隐身技术 D0L:10.16338/j.issn.10091319.2016.08.18 飞行器红外隐身技术发展分析 任鹏飞 摘要介撼了红外报测原理和飞行器主曼红外威 红外探测技术利用飞行器等目标与作战背景环境的 胁、红外每射源及红外隐身技术的内与日标，分新了红外 红外辐射信号差异搜索、探测及跟踪目标，其主要 探测技术的发动向，据此指出了飞行器红外隐身新技术 应用形式包括红外搜索跟踪系统(Infrared Sear 的发展方向。 and Track System.IRST、前视红外瞄准吊舱(For 关键词飞行器 红外隐身 红外探测 ward Looking Infrared Pod,FIR)等探测系统，以及 以红外制导导弹为代表的栏截系统。一般而言，飞 引言 行器面临的战场红外威胁环境主要包括来自防御方 自第一次世界大战以来，红外技术经村了六十 的红外搜索跟踪系统的探测威胁和来自红外制导对 多年的快速发展。在此期间，红外辐射理论、红外 空导弹的拦截威胁两部分，影响目标红外探测距离 探测及信号处理技术、红外探测与跟踪系统技术等 和概率的主要因素包括目标辐射、背景环境辐射和 方面都有了很大的进步，从而使得以红外技术为代 防御方红外探测系统性能。 表的光电技术成为世界上的高科技领域之一。根 飞行器主要红外辐射源有三个，分别是发动机 据1900一2002年期间美国空军在战役中的战斗机 热部件、高温燃气喷流和飞行器蒙皮。由于红外辐 损失统计情况，约有44%的战机被红外制导导 射信号在大气传输中存在窗口效应，飞行器的红外 弹击毁。资料表明，在近些年局部战争中，红外制 辐射主要关注3~5um和8-14m两个大气窗口 导的空空导弹与雷达制导的空空导弹相比，击落 波段。飞行器红外隐身技术就是综合应用外形 标的比例高达3：1。由此可见，红外探测与跟踪技 温控、材料等技术手段，消除飞行 术，尤其是红外制导导弹的发展己对空中军东目标 器与背景之间的 辐射信号差异，使飞行器辐射特性尽可能与背景相 带来巨大的威胁，开展飞行器红外隐身技术研 同：当不能消除飞行器和背最之间的辐射差异时 究，具有重要的军事应用 价值 应设法隆低飞行器红外辐射源与背景的对比度，使 本文根据飞行器红外隐身技术的内涵和最终目 红外探测系统无法识别飞行器 对于无法消除的红 标，通过分析国内外红外探测技术的发展动向，指 出飞行器红外隐身新的技术发展方向，为红外隐身 外辐射 则应限制热辐射的方向以增加红外探测 的困难。 技术相关科研人员提供参考。 因此，飞行器红外隐身技术的内涵和最终目标 是，通控制飞行器担度、发射率和钢射信号传输 1红外隐身技术的内涵 方向等方式，控制飞行器可能被探测到的红外特征 任何空中军事目标都具有一定的雷达、红外 声学等目标特性。目前，在役的几乎所有武器探测 信号，降低飞行器与典型作战背景环境在大气窗 系统都以探测跟踪目标的雷达、红外信号为主。 内的红外辐射信号对比度，从而降低飞行器被发 现、识别、跟踪、攻击的距离和概率。 本文20160630收到，任鹏飞系西北工业大学航天学院飞行器设计与工程专业学生 ·86· 飞航导弹2016年第8期 1994-2017China Academic Jour nal Electronic Publishing House.All rights www.cnki.net
隐身技术 DOI: 10． 16338 /j． issn． 1009-1319． 2016． 08． 18 本文 2016-06-30 收到，任鹏飞系西北工业大学航天学院飞行器设计与工程专业学生 飞行器红外隐身技术发展分析 任鹏飞 摘 要 介绍了红外探测原理和飞行器主要红外威 胁、红外辐射源及红外隐身技术的内涵与目标，分析了红外 探测技术的发展动向，据此指出了飞行器红外隐身新技术 的发展方向。 关键词 飞行器 红外隐身 红外探测 引 言 自第二次世界大战以来，红外技术经过了六十 多年的快速发展。在此期间，红外辐射理论、红外 探测及信号处理技术、红外探测与跟踪系统技术等 方面都有了很大的进步，从而使得以红外技术为代 表的光电技术成为世界上的高科技领域之一［1］。根 据 1900—2002 年期间美国空军在战役中的战斗机 损失统计情况［2］，约有 44% 的战机被红外制导导 弹击毁。资料表明，在近些年局部战争中，红外制 导的空空导弹与雷达制导的空空导弹相比，击落目 标的比例高达 3∶ 1。由此可见，红外探测与跟踪技 术，尤其是红外制导导弹的发展已对空中军事目标 带来巨大的威胁［3］，开展飞行器红外隐身技术研 究，具有重要的军事应用价值。 本文根据飞行器红外隐身技术的内涵和最终目 标，通过分析国内外红外探测技术的发展动向，指 出飞行器红外隐身新的技术发展方向，为红外隐身 技术相关科研人员提供参考。 1 红外隐身技术的内涵 任何空中军事目标都具有一定的雷达、红外、 声学等目标特性。目前，在役的几乎所有武器探测 系统都以探测跟踪目标的雷达、红外信号为主［4］。 红外探测技术利用飞行器等目标与作战背景环境的 红外辐射信号差异搜索、探测及跟踪目标，其主要 应用形式包括红外搜索跟踪系统( Infrared Search and Track System，IＲST) 、前视红外瞄准吊舱( Forward Looking Infrared Pod，FLIＲ) 等探测系统，以及 以红外制导导弹为代表的拦截系统。一般而言，飞 行器面临的战场红外威胁环境主要包括来自防御方 的红外搜索跟踪系统的探测威胁和来自红外制导对 空导弹的拦截威胁两部分，影响目标红外探测距离 和概率的主要因素包括目标辐射、背景环境辐射和 防御方红外探测系统性能。 飞行器主要红外辐射源有三个，分别是发动机 热部件、高温燃气喷流和飞行器蒙皮。由于红外辐 射信号在大气传输中存在窗口效应，飞行器的红外 辐射主要关注 3 ～ 5 μm 和 8 ～ 14 μm 两个大气窗口 波段［5］。飞行器红外隐身技术就是综合应用外形、 温控、材料等技术手段，消除飞行器与背景之间的 辐射信号差异，使飞行器辐射特性尽可能与背景相 同; 当不能消除飞行器和背景之间的辐射差异时， 应设法降低飞行器红外辐射源与背景的对比度，使 红外探测系统无法识别飞行器; 对于无法消除的红 外辐射源，则应限制热辐射的方向以增加红外探测 的困难［6］。 因此，飞行器红外隐身技术的内涵和最终目标 是，通过控制飞行器温度、发射率和辐射信号传输 方向等方式，控制飞行器可能被探测到的红外特征 信号，降低飞行器与典型作战背景环境在大气窗口 内的红外辐射信号对比度，从而降低飞行器被发 现、识别、跟踪、攻击的距离和概率［7］。 · 68 · 飞航导弹 2016 年第 8 期
隐身技术 2红外探测技术的发展 段或单波段两种模式工作，经验证，在78K冷却温 早期的红外制导导弹采用陈转扫描调制盘获取 度下截止波长直至11m时，该双色伟平面阵列日 目标辐射信号并滤除背景辐射，易受机载干扰机等 有良好的灵敏度，其中波噪声等效温差为18 红外对抗系统的干扰。圆锥扫描方式抗干扰能力相 长波噪声等效温差为27mK,具有广阔的军事应用 对较强，但所追踪目标容易脱靶。 前景。 随若红外瓷身和红外对抗技术的发展客新 上要求提高红外探测系统的空间分辨率。从最初 的旋转扫描开始，红外探测系统空间滤波经历了 圆锥形扫描、玫瑰机械扫描成像和十字形机械扫 非制冷P 或丰制冷P%Se 描成像，目前已发展到了凝视型焦平面阵列(Star inu下pcal plane array,SFPA)红外成像技术。与村相 械扫描红外成像技术相比，凝捏型焦平面阵列红 外成像技术抗干扰和识别能力更强。目前国外有 代表性的凝视型RST有美国的AN/AAS42IRS 吊舱系统和监视红外搜索与跟踪系统(SRST) 范德音二国知西班牙群合研生制的E下2000机投 2.02.5 303.54.0455.05 被动红外跟院系统（如图1所示）、法国研制的 被长加m 0SF系统等。表1所示为几种典型红外搜索与 图2中红外制导导弹响应波段发展趋势 跟踪系统的统计情况。 随若高分辨率双色/多色住平面旌列红外探测 器的实用化，传统红外隐身技术和红外对抗措施的 有效性正在逐渐削弱，为提高飞行器在体系对抗条 件下的隐身性能和生存性 ,必须针对多波段探测网 胁开展下一代红外隐身和对抗技术及其综合应用研 究。 3 红外隐身新技术发展方向 3.1 全方位多波段红外稳身 图1EF2000战机及其红外搜素跟踪系统 红外隐身技术是针对相应的探测技术发展而米 的。与传统的单波段（单伍）红外探测系统相比，彩 光遭分辨方面，目前的红外探测系统正向长波 波段（彩色）红外探测系统能够对不同波段的辐射 探测和多波段探测发展，中红外探测系统的响应波 特征进行对比分析，从而极大地提高了目标探测和 段己从2-3um、3-4um向4-5m发展（如图 识别能力。随着国外先进红外探测系统探测波段利 所示)，而HgCdTe探测器外延生长技术和高性能 探测灵敏度的扩展，机载双色/多色焦平面阵列红 CMOS读出申路技术的成熟，则使812mm长波 外搜索跟踪系统即将进入实际应用，使得飞行器面 红外探测器在对空导弹上逐渐得到应用。随着材： 临的红外威胁由原来的尾向短波拓展到全向、多波 生长和制造工艺的成熟，双色/多色大幅面红外 段。 因此，未来的飞行器红外隐身技术必须向全方 平面阵列已开始得到应用，美国雷锡思公司视觉系 位、多波段隐身发展 统公司研发的1280×720高清晰红外双色探测系 为提高对付具有红外诱饵等对抗措施的弹道导 统，像素单元尺寸为20um×20um,可以以双波 弹的能力，美国将SM-3动能拦截弹Blok1B的单 飞航导弹2016年第8期 87- 1994-2017China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved. http://www.enki.net
隐身技术 2 红外探测技术的发展 早期的红外制导导弹采用旋转扫描调制盘获取 目标辐射信号并滤除背景辐射，易受机载干扰机等 红外对抗系统的干扰。圆锥扫描方式抗干扰能力相 对较强，但所追踪目标容易脱靶［4］。 随着红外隐身和红外对抗技术的发展，客观 上要求提高红外探测系统的空间分辨率。从最初 的旋转扫描开始，红外探测系统空间滤波经历了 圆锥形扫描、玫瑰机械扫描成像和十字形机械扫 描成像，目前已发展到了凝视型焦平面阵列( Staring Focal Plane Array，SFPA) 红外成像技术。与机 械扫描红外成像技术相比，凝视型焦平面阵列红 外成像技术抗干扰和识别能力更强。目前国外有 代表性的凝视型 IＲST 有美国的 AN /AAS-42 IＲST 吊舱系统和监视红外搜索与跟踪系统( SIＲST) 、 英-德-意三国和西班牙联合研制的 EF-2000 机载 被动红外跟踪系统( 如 图 1 所 示) 、法 国 研 制 的 OSF 系统等［8］。表 1 所示为几种典型红外搜索与 跟踪系统的统计情况。 图 1 EF-2000 战机及其红外搜索跟踪系统 光谱分辨方面，目前的红外探测系统正向长波 探测和多波段探测发展，中红外探测系统的响应波 段已从 2 ～ 3 μm、3 ～ 4 μm 向 4 ～ 5 μm 发展( 如图 2 所示) ，而 HgCdTe 探测器外延生长技术和高性能 CMOS 读出电路技术的成熟，则使 8 ～ 12 μm 长波 红外探测器在对空导弹上逐渐得到应用。随着材料 生长和制造工艺的成熟，双色/多色大幅面红外焦 平面阵列已开始得到应用，美国雷锡恩公司视觉系 统公司研发的 1 280 × 720 高清晰红外双色探测系 统，像素单元尺寸为 20 μm × 20 μm，可以以双波 段或单波段两种模式工作。经验证，在 78 K 冷却温 度下截止波长直至 11 μm 时，该双色焦平面阵列具 有良好的灵敏度，其中波噪声等效温差为 18 mK， 长波噪声等效温差为 27 mK，具有广阔的军事应用 前景［9］。 图 2 中红外制导导弹响应波段发展趋势 随着高分辨率双色/多色焦平面阵列红外探测 器的实用化，传统红外隐身技术和红外对抗措施的 有效性正在逐渐削弱，为提高飞行器在体系对抗条 件下的隐身性能和生存性，必须针对多波段探测威 胁开展下一代红外隐身和对抗技术及其综合应用研 究。 3 红外隐身新技术发展方向 3． 1 全方位多波段红外隐身 红外隐身技术是针对相应的探测技术发展而来 的。与传统的单波段( 单色) 红外探测系统相比，多 波段( 多色) 红外探测系统能够对不同波段的辐射 特征进行对比分析，从而极大地提高了目标探测和 识别能力。随着国外先进红外探测系统探测波段和 探测灵敏度的扩展，机载双色/多色焦平面阵列红 外搜索跟踪系统即将进入实际应用，使得飞行器面 临的红外威胁由原来的尾向短波拓展到全向、多波 段。因此，未来的飞行器红外隐身技术必须向全方 位、多波段隐身发展。 为提高对付具有红外诱饵等对抗措施的弹道导 弹 的能力，美国将SM -3动能拦截弹Block1 B的单 飞航导弹 2016 年第 8 期 · 78 ·
隐身技术 表1几种国外典型红外搜索跟踪系统 利号名称 T作波段/围 拽素草用及面离k用 配梦平台 AN/AAS-42 8-12 時朗天气，飞机迎头185 F44D、F46 SIRST系统 3.4-4.8 20°（方位）×3.2（帕仰，搜索区域为93-278 E2C预警机 8.8=9.2 PIRATE 方位±30°，战斗机迎头74 EF2000 85 0SF系统 1 6000m高空.130探测距离 阵风战斗机 OEpS系较 目标民向探测距离100 拆27 VAMPIR IRST系统 3-5 方位360 第仰-20。 +45°对亚声速掠海飞行导 弹探测距离为16，对超声速导弹的探测距离为2 戴高乐航母 色红外导引头替换为双色长波红外成像导引头【© 种探测平台的探测和拦截威胁，以雷达隐身为主的 由于双波段红外探测系统可通过双色对比测温区分 传统飞行器隐身设计观念已不能适应未来战争的要 目标和诱饵的辐射特征，这一改进措施极大地提高 水 了SM3的栏截榈率 为使飞行墨在未来的立体化组网深剩系统的威 图3所示为F35A装各的AN/AA037机载光 胁下具备全面均衡的隐身性能，同时满足武器平台 电分布式孔径系统(Elect Ontical Distributed An 成本控制要求，飞行器隐身设计应遵循多特征隐身 ture System EODAS 该系统配有6个中波-长 平衡设计原则，使飞行器的雷达、红外 双波段高性能红外探测器，探测器无需转动即可探 见光等目标特征对威胁方的各种重要探测系统呈现 测和跟踪机体周围4T空间内的目标国。AN/AAO 大致相近的被探测距离可。到目前为止，有源及无 37双色红外探测系统使F35A第一次具各了全方 源雷达和红外搜索跟踪系统是对飞行器作用距离最 位红外探测能力和空前的目标识别跟踪能力，极大 远的3种探测系统， 飞行器的隐身设计应针对这3 地提高了其作战效能。 种主要威胁进行平衡设计 此外，为实现飞行器隐身性能与气动性能和换 纵性的匹配，最大限度提高其作战效能，在研究发 机身上有前机上年 展红外隐身技术的同时，还应当注意飞行器隐身性 机身后 能与气动性能、动力性能、操纵性能等重要性能的 机下-可 平衡设计 机身上部-向 图4所示为洛马公司研制的新一代隐身远程反 期导弹AG158C。据称，AGM158C在研生制讨程 中对其隐身性能、探测性能、动力性能和机动性进 机身下部-向道向后 行了平衡设计 ,使导弹具有极高的综合作战性 能 相应地，AGMH58C的雷达、红外、射频隐身性 进行了平衡设计，代表着目前隐身巡航导弹的最高 图3F35装备的AN/AAQ37探测器 设计水平. 3.3红外光诗模拟技术 3.2多特征隐身平衡设计 随着超光谱红外成像设备小型化技术的成熟 随着国外多波段立体化预警探测系统的逐渐完 超光谱红外探测器正逐渐在无人侦察机和预警机 善，飞行器面临着雷达、红外、射频、可见光等多 得到装备部署。由于超光谱红外探测器可根据目标 ·88· 飞航导弹2016年第8期 1994-2017China Academic al Electronic Publishing House All rights ve www.cnki.ne
隐身技术 表 1 几种国外典型红外搜索跟踪系统 型号名称 工作波段/μm 搜索范围及距离/ km 配装平台 AN/AAS-42 8 ～ 12 晴朗天气，飞机迎头 185 F-14D、F-16 SIＲST 系统 3． 4 ～ 4． 8 8． 8 ～ 9． 2 20°( 方位) × 3． 2°( 俯仰) ，搜索区域为 93 ～ 278 E-2C 预警机 PIＲATE 3 ～ 5 8 ～ 11 方位 ± 30°，战斗机迎头 74 EF-2000 OSF 系统 3 ～ 5 8 ～ 12 6 000 m 高空，130 探测距离 阵风战斗机 OEPS 系统 3 ～ 5 目标尾向探测距离 100 苏-27 VAMPIＲ IＲST 系统 3 ～ 5 8 ～ 12 方位 360°，俯仰 － 20° ～ + 45°对亚声速掠海飞行导 弹探测距离为 16，对超声速导弹的探测距离为 27 戴高乐航母 色红外导引头替换为双色长波红外成像导引头［10］， 由于双波段红外探测系统可通过双色对比测温区分 目标和诱饵的辐射特征，这一改进措施极大地提高 了 SM-3 的拦截概率［11］。 图 3 所示为 F-35A 装备的 AN /AAQ-37 机载光 电分布式孔径系统( Electro-Optical Distributed Aperture System，EODAS) ，该系统配有 6 个中波-长波 双波段高性能红外探测器，探测器无需转动即可探 测和跟踪机体周围 4π 空间内的目标［12］。AN /AAQ- 37 双色红外探测系统使 F-35A 第一次具备了全方 位红外探测能力和空前的目标识别跟踪能力，极大 地提高了其作战效能。 图 3 F-35 装备的 AN/AAQ-37 探测器 3． 2 多特征隐身平衡设计 随着国外多波段立体化预警探测系统的逐渐完 善，飞行器面临着雷达、红外、射频、可见光等多 种探测平台的探测和拦截威胁，以雷达隐身为主的 传统飞行器隐身设计观念已不能适应未来战争的要 求。 为使飞行器在未来的立体化组网探测系统的威 胁下具备全面均衡的隐身性能，同时满足武器平台 成本控制要求，飞行器隐身设计应遵循多特征隐身 平衡设计原则，使飞行器的雷达、红外、射频、可 见光等目标特征对威胁方的各种重要探测系统呈现 大致相近的被探测距离［7］。到目前为止，有源及无 源雷达和红外搜索跟踪系统是对飞行器作用距离最 远的 3 种探测系统，飞行器的隐身设计应针对这 3 种主要威胁进行平衡设计。 此外，为实现飞行器隐身性能与气动性能和操 纵性的匹配，最大限度提高其作战效能，在研究发 展红外隐身技术的同时，还应当注意飞行器隐身性 能与气动性能、动力性能、操纵性能等重要性能的 平衡设计。 图 4 所示为洛马公司研制的新一代隐身远程反 舰导弹 AGM-158C。据称，AGM-158C 在研制过程 中对其隐身性能、探测性能、动力性能和机动性进 行了平衡设计，使导弹具有极高的综合作战性能。 相应地，AGM-158C 的雷达、红外、射频隐身性能 进行了平衡设计，代表着目前隐身巡航导弹的最高 设计水平。 3． 3 红外光谱模拟技术 随着超光谱红外成像设备小型化技术的成熟， 超光谱红外探测器正逐渐在无人侦察机和预警机上 得到装备部署。由于超光谱红外探测器可根据目标 · 88 · 飞航导弹 2016 年第 8 期
隐身技术 可知，该材料在近红外波段的反射光谱曲线与背景 植被的相似度在95%以上，因此，其红外钢射特征 与试验背景环境实现了高度融合 16:01 20:6 图4AGMH58C隐身导弹 司不同时段的红外热像图 与背景的辐射光谱差异进行目标甄别，为应对未来 的超光谱红外探测威胁，使飞行器与作战背景环境 的辐射光谱高度融合 ,下 代高隐身飞行器必须月 上边界 备红外光诺模拟技术。 美军光语通道 建立作战背景环墙的光谱辐射特性数据库是开 展飞行器红外光谱模拟技术研究的基础。国外早在 20世纪70年代就开展了典型日标与背景的光学特 下边 性理论计算与建模研究， 同时 展 目标的光学 射、散射特性研究工作，美国在20世纪70年代就 己建立典型目标与背量的光学特性数据库，进入80 年代，美国建立了外军典型目标与背景的光学特性 数据库，提供了红外探测系统等光电武器装各研制 0 200 仿真用的目标与环境光学特性理论模型。90年代 波长/m 国外目标与环境光学特性研究的重点转向紫外 b野外光进仪检测结果 见光、红外多波段特性研究，以及复杂战场环境下 图5近红外波段光谱模拟材科性能 红外图像特征和光善特征的提取与应用可， 随着机载超光谱红外探测系统进入工程应用吲 3.4 红外稳身与对抗综合设计 段，以及星载红外高光谱探测器探测距离和分辨率 随着双色/多色焦平面阵列红外探测器和超光 的进一步提高，红外探测系统的识别能力和抗干扰 进红外探测系统逐步实用化，当前飞行器采用的红 能力进一步提高，通过红外图像特征和光谱特征识 外抑制措施已达到极限状态，从飞行器成本、隐身 别技术，先进红外探测系统可通过飞行器红外图像 性能和生存性等多方面考虑，应当采取相应的红外 轮廓、不同波段的光谱辐射特征识别 同的武器装 对抗措施，通过红外隐身与红外对抗的综合应用 备。为有效对抗超光谱红外探测识别技术，必须升 提高飞行器在复杂作战环境下的生存性。 展复杂背景环境下的辐射光谱模拟技术研究，使武 红外对抗系统主要包括弦外红外诱饵和机载干 器装备的光谱辐射信号与作战环境尽可能融合，提 扰机。由于烟火照明弹等传统红外诱饵的辐射光谱 高其隐身性能和生存力 与被保护目标不同（如图6所示），现代多波段红外 图5所示为中国科学技术大学叶宏课题组开发 制导导弹可通过光谱识别有效区分真实目标和诱饵 的基于仿生原理的光谱模拟材料，在绿色植被背景 目标。为有效对抗未来的双色/多色红外探测威胁， 下的近红外波段热像图和野外光谱检测结果。由图 下一代红外诱饵应当能够模拟典型飞行器红外辐射 飞航导弹2016年第8期 89 1994-2017China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.ne
隐身技术 图 4 AGM-158C 隐身导弹 与背景的辐射光谱差异进行目标甄别，为应对未来 的超光谱红外探测威胁，使飞行器与作战背景环境 的辐射光谱高度融合，下一代高隐身飞行器必须具 备红外光谱模拟技术。 建立作战背景环境的光谱辐射特性数据库是开 展飞行器红外光谱模拟技术研究的基础。国外早在 20 世纪 70 年代就开展了典型目标与背景的光学特 性理论计算与建模研究，同时开展了目标的光学辐 射、散射特性研究工作，美国在 20 世纪 70 年代就 已建立典型目标与背景的光学特性数据库。进入 80 年代，美国建立了外军典型目标与背景的光学特性 数据库，提供了红外探测系统等光电武器装备研制 仿真用的目标与环境光学特性理论模型。90 年代， 国外目标与环境光学特性研究的重点转向紫外、可 见光、红外多波段特性研究，以及复杂战场环境下 红外图像特征和光谱特征的提取与应用［13］。 随着机载超光谱红外探测系统进入工程应用阶 段，以及星载红外高光谱探测器探测距离和分辨率 的进一步提高，红外探测系统的识别能力和抗干扰 能力进一步提高，通过红外图像特征和光谱特征识 别技术，先进红外探测系统可通过飞行器红外图像 轮廓、不同波段的光谱辐射特征识别不同的武器装 备。为有效对抗超光谱红外探测识别技术，必须开 展复杂背景环境下的辐射光谱模拟技术研究，使武 器装备的光谱辐射信号与作战环境尽可能融合，提 高其隐身性能和生存力。 图 5 所示为中国科学技术大学叶宏课题组开发 的基于仿生原理的光谱模拟材料，在绿色植被背景 下的近红外波段热像图和野外光谱检测结果。由图 可知，该材料在近红外波段的反射光谱曲线与背景 植被的相似度在 95% 以上，因此，其红外辐射特征 与试验背景环境实现了高度融合。 a) 不同时段的红外热像图 b) 野外光谱仪检测结果 图 5 近红外波段光谱模拟材料性能 3． 4 红外隐身与对抗综合设计 随着双色/多色焦平面阵列红外探测器和超光 谱红外探测系统逐步实用化，当前飞行器采用的红 外抑制措施已达到极限状态，从飞行器成本、隐身 性能和生存性等多方面考虑，应当采取相应的红外 对抗措施，通过红外隐身与红外对抗的综合应用， 提高飞行器在复杂作战环境下的生存性。 红外对抗系统主要包括弦外红外诱饵和机载干 扰机。由于烟火照明弹等传统红外诱饵的辐射光谱 与被保护目标不同( 如图 6 所示) ，现代多波段红外 制导导弹可通过光谱识别有效区分真实目标和诱饵 目标。为有效对抗未来的双色/多色红外探测威胁， 下一代红外诱饵应当能够模拟典型飞行器红外辐射 飞航导弹 2016 年第 8 期 · 98 ·
隐身技术 参考文献 []王义玉.红外探测器.北京：兵器工业出版社，1993 [2]Haulman D L USAF manned aircraft combat losses 19902002.AD-A434084 飞行器热部件光 [3]Rao CA.Mahulikar S P.Integrated review of stealth 2002 )徐南菜，卡南华，红外辐射与制导北京：国防工业 波长um 出版社，1997 图6典型飞行器和红外诱饵的辐射光谱 5]张建奇，方小平.红外物理，西安：西安电子科技大 学出版社.2004 [6]李喜喜。飞行器排气系统气动和红外隐身一体化设计 光谱。 研究。北京：北京航空航天大学学位论文，2013 ]桑建华.飞行器隐身技术北京：航空工业出版社 4结束语 2013 综上所述，随着双色/多色红外探测器和超光 [8]White ]R.Aircraft infrared 谱红外探测系统的逐步列装，以及国外全方位立体 nd DA566304 化组网预警探测系统的逐步完善，飞行器面临的红 [9] 外探测和拦截威胁日益严峻，从而对红外隐身技术 011 发展方向提出了新的要求。为确保飞行器在未来战 [0]宫朝霞，邢娅，文苏丽.美国计划在收洲部岩陆基 SM3拦截导弹.飞航导弹，2010(5) 场环境下的隐身性能和高生存率，有必要对全方位 [1】王文博，王英瑞。红外双波段点目标双色比分析与 多波段红外隐身技术、多特征隐身平衡设计技术， 处理.红外与激光工程，2015 红外光谱模拟技术、红外隐身与对抗综合设计技术 [12]Von Finn.Denny.F35 Lightning.Bell Wether Media. 等新技术方向开展预先研究，为高隐身武器装备积 2013 累技术基础。 13]姚连兴，仇维礼，王福恒。日标和环境的光学特性 北京：宇航出版社，1995 90 飞就导弹2016年第8期 1994-2017 China academie lournal electronic publishing House all rights rese http://www.cnki.net
隐身技术 图 6 典型飞行器和红外诱饵的辐射光谱 光谱。 4 结束语 综上所述，随着双色/多色红外探测器和超光 谱红外探测系统的逐步列装，以及国外全方位立体 化组网预警探测系统的逐步完善，飞行器面临的红 外探测和拦截威胁日益严峻，从而对红外隐身技术 发展方向提出了新的要求。为确保飞行器在未来战 场环境下的隐身性能和高生存率，有必要对全方位 多波段红外隐身技术、多特征隐身平衡设计技术、 红外光谱模拟技术、红外隐身与对抗综合设计技术 等新技术方向开展预先研究，为高隐身武器装备积 累技术基础。 参考文献 ［1］ 王义玉． 红外探测器． 北京: 兵器工业出版社，1993 ［2］ Haulman D L． USAF manned aircraft combat losses 1990-2002． AD-A434084 ［3］ Ｒao G A，Mahulikar S P． Integrated review of stealth technology and its role in airpower． Aeronautical Journal， 2002 ［4］ 徐南荣，卞南华． 红外辐射与制导． 北京: 国防工业 出版社，1997 ［5］ 张建奇，方小平． 红外物理． 西安: 西安电子科技大 学出版社，2004 ［6］ 李喜喜． 飞行器排气系统气动和红外隐身一体化设计 研究． 北京: 北京航空航天大学学位论文，2013 ［7］ 桑建华． 飞行器隐身技术． 北京: 航空工业出版社， 2013 ［8］ White J Ｒ． Aircraft infrared principles，signatures， threats，and countermeasure． ADA 566304 ［9］ Antoni Ｒogalski． Infrared detectors 2rd． CＲC Press， 2011 ［10］ 宫朝霞，邢娅，文苏丽． 美国计划在欧洲部署陆基 SM-3 拦截导弹． 飞航导弹，2010( 5) ［11］ 王文博，王英瑞． 红外双波段点目标双色比分析与 处理． 红外与激光工程，2015 ［12］ Von Finn，Denny． F-35 Lightning ． Bell Wether Media， 2013 ［13］ 姚连兴，仇维礼，王福恒． 目标和环境的光学特性． 北京: 宇航出版社，1995 · 09 · 飞航导弹 2016 年第 8 期