，利用這些參數增加一些合理的成分，在相當一段時間內使微環境中的微波、紅外、激光、可見光的傳輸特性有足夠大的改變，以有效掩護己方軍事目標、軍事活動和作戰意圖。

1968年蘇軍入侵捷克，北約的雷達和衛星偵察均未發現蘇軍大規模的軍事行動，至今人們對其采用的鋪設干擾走廊的材料還各執己見。但大家公認這是改變雷達紅外大氣傳輸特性的一個成功戰例，給人以很大啟迪。因此改變大氣的傳輸特性能達到意想不到的效果。微環境調適技術包括以下三大方面。

1.參數測量

(1)氣象參數測量。應測量0~3000m高度范圍內的以下參數：

①溫度測量。除了地面溫度測量之外，還應測量3000m以下的溫度分布函數。

②風參數測量。風的測量內容復雜，每一層高度的風力大小不一樣，有的甚至連風向都不一樣。風參數包括陣風、平均風力、風在戰區微環境中的分布(例如一面有山的上空和四周無高山的平原上空風的分布不盡相同)、風的形式等。③壓強測量。

④云層測量。包括云的面積、厚度、晶核狀況、云內溫度分布、云內粒子流的流向。

⑤穩定度測量。即各參數隨時間變化的變化程度等。

(2)大氣中氣懸體測量。主要包括：

①粒子半徑大小的統計分布，該參數就是調適前的本地參數。

②粒子濃度及分層狀況。

③云層中冰晶的分布，包括冰晶大小及密度。

④氣懸體粒子的形狀及介電常數等。

(3)電學參數測量。主要包括：

①粒子帶電極性。

②云層電荷。

③場強分布等。

2.建立數學模型

根據大氣傳輸理論，建立水平傳輸、斜程傳輸(與水平面成仰角)、垂直(大仰角)傳輸的數學模型。以此為依據把測得的實時參數代入，得到實時大氣傳輸特性；戰術對抗時，根據對抗波長、波段及對抗目標性質，可預估出應添加哪些氣懸體材料，應在什么地方什么高度上添加，添加多少量，使光在該波段的傳輸衰減達到要求值。

3.噴灑成云

目前有許多手段可供選擇，比較好的方式是以遙控式無人駕駛飛機作載體，讓它在所需空域上空飛行、噴灑，無人機起飛降落不需要機場，便于野戰運用。

微環境調適技術不但適合于作戰時，也適合于和平時期應用。當部隊伴有大的軍事部署，為了避免敵方軍事衛星、高空偵察機和無人偵察機偵察，采用局部環境調適，可起到隱蔽保密作用，因此微環境調適技術也是和平時期信息對抗的一種有效手段。5.4.4引射技術

空氣和水是人們生活中時時刻刻離不開的物質。如果用它作對抗資源，那真可謂取之不盡、用之不竭的干擾資源。理論和實踐證明，它們不但可以用作干擾，而且還是十分優良的干擾材料。軍事平臺作戰時都要作高速運動，高功率發動機除了給出強大的驅動力外，還伴隨著高溫輻射及大量高溫廢氣，使這些平臺具有了十分明顯的紅外輻射特性。正是這些紅外輻射誘來了紅外制導導彈和紅外成像制導導彈。平臺的有源干擾固然是保護平臺安全的重要措施，然而它們往往需要導彈迫近告警的配合。以紅外誘餌彈為例，它對紅外點源導引頭有比較好的干擾效果，但是何時投放成為它準確運用的關鍵。如果敵方導彈沒有來就投放紅外誘餌則是浪費。導彈很近了，誘餌投出后就出了視場或由于導彈慣性直接撞過來，則誘餌也沒起到應有的作用。為此平臺上不得不裝備各種導彈逼近告警裝置，由告警器發出警報信號，經計算機判斷后及時投放一枚或多枚組合成一組的紅外誘餌，才能使紅外誘餌發揮干擾導彈的作用。如果用空氣和水作干擾材料，它不需要告警裝置配合。

以軍艦為例，它在海上航行，背景為藍天、大海，煙囪與大量廢氣是紅外點源制導導彈的導引目標。單一背景下的紅外目標非常容易被捕獲和跟蹤。下面介紹的引射技術就是艦艇利用空氣和水來對抗導彈的例子。

1.艦上引射技術意義

美國“斯普魯恩斯”級艦艇裝有四臺LM2500型燃氣輪機，單機最大額定功率為21500馬力(1馬力≈735W)。全功率時，單臺發動機的空氣流量為72.6kg/s，全艦每小時的空氣流量為1045t。斯普魯恩斯級艦艇利用燃氣輪機排出的廢氣作工作物質，吸入大量冷空氣，不但使排出廢氣的溫度降低，而且使煙囪壁的溫度也隨之降低。把軍艦兩大主要紅外輻射源溫度降下來，也就降低了紅外輻射。裝上引射器后，當冷空氣吸入量與燃氣機排出廢氣量為(0.8~1)∶1比例時，排氣溫度從原來的482℃下降到了315~204℃(夏天、冬天的環境空氣溫度不同)，最多下降了27