Инфракрасная подпись - Infrared signature

Инфракрасная сигнатура , используемая учеными в области обороны и военными , представляет собой появление объектов для инфракрасных датчиков . Инфракрасной подписи зависит от многих факторов, в том числе формы и размеров объекта, температуры и излучательной способности , отражение внешних источников ( пепельного , солнечный свет , skyshine ) от поверхности объекта, фон , на котором она рассматривается и диапазона длин волн из датчик обнаружения. Таким образом, не существует всеобъемлющего определения инфракрасной сигнатуры или каких-либо тривиальных средств ее измерения. Например, инфракрасная сигнатура грузовика на фоне поля будет значительно меняться в зависимости от погоды, времени суток и нагрузки двигателя.

Двумя довольно удачными примерами определения инфракрасной сигнатуры объекта являются определения видимой разницы температур на датчике и интенсивности контрастного излучения (CRI).

Видимая разница температур

Метод определения видимой разности температур для определения инфракрасной сигнатуры дает физическую разность температур (например, в градусах Кельвина ) между интересующим объектом и непосредственным фоном, если зарегистрированные значения яркости были измерены от источников абсолютно черного тела . Проблемы с этим методом включают различия в яркости по всему объекту или непосредственному фону, а также конечный размер пикселей детектора. Значение является сложной функцией диапазона, времени, аспекта и т. Д.

Контрастная яркость

Метод определения интенсивности инфракрасного излучения для определения инфракрасной сигнатуры заключается в том, чтобы взять разницу в средней яркости объекта и непосредственного фона и умножить ее на площадь проецирования объекта. Опять же, значение CRI будет зависеть от многих факторов.

Коммерческое программное обеспечение

На этапе проектирования часто бывает желательно использовать компьютер для прогнозирования инфракрасной сигнатуры до изготовления реального объекта. Многие итерации этого процесса прогнозирования могут быть выполнены за короткое время с небольшими затратами, тогда как использование диапазона измерений часто требует много времени, дорого и подвержено ошибкам.

Ряд компаний, занимающихся разработкой программного обеспечения, создали пакеты программного обеспечения для прогнозирования подписи через инфракрасный порт. Обычно для этого требуется интересующая модель САПР плюс большой набор параметров для описания конкретной тепловой среды, внутренних температур платформы и тепловых свойств строительных материалов. Затем программное обеспечение решает набор тепловых уравнений через границы и для распространения электромагнитного излучения в указанном инфракрасном диапазоне волн. Первичный результат - это мера инфракрасной сигнатуры, хотя обычно может быть задана температура поверхности (поскольку ее обычно нужно рассчитать для получения предсказания инфракрасной сигнатуры), а также визуальные представления того, как сцена может выглядеть для различных инфракрасных детекторов изображения.

Модели прогнозирования инфракрасной сигнатуры очень трудно проверить, за исключением простых случаев, из-за сложности моделирования сложной среды. Как анализ чувствительности этого типа программного обеспечения, так и экспериментальные измерения показали, что небольшие изменения погоды могут существенно повлиять на результаты. Таким образом, существуют ограничения на то, что может быть достигнуто путем моделирования проблемы инфракрасного излучения, и иногда необходимы эксперименты для достижения точного знания природы физического существования объекта в инфракрасных диапазонах волн.

Инфракрасный стелс

Инфракрасная стелс - это область стелс-технологий, направленная на уменьшение инфракрасных сигнатур. Это снижает уязвимость платформы для оружия с инфракрасным наведением и инфракрасных датчиков наблюдения и, таким образом, увеличивает общую живучесть платформы. Инфракрасная невидимость особенно применима к военным самолетам из-за обнаруживаемых двигателей и шлейфов от самолетов, не являющихся невидимыми, но она также применима к военным вертолетам, боевым кораблям, наземным транспортным средствам и спешенным солдатам.

Военная цель изучения инфракрасных сигнатур - понять вероятные инфракрасные сигнатуры угроз (и разработать оборудование, необходимое для их обнаружения) и уменьшить инфракрасную сигнатуру собственных средств до датчиков угроз. На практике это может означать оснащение военного корабля датчиками для обнаружения выхлопных газов приближающихся противокорабельных ракет, а также наличие инфракрасной сигнатуры ниже порога обнаружения инфракрасного датчика, направляющего ракету.

Выхлопной шлейф вносит значительный вклад в инфракрасную сигнатуру. Одним из способов уменьшения ИК-сигнатуры является наличие некруглой выхлопной трубы (в форме щели) для минимизации объема поперечного сечения выхлопных газов и максимального смешивания горячих выхлопных газов с холодным окружающим воздухом (см. Lockheed F-117 Nighthawk). Часто для ускорения этого процесса в выхлопной поток намеренно вводят холодный воздух (см. Ryan AQM-91 Firefly и Northrop Grumman B-2 Spirit ). Иногда выхлопная струя выпускается над поверхностью крыла, чтобы защитить ее от наблюдателей внизу, как в Lockheed F-117 Nighthawk и нездоровом Fairchild Republic A-10 Thunderbolt II . Для достижения инфракрасной скрытности , то отходящий газ охлаждается до температуры , где самые яркие длины волн излучает которые поглощаются в атмосфере двуокиси углерода и пары воды , что значительно сокращает ИК видимости выхлопной струи. Другой способ снизить температуру выхлопных газов - это обеспечить циркуляцию охлаждающей жидкости, такой как топливо, внутри выхлопной трубы, где топливные баки служат радиаторами, охлаждаемыми потоком воздуха вдоль крыльев.

Наземный бой включает в себя использование как активных, так и пассивных инфракрасных датчиков, поэтому документ с требованиями к униформе наземного боя USMC определяет стандарты качества инфракрасного отражения.

использованная литература

  1. ^ Mahulikar, ИП, Potnuru, СК, & Kolhe, PS: (2007) "Аналитическая оценка телесного углаподвиден комплекс хорошо разрешенных поверхностей для исследований инфракрасного обнаружения", Прикладная оптика ., V 46 (22) , стр 4991-. 4998.
  2. ^ Mahulikar, ИП, Сане, SK, Gaitonde, ООН, и Marathe AG: (2001) "Численные исследования инфракрасных уровней подписных полного самолета", аэронавтики Journal , д. 105 (1046) , стр 185-192..
  3. ^ Mahulikar, ИП, Potnuru, СК, & Рао, Джорджия: (2009) Изучение солнечного света, skyshine и пепельного для самолетов инфракрасного обнаружения, журнал Оптическая система A: Pure & Applied Optics ., V 11 (4) , нет. 045703.
  4. ^ Рао, Г.А., & Mahulikar, ИП: (2005) "Влияние атмосферной передачи и излучения на авиационных инфракрасных подписей", AIAA Journal воздушных судов , т. 42 (4) , стр. 1046-1054.
  5. ^ Mahulikar, ИП, Sonawane, HR, и Рао, GA: (2007) "Инфракрасные подписные исследования аэрокосмических аппаратов", Прогресс в области аэрокосмических наук , ст. 43 (7-8) , стр 218-245..
  6. ^ Рао, GA, и Mahulikar, ИП: (2005) "Новый критерий для авиационной восприимчивости к ИК ГСН ракет", аэрокосмической науки и технологии , v. 9 (8) , стр 701-712..
  7. ^ Mahulikar, ИП, Kolhe, PS & Рао, Джорджия: (2005) "предсказание температуры кожи самолет хвостовой части фюзеляжа с многорежимной тепловой моделью", AIAA Journal теплофизики и теплообмена , т. 19 (1) , стр. 114-124.
  8. ^ Mahulikar, ИП, Рао, GA, Сане, SK, и Marathe, AG: (2005) "Летательный кичиться инфракрасную сигнатуру в режиме nonafterburning", ãîäà журнал теплофизики и теплообмена , т. 19 (3) , стр 413-. 415.
  9. ^ Mahulikar, ИП, Прасад, HSS, и Potnuru, SK: (2008) "Инфракрасная подавление сигнатура вертолетного двигателя каналаоснове` скрадывают и camouflage`", AIAA журнал Propulsion & Мощность , v. 24 (3) , стр. 613-618.
  10. ^ [1] Оптическая война - Новые рубежи
  11. ^ Поддержка GAO-10-669R Warfighter

Смотрите также