自适应伪装系统及在装甲车辆的应用效果分析

陈 秦

(中国兵器工业 第五九研究所，重庆 400039)

【装备理论与装备技术】

自适应伪装系统及在装甲车辆的应用效果分析

陈 秦

(中国兵器工业 第五九研究所，重庆 400039)

自适应伪装技术是一种新型的智能伪装技术，能迅速改变目标的温度特性和颜色以响应环境的变化，达到与背景的光电特征高度融合、匹配。分析了军事发达国家自适应伪装技术的发展现状和水平，并重点研究了一种新型的自适应伪装系统的结构及在装甲车辆上的伪装应用效果。

自适应伪装系统；装甲车辆；伪装效果

传统的静态伪装系统很难使目标在车辆所处环境不断变化的情况下具有足够低的对比度。环境会随车辆的移动而发生改变，即使在车辆处于静止的情况下，太阳辐射强度和天气条件的变化也会导致环境发生改变，静态伪装系统在这些变化条件下不能很好地使目标具有低于对比度的最大允许响应值，这一事实也就限制了静态伪装技术的有效性[1]。因此，未来的伪装系统必须具有更广的适应性以积极应对环境的变化。自适应伪装技术就是一种能迅速改变目标的温度特性和颜色以响应环境的变化，达到与背景的光电特征高度融合、匹配的技术[2]。

1 自适应伪装技术的发展现状

面对高技术探测和精确制导武器的不断发展[3-5]，地面装备、人员、固定设施等的安全和生存受到严重的威胁，传统的迷彩伪装、植物伪装、遮障伪装、假目标等静态伪装技术已不能适应环境变化，提高装备、人员等的作战力和生存率[4,6]。自适应伪装技术是一种多学科、交叉融合的使目标全天候、全过程、全时段与周围的自然背景相融合的智能化伪装技术，对装备动、静状态都有较理想的伪装效果。美、英、俄罗斯等军事发达国家高度重视这项技术的研究，它已成为最新的伪装模式和发展的必然趋势。早在1996年美军将“地面勇士”单兵系统与“第二代士兵系统”综合,使动态伪装技术逐渐形成,成为真正具备自然界变色龙隐身性能的新型伪装技术,能随环境变化而随时自动变色。目前，以美国为首的国家在温控和可变发射率材料、变色光谱伪装材料、变频轻型雷达吸波材料等自适应伪装材料方面的研究取得了一定的进展[7]，如俄罗斯研制的具有与地面背景调色功能的电质变色吸波薄膜。在自适应伪装器材方面发展较快的应属可见光伪装器材技术，主要是热致变色、电致变色和光致变色的伪装服等[8]，如美国研制的电子模拟变色伪装服、德国和加拿大研制的变色龙坦克表面的薄膜、美国豪科莫尔公司研制的第一代变色龙服装MKII,由“intrigue”材料经激光缝合而成,跟前一代“ghillie”相比,质量更轻,穿脱迅速,能反射红外线,对周围环境适应时间大大缩短[9]。

2 新型自适应伪装系统

2.1 自适伪装系统的结构

陆地车辆的伪装是一个特殊的挑战。陆地车辆可能会遇到不同类型的传感器的探测，这就要求伪装系统在多种频谱范围内具有伪装效果。因此，需要限制车辆的一些容易被识别的移动特性，如车轮和发动机废气。此外，许多现代的军事行动的预期耦合距离可以很短，因此车辆伪装系统设定所需的探测范围在不到1 km时越来越容易被发现其目标特征。对于伪装系统，它们必须非常密切地与所处环境相匹配，并有效地对抗近距离现代成像器的探测，这意味着车辆与背景对比度需要降低到一个很低的水平。

有一种新型的自适伪装系统，它由热屏蔽罩、加热板、电致变色像素3种材料构成，以热屏蔽罩覆盖整个车辆及用不同的贴片(加热板和电致变色器件)来形成整套自适应伪装组件。这种自适应伪装系统适用于干旱地区作战环境下的装甲车辆伪装，用于改善车辆在干旱地区的特征。

2.1.1 热屏蔽罩

热屏蔽罩内层是一种编织而成的三维网格材料。这种材料可以使车辆表面和外基层之间的空气流通，利用空气对流使车辆产生的热量扩散出去达到冷却车辆的目的。编织网眼上覆盖有铝层，它能阻挡朝向车辆的红外辐射能量，并将能量保留在外基层上。外层所选择的则是能与干燥的沙漠环境相兼容的材料：浅褐色着色层聚氯乙烯；该层还能够模仿沙漠沙砂的热行为。热屏蔽罩能耐腐蚀，在恶劣的操作环境条件下具有相当长使用寿命。该热屏蔽罩能使材料尽可能保持低的热惯性，且表面具有最佳的太阳能吸收率，减少乘员的应激热和车辆热特征。图1是安装了热屏蔽罩的豹式坦克。

2.1.2 加热板

热屏蔽罩虽然能有效减少车辆的热特性，但是在红外光谱带，热屏蔽罩因其较低的热辐射特性而显示出比砂砾更低的温度。白天，砂砾存储热量而变得比热屏蔽罩的温度高。而在晴朗的夜晚条件下，热屏蔽罩则体现了寒冷的夜空背景，并显示出一个比砂砾更低的热特征。

为了解决这个问题，调节车辆的热特征，在热屏蔽罩的不同地点安装上薄板状的加热贴片。贴片包括一个粘贴在热屏蔽材料内部且不含散热孔的加热结构；所使用的加热器是由金属合金细导线铺设而成；热扩散结构则将热量传递到表面。图2是增设了加热贴片的车辆红外图。

图1 安装热屏蔽罩的豹式坦克

图2 增设了加热贴片的车辆

2.1.3 电致变色像素

车辆在运动的过程中，背景会发生较复杂的变化，而传统的迷彩只适合于特定的、简单的情况之下使用。目前军事发达国家就借鉴如变色龙、蜥蜴等动物的独特的改变自己皮肤颜色来融入周围的环境的方法来实现车辆的视觉伪装。

该智能伪装系统就是通过电化学装置中材料的氧化或还原导致像素的颜色发生改变实现伪装。它主要基于一种电致变色器件，这种电致变色器件是通过在透明导电涂层玻璃上喷涂共聚物涂层或以高分子凝胶为电解质的PET阳极导电涂层，并用混合塑料/纺织品封装以形成尺寸为 25 cm×25 cm的器件。由于该系统是针对干旱地区的车辆使用，所以主要是黄、绿电致变色像素上，以融入有或没有植被的沙漠中。

2.2 装备应用伪装效果

2.2.1 测试环境及分析软件

观测背景是一片规律分布着暗绿色矮小灌木的深褐色沙场，环境温度总体凉爽，土壤稍湿润，在热红外呈现出一个呈降温状态的背景。对配上自适应伪装系统的和涂上可拆卸的沙漠迷彩涂料的两辆轻型装甲车辆的伪装效果进行了分析。

使用可视化软件和CAMAELEON放射性分析软件对捕获的视觉图像和红外波段图像进行分析。这些软件能够通过图像的特征范围来估算目标对照背景下的“可探测距离”，这个可探测距离是在该检测概率为50%的范围内做出的估计值。

2.2.2 效果

在距参考车辆与自适应伪装车辆0.5 km处以规律分布相似的植被为背景的条件下进行观察，热谱图发现，在上午时加热板的激化(加热板加热)使伪装车辆的检测范围降低了10%，在夜晚伪装车辆在加热板激活的情况下做很小的改进就能使检测范围大幅度降低。

在午后和大约中午两个时间点，分别从约0.5 km处和150 m处观察自适应伪装车辆，通过可见光谱发现，检测范围的百分减少量都是负的，这意味着在这两个实验中观察到的自适应伪装车辆探测距离比参考车辆更远。这是自适应伪装系统基部热屏蔽织物的颜色所导致的结果，这种颜色是比实验环境中通过电致变色器件观察到的砂砾颜色更浅的褐色色调。而深褐色的参考车辆与砂砾颜色更为匹配。从观察中还发现当电致变色器变为绿色时，伪装车辆的性能得到小幅度提高，当器件为绿色时，伪装车辆的检测距离变短。

3 结束语

通过该自适应伪装系统在沙漠环境条件下的一个轻型装甲车辆上的应用分析可以看出，通过热屏蔽罩、加热板和电致变色器件3种构件的配套使用，能建立一个可模糊装甲车辆的轮廓，并减小车辆特征与其背景之间的差异，降低目标在视觉和红外光谱中的醒目性。虽然目前自适应伪装系统的研究和应用尚有很多技术难题需要攻克，但该技术的发展对解决装备全天候、多背景伪装，提高其战场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.

[2] 冯云松,范彬,李亮.动态红外迷彩伪装的机理与实现[J].现代防御技术，2013，41(2)：51-55.

[3] 高凯,李明博.导弹陆基机动发射系统伪装技术研究[J].飞航导弹，2013(3)：42-46.

[4] 张亮,卢新才,谢胜武.外军伪装的创新发展[J].国防，2006(10)：67-70.

[5] 赵培聪.2010年隐身与反隐身技术发展情况[J].现代雷达，2011，33(4)：9-12.

[6] 刘力,仵浩,张成涛.武器装备隐身与反隐身技术发展[J].飞航导弹，2014(4):80-82.

[7] 颜云辉,王展,董德威.军事伪装技术的发展现状与趋势[J].中国机械工程，2012，23(17):2136-2141.

[8] 李佩青,田英,曹嘉峰,等.自适应红外隐身技术研究进展[J].传感器与微系统，2013(10):5-8.

[9] 刘增灿,邓爱明,周学梅,等.目标侦测与伪装技术[J].四川兵工学报，2011，32(4)：30-34.

[10]房凌晖，郑翔玉，蔡宏图，等.坦克装甲车辆防护技术发展研究 [J].四川兵工学报，2014(3):23-26.

(责任编辑 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

陈秦(1974—)，女，高级工程师，主要从事科技情报研究。

10.11809/scbgxb2015.08.003

陈秦.自适应伪装系统及在装甲车辆的应用效果分析[J].四川兵工学报，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