郑万里,杨萍,闫少强,吴丰轩,燕松
(1. 火箭军工程大学,陕西 西安 710025;2. 中国人民解放军96609 部队,宁夏 银川 750011)
现代高技术战争下,随着侦察监视与精确制导技术的飞速发展与广泛应用,战场情报获取和精确打击能力空前提高,军事目标的生存面临严重威胁,被发现就意味着随时有被摧毁的危险,伪装防护成为应对侦察威胁、提高生存能力的重要前提[1]。
伪装的应用历史悠久,并随着科学技术的进步和战争形态的演变不断发展。从防护机理的角度,伪装技术可以划分为隐身、遮蔽、迷彩、示假等4 类。本文对伪装技术的应用历程进行简要回顾,对各类技术的研究现状进行系统梳理,最后对未来技术的发展趋势进行了预测分析。
《孙子兵法》云:“兵者,诡道也。故能而示之不能,用而示之不用,近而示之远,远而示之近。”这是关于伪装在战争中运用的最早论述。楚汉之争刘邦明修栈道,暗度陈仓,《三国演义》里诸葛亮巧用迷雾、草船借箭等,都表明伪装在战争中发挥了重要作用。冷兵器时代的侦察主要通过登高望远的肉眼观察,侦察距离十分有限,而冷兵器的作用距离更近且杀伤力小,现代科学技术还没有发展,所以在相当长的时期内,伪装主要体现在军事谋略方面,并不注重人员和装备的伪装。
第一次世界大战期间火器装备得到广泛运用,火力覆盖的距离大大增加,武器装备具有了远距离杀伤能力,因此军队开始逐渐重视对人员和装备的伪装,使用最多的伪装方式是迷彩伪装。法军的迷彩伪装是由一名在部队服役的画家提出来的,他用画有迷彩图案的帆布覆盖在大炮上,法国军方采纳了这种做法,并提拔该画家作为伪装工作的主管。德军在其单兵头盔上涂覆亮暗分明的不规则迷彩图案,这样当士兵头部探出战壕时,因其外形被扭曲而不易被对方发现。这一时期的伪装大多是凭着指挥员的经验和灵感实施的,还没有形成系统的理论基础。
第二次世界大战期间,随着航空侦察的广泛应用,侦察威胁越来越严重,各国更加广泛应用了伪装技术,并重视系统地研究伪装技术,从而奠定了伪装学的理论基础。德军成立了迷彩伪装培训中心,专门开展迷彩伪装研究创新和伪装效果评估。在诺曼底登陆战役中,美英联军在英格兰东部加莱地区虚设了“美军第一集团军群”,设置了大量假的坦克、飞机和舰艇,建立了假的无线电网,诱使德军误认为加莱就是美英的登陆地点,成功吸引德军大量兵力,为诺曼底登陆创造了有利条件。
随着航天技术、光电技术、材料技术等的高度发展,现代高技术战争中侦察与伪装的对抗更加激烈,伪装技术的研究应用也更加系统成熟,作用发挥亦更加重要。海湾战争期间,伊拉克对其工事口部、武器库、导弹阵地、各种武器及战略设施等重要目标进行了严密的伪装,还大量设置各种假目标,致使多国部队空袭摧毁的军事设施中超过80%为假目标,美军后来总结认为“伪装是一种有效的武器,关系到战争的成败”。科索沃战争中,北约联军使用了1 000 枚巡航导弹和23 000 枚制导炸弹对前南联盟军队进行打击,但南联盟军85%以上的部队还是保存了下来,靠的也是巧妙严密的伪装。
经过多年的发展,伪装理论已经形成体系,现代军事伪装技术手段较为丰富,从防护机理的角度可以划分为隐身、遮蔽、迷彩、示假等4 类。
隐身技术,是指减小目标的各种可探测特征,使敌方探测设备难以发现的综合性技术,分为外形隐身技术和材料隐身技术[2]。外形隐身技术是优化武器装备的外观结构设计,达到减小外观尺寸、抑制红外辐射、减弱电磁波反射的目的,主要包括装甲车辆小型轻量化、航空发动机内置、车辆排气筒降温结构、战机扁平化多棱面体外观等。比如,美军的F117 战机(图1)、俄军的T14 坦克。材料隐身技术是综合运用具有低发射率、强吸波性的结构材料或涂覆材料,弱化武器装备可探测性信息特征。其中,低发射率材料包括光子晶体、掺杂半导体、相变材料和纳米材料等[3-5],吸波性材料主要有石墨、碳纤维、氮化硅、铁氧体、磁性金属微粒等[6-7]。当前,主要军事强国最新发展的大型装备平台均或多或少运用了隐身材料。
图1 采用隐身技术的美军F117 战机Fig.1 U.S.F117 fighter jet with stealth technology
遮蔽技术,是指在武器装备周围(外表面)搭设(铺设)防探测器材,其中应用最广泛的是伪装网。瑞典的Barracuda 公司从第二次世界大战期间就开始生产伪装器材,美国在攻打伊拉克之前向该公司采购了两万余套超轻型伪装网系统(ultra-light cam⁃ouflage net system,ULCANS),该伪装网具有兼具防光学、红外、雷达侦察的性能;瑞典军工巨头SAAB 公司在2017 年研发的移动伪装系统(mobile camou⁃flage system,MCS)伪装性能更优且更加轻便,被德军采购安装于新型“豹2A7V”主战坦克上(图2);美国Fibrotex 公司于2018 年研发出“超光伪装网络系统”,该系统可以提供持久的防红外和防雷达侦察功能,可用来对士兵、车辆等进行遮蔽伪装[8-9]。我国军用伪装网有65 式、72 式、81 式、84 式、87 式和95 式等型号,最新型号性能也已与国外技术相当。遮蔽技术还包括发烟器材、人造遮障树、民用化篷布顶棚等。
图2 采用遮蔽战术的德军“豹2A7V”坦克Fig.2 German "Leopard 2A7V" tank with cover tactics
迷彩技术,主要是通过在装备表面喷涂颜料,从而达到与背景相融合或者分割目标特性的目的,包括保护迷彩、变形迷彩、数码迷彩3 种[10]。保护迷彩是接近背景基本颜色的单色迷彩,用于伪装处于单调背景下的目标,伪装能力较为有限,目前基本上仅应用于通用车辆。变形迷彩是由几种形状不规则的大斑点组成的多色迷彩,核心技术在于涂料调配和迷彩图案设计,被广泛应用于陆海装备。有研究表明,变形迷彩装备可使直瞄火器射击目标的命中概率降低约1/3,并且不会给机动装备带来任何不便的影响[11-12]。我国建立了包括林地南方型、林地北方型、草原型、荒漠型、雪地型5 种迷彩图案的设计标准[9]。数码迷彩是新型迷彩技术,从20 世纪90 年代随着数字图像技术的普及得以迅速发展,并在21 世纪初陆续被加拿大、美国应用于军事装备伪装,其关键技术在于提取背景的主色和斑块。目前,国内外仍有很多专家对其技术进行研究创新[13-15]。我军现在的作战服装和部分装备也采用了数码迷彩技术(图3)。
图3 采用迷彩技术的我军新型坦克Fig.3 PLA's new tank with camouflage technology
示假技术,一方面是利用仿造的各种武器装备来迷惑敌人,也称为假目标技术。假目标通常在外表涂装特殊材料,可以等效金属材质的发散和吸波效果;内部加装红外发射装置,可以迷惑红外侦察;甚至还在内部安装伪装电动机,用以模拟真实装备上电机的震动效果。美军装备了霍克防空导弹假目标系统、假M6 坦克、假M114 装甲车、假155mm 榴弹炮等,俄军有一支专门构设假目标的部队(第45独立工程伪装团,可以模拟S-300 防空导弹等装备,如图4 所示)。另一方面,可以是将真实军事装备设计得不像军事装备或者像另外一种装备。比如运用集装箱、铁路列车等作为导弹发射平台,或者统一导弹发射车与其他保障车辆的外观[16-17],达到使侦察技术难以发现或辨别的目的。
图4 俄军S-300 防空导弹假目标Fig.4 Russian S-300 air defense missile false target
现代科学技术的发展,尤其是光电技术和材料技术的不断创新,为伪装技术提供了很多新的思路和方法。未来,伪装技术将朝着多频谱兼容、智能自适应、一体化设计的方向发展。
近年来,可见光、红外等传统侦察技术探测水平不断提高,超光谱、激光、雷达等新型侦察技术层出不穷,发展多波段兼容的伪装技术是必然趋势。该技术需要解决的关键问题是,单一材料难以同时具备弱反射、低辐射、强吸波等特性。解决的方法是,研发新型复合材料和设计多层结构。图5 是一种新型多波段复合植被伪装材料的设计[18]。
图5 新型多波段复合植被伪装材料结构示意图Fig.5 Structural diagram of new multiband omposite vegetation camouflage material
现有的伪装方法,大多是将伪装器材与武器装备、军事设施等需要伪装的目标分开来单独设计和使用。伪装防护实施过程需要耗费人力和时间,且会对装备的使用和性能产生影响。未来,伪装技术将与各种高价值目标融为一体,将伪装技术纳入武器装备的研制之中,使武器装备本身就具备伪装能力。将伪装技术与装备进行一体化设计,可以使伪装及战备工序大大简化,提高战时的作战效率。
在实际作战中,武器装备不仅要面临各种类型的侦察威胁,还要适应复杂、多变的战场环境。传统的伪装技术通常在特定的背景下可以有效发挥防护作用,战场环境变化时往往难以达到原有的伪装效果。智能自适应伪装技术具备威胁感知、环境感知和快速转换能力,可以自主判断侦察种类、背景特征信息,快速切换伪装策略,实时与背景相融合[19-20]。
侦察与伪装技术相伴而生,在全天候、多层次、宽波段、高精度的侦察监视威胁下,在未来战场上侦察与伪装的斗争将更加激烈,也是战争胜负的主要因素之一。本文简要回顾了伪装技术的应用历程,系统梳理了隐身、遮蔽、迷彩、示假等伪装技术的研究现状,最后分析指出了未来技术的发展趋势,可以为军事目标伪装的战时运用和相关技术的研究发展提供有益的参考和借鉴。