陆军地面武器装备隐身涂料的开发应用

       随着军事高新技术的发展 , 侦察和制导使用的电 磁频谱与早期相比已大大扩充 , 有可见光、红外、雷达波等各种侦察和制导手段 , 多波段综合使用是现代军 事领域的一个非常显著的技术特征。而隐身电磁频谱 范围是由军事侦察、监视器材和制导攻击武器的工作 波段决定的。军事侦察和监视又是由空间、航空、地面侦察和监视等组成 ; 其制导攻击方式主要有电视制导、 红外制导和激光制导等。国内外侦察器材在紫外波段工作的有紫外照相器 材 , 在可见光波段工作的有望远镜、光学测距仪等 , 用 可见光显示的光学成像器材有军用电视、微光电视、图 像增强器等 ; 照相器材在可见光波段的有可见光相机及光学成像系统 , 在近红外波段工作的有红外夜视仪和近红外照相系统。其中 ,CCD 光学成像系统是光学波段对陆军地面武器目标威胁最大的侦察系统 , 它具有将侦察获得的信息实时传输能力。在红外波段工作的侦察器材有多光谱波段红外照相器材、红外热像仪和热红外成像系统 ,如新一代的IR -CCD 热红外成像系统等。从文献资料报道来看,用于侦察器材的工作 波段范围 : 紫外波段的波长主要为0. 30～0. 38μm ; 可 见光和近红外波段波长为 0 . 38～0 . 76μm和0 . 76～ 1. 2μm ; 热红外侦波段的工作波长为3～5μm 和8～ 14μm 两个大气窗口。而雷达侦察的工作波长主要有 米波、分米波、厘米波和毫米波等波段。米波、分米波 雷达主要用于警戒雷达 ,对陆军地面武器目标构成威 胁的雷达侦察器材有侦察卫星、侦察收音机及战场监 视器等 ,其工作频率在厘米波段,尤其是在C 和X 二 个波段。此外还有{TodayHot}火控雷达和制导雷达如 Ku 、Ka 和 W 等波段。文中就陆军地面武器装备用迷彩伪装涂 料、红外隐身涂料、雷达吸波涂料等技术的现状、装备 情况和存在的问题进行阐述 ,并对今后隐身涂料及技 术的发展提出一些建设性意见。        1 陆军地面武器装备应用伪装涂料的技术现状和存在问题         陆军地面武器伪装具有一些极为显著的特点 : 一是面临的电磁环境为宽频带和多波段 ; 二是军事目标处于自然背景之下 , 在各个波段均有地物干扰 ; 三是伪装的实质为改变、破坏和歪曲目标的暴露征候 , 并使军事目标与所处背景相融合。因此 , 在对军事目标实施伪装时 , 必须同时考虑各个波段伪装性能的兼容性 , 最低限度也应保证不产生在一个波段具有伪装效果、而在另一个波段反而使目标更暴露的现象。地面伪装的特点在伪装材料及技术研究中必须充分关注。分析地面伪装的电磁频谱范围 , 伪装材料及技术涉及光学、热红外、雷达波以及多波段 4 个领域 , 主要在隐真 ( 如伪装涂料系列、伪装遮障系列 ) 和示假 ( 如假目标中应用 ) 。 陆军地面武器装备的迷彩伪装 , 实质上就是采用多种措施来改变目标表面的光谱特性 , 消除、降低目标与背景光学特征的差别 , 在整个光谱波段 0 . 3 0 ～ 1. 2 μ m , 实现目标表面与背景的 “ 同色同谱 ” , 达到降低目标显著性或歪曲、分割目标外形轮廓的目的。目前所采用的迷彩伪装可分为{HotTag}保护迷彩、仿造迷彩和变形迷彩三类。其中 , 保护迷彩是一种接近于背景颜色的单色迷彩 , 主要用于单一背景的静止或固定装备。仿造迷彩通常是在复杂背景上使用 , 目标表面模仿背景斑点图案 , 并使目标上的斑点成为背景斑点图案的延续部分 , 与自然背景的斑点融为一体。仿造迷彩主要适用于固定目标 ( 如 , 建筑物、永备筑城工事等 ), 也可用于在某处停留时间较长的活动目标 ( 如 , 车辆修理所和其它装备设施 ) 。变形迷彩是多色迷彩的一种 , 既适用于活动目标 , 又可用于固定目标 , 是使用最广泛的一种迷彩伪装技术。 在光学伪装波段 , 国内外已设计定型了很多产品。国外早期典型的涂料产品有美国的醇酸型伪装瓷漆、英国的自干型无光泽伪装涂料、法国的 F1 伪装漆、瑞典的 C5 -350 伪装涂料以及水性的伪装乳胶漆等。随着材料技术的发展 , 美国、英国、加拿大等国家在 80 年代后期又相继研究开发了耐化学战剂的脂肪族聚氨酯伪装涂料。这种伪装涂料是依据迷彩伪装技术的发展 , 对伪装颜色的种类、色度坐标及可见光、近红外亮度因数提出了更合理的分类和要求 , 提高了伪装性能 , 而且涂料的物理机械性能、使用性能也大有提高 , 可以满足防毒剂渗透和易于表面毒剂清洗的要求 , 代表了当今光学迷彩伪装涂料的先进水平。该类光学伪装涂料具有代表性的产品是美国 Hentzen 化学涂料公司生产的耐化学战剂脂肪族聚氨酯涂料。国内早期是硝基伪装磁漆 , 在 70 年代末研制出过氯乙烯迷彩涂料 , 目前仍是陆军地面装备上使用的主要漆种。这种涂料是针对内陆气候设计的 , 由于过氯乙烯树脂在紫外线照射下易分解 , 经自然环境试验表明 , 该迷彩漆在漠河户外贮存 5 年无变化 , 而在海南贮存 6 个月 , 有的甚至 3 个月就开始起泡生锈脱落 , 其涂膜的性能要求较低 , 不能满足我国东南沿海紫外照射强的高温高湿高盐份的三高地域。近几年来国内不少军工单位都在开发聚氨酯迷彩漆的新品种 , 由于存在着工艺及涂装设备上的局限性 , 还未见到这些新产品在现役武器装备上大面积推广应用的报道。         2 陆军地面武器装备应用红外隐身涂料的技术现状和存在的问题         红外探测与制导武器的工作原理是通过接收目标与背景的红外辐射率之差来获取目标的存在 , 其工作波段为 3 ～ 5 μ m 及 8 ～ 14 μ m 的 2 个大气窗口 , 对陆军地面武器来说 , 主要是 8 ～ 14 μ m 红外热像仪的威胁 , 实现红外隐身主要途径是研制具有不同发射率的红外迷彩涂料 , 通过涂层的不同发射率 , 对目标外形进行有效的红外图像分割 , 尽可能地缩小被探测物体与背景之间的表观温度或发射率的差异 , 达到目标与背景相融合的目的。从红外隐身涂料的研究内容来看 , 所采取的技术途径主要有两种 : 即高透明粘接剂和低发射率颜料的研究 , 利用树脂在 8 ～ 14 μ m 的红外大气窗口不含有吸收基团来实现粘接剂本身在红外窗口的低辐射特殊性。用此技术研制的涂料已在个别新型装备上开始试用 , 从试用的结果来看 , 红外隐身涂料存在以下问题。 首先利用高反射率金属铝粉为颜料 , 能够实现涂层的低辐射率性能 , 经红外热像仪测试 , 能达到红外图像分割的效果。但是 , 金属铝粉颜料的着色力强 , 难以制备出与可见光兼容的红外迷彩涂料 , 虽然采用热控制技术 , 能做到三色迷彩 , 但颜色差别较大 , 更谈不上与近红外兼容性能 , 因此无法满足军方对现代武器装备的隐身要求。国内近几年来 , 一些从事基础科学研究的科技工作者 , 也在不断地寻找新的低辐射率颜料。据报道采用掺锡氧化铟、在雷达波吸收剂上用阴极雾化法沉积陶瓷金属和利用二维光栅原理在吸收剂表面沉积金属膜技术等 , 都能使涂层的红外辐射率降低到 0. 2 以下。其次是高透明的粘接剂 , 由于红外隐身涂料作为 面漆 , 要长期接受紫外线照射和大气腐蚀 , 因此对其物理机械性能要求较高 , 从目前应用情况来看 , 红外涂料存在的主要问题是涂层的物理机械性能和附着力偏低 , 所以红外隐身涂料仍处在研制之中。         3 陆军地面武器装备应用雷达隐身涂料的技术现状和存在问题         雷达吸波涂料是一种能够吸收电磁波、降低目标雷达特征信号 , 使其具有难以被发现、识别的功能性材料 , 是实现武器装备雷达隐身的主要途径之一 , 也是对军事设施进行隐身化改造的重要技术措施。它是由吸收剂和粘接剂组成 , 其中 , 吸收剂不仅要在尽可能宽的频带内具有优良的吸波性能 , 而且吸收剂的重量和涂层的厚度应控制在允许的范围内 , 即具有 “ 薄、轻、宽 ” 的特点 , 因此吸收剂是雷达吸波涂料研究的基础。其次是粘接剂 , 它决定了吸波涂层的物理机械性能和施工性能。国外对雷达吸波涂料的研究和应用都非常广泛 , 如美国的 F -117 、 B-2 , 俄罗斯的 T -72 、 T -80 等。国内对吸波涂料的研究起步较晚 , 经过 15 年的发展 , 研制的吸波涂料近几年也在陆军地面武器的新型号上开始应用 , 如 XXX 坦克、 XXX 重弹发射车等。从应用情况来看 , 都存在不少问题 , 其中最主要的是涂层物理机械性能偏低 , 产品单一 , 没有隐身效果验证措施等。        4 结论         由于现代高技术战争实质上是一场信息战争 , 信息的获取和及时传递 , 对作战进程影响重大甚至决定战争结局。因此 , 隐身已成为作战保障的重要组成部分 , 它在现代战争中举足轻重的作用已被大量战争实践所证实 , 越来越引起世人瞩目。在海湾战争和科索沃战争中 , 伊拉克和南斯拉夫采用多种隐身措施对其武器装备、军事设施进行了周密、细致的伪装防护 , 有效地抵御了多国部队的空袭 , 证明了隐身是保存自己、掩盖作战意图和达到战斗突然性的重要手段 , 具有其它军事技术难以替代的作用。根据新时期军事发展战略 , 我军如何在现代和未来高技术战争中提高我军部队、武器装备和军事设施的防护能力及生存能力是伪装发展面临的一个重大课题。隐身技术研究涉及到物质的光学、红外、雷达波、热学和力学等特性研究 , 应用对象的目标特性研究和使用环境的背景特性研究 , 属于多学科交叉的综合性和边沿性研究领域。它的发展一直受到国内外的高度重视 , 研究取得很大突破。针对目前陆军地面武器装备应用隐身涂料存在的问题 , 作者认为应从以下几方面入手 , 加快隐身技术及工程化应用的研究进程。 (1) 研制吸波涂料、红外隐身涂料、迷彩伪装涂料系列化产品 ; (2) 开展多频谱兼容涂料研究 , 以满足涂层多功能化、智能化要求 ; (3) 加强隐身涂料的工程应用研究 , 使涂层物理机械性能达到陆军武器要求 ; ④ 制定适合陆军武器要求的隐身效果评价标准。

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