直升机视觉隐身技术的发展缪万波

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1、第二十八届（2012）全国直升机年会论文直升机视觉隐身技术的发展缪万波尹乐孙弘原（北京市通州区陆军航空兵学院机械工程系，北京，101123）摘要：在给出视觉隐身概念的基础上，引出了视觉隐身的原理及相关技术措施，介绍了视觉隐身技术的发展历史。结合直升机特点，重点介绍了直升机视觉隐身技术发展现状，展望了直升机视觉隐身技术的发展前景。关键词：直升机；视觉隐身；变色材料1引言军用直升机由于多为低空飞行，在隐身方面类似于陆军地面武器装备，不仅要高度防止雷达、红外、激光探测设备的探测与监视，而且还要防止常规观瞄装置搜索与瞄准。随着F-117和B-2等隐身飞机的出现，雷达和红外隐身技

2、术都得到了快速的发展，视觉特征成为航空器隐身设计中的主要问题，视觉隐身已成为航空器隐身技术的主攻方向之一。如果说雷达隐身针对的是雷达，视觉隐身针对的就是人的眼睛。像F-117和B-2这样的隐身飞机虽然白天能避开雷达的探测，但它们的黑色伪装很容易被地面观察人员发现。1999年3月27日一架F-117隐身飞机在科索沃白天被塞尔维亚部队击落后，美国军方加大了对视觉隐身技术的研究，并把F-117一直使用的适应执行夜间作战任务的黑色涂装改成灰色涂装，以便昼夜都能执行任务。2觉隐身的原理与措施所谓视觉隐身（也称目视隐身或可见光隐身）就是降低兵器本身的目标特征，使对方的可见光相机、电

3、视摄像机等光学探测、跟踪、瞄准设备和系统不易发现目标的视觉信号。采用视觉隐身的目的就是通过减少目标与背景之间的亮度、色度和运动的对比特征，达到对目标视觉信号的控制，以降低可见光探测系统发现目标的概率[1,2]。在可见光范围内，探测系统的探测效果取决于目标与背景之间的亮度、色度、运动这三个视觉信息参数的对比特征，其中目标与背景之间的亮度比是最重要的因素。目标结构体表面的光反射特别是镜面反射光、发动机的尾喷流和烟迹等，与背景亮度对比差较大，容易使目标被探测和发现。如果目标与背景的亮度相当，则它们之间的色度对比就成为目标的重要可视特征。如果目标与背景之间亮度和色度的对比差别较

4、大，就容易在运动时被探测系统发现。为达到视觉隐身效果，常用的技术措施包括：（1）控制目标的亮度和色度；（2）控制目标照明和发光；（3）改进目标外形的光反射特征；（4）控制目标发动机的尾喷流和烟迹信号；（5）控制目标运动部件的闪光信号[1,3,4]。3视觉隐身技术的发展历史视觉隐身技术最早应用于1943年的美国海军“Yehudi”项目中，研究人员挑选了一架“复仇者”鱼雷轰炸机，在飞机机翼前缘、发动机舱边缘等处布置了10个长条形灯，当灯的亮度调节到与天空亮度相匹配时，降低了飞机与天空的对比度，“复仇者”鱼雷轰炸机在空中实现了隐身，这种技术可以在2~12km1319范围内有效

5、降低飞机的视觉特征。但德国人在潜艇上安装雷达后，这种隐身技术被搁置起来，不为人们所关注。在越南战争中，美国空军曾在F-4上采用类似技术将其被米格-21发现的机率降低了30%[5,6]。从20世纪90年代，法国就倾向于加强视觉隐身材料的研究而放慢了雷达隐身的工作。法国国家科学研究中心和Arcueil技术中心根据法国武装装备总局的合同已研究了三大类变色材料，统称为“X-色变”材料，包括光致色变材料、热致色变材料和电致色变材料等三种。这些材料会根据对其提供的信号或与所在环境的相互作用（主要指温度环境）发光或产生不同的电磁波特性；在未激活状态有某种颜色，在接受激活信息后会变化成

6、其他颜色；其一般应用形式为凝胶体或涂料，可用一定方法以薄层形式敷在结构上[7]。美国波音公司制造的“捕食鸟”隐身验证机，其独创的光致色变材料蒙皮涂料以及进气道周围采取了反阴影设计，使之具有较好的视觉隐身效果[8]。该机无论是在空中还是地面，俯视、仰视还是侧视等各种方位角度以及不同光线条件下，都充分呈现了与周围环境背景色自然和谐的融为一体的颜色，使飞行器在一定距离上很难被目视发现[5,9]。近期对传感器及照明技术的开发表明，有可能革新老的视觉隐身观念。飞利浦电子北美公司的一名工程师曾获得一项专利，既把传感器和发光二极管照明灯嵌入隐身航空器的蒙皮内，当航空器在天空运动时，传

7、感器可测定航空器与天空颜色的对比度，然后调节发光二极管辐射的颜色使之与天空的颜色相匹配，导致观察人员在一定距离内只能看见一个具有微弱色彩反差的物体在空气中移动[6,10]。“左手材料”（“负折射率材料”）的出现给隐身技术带来了新的革命。自然界中的天然物质，其介电常数和磁导率一般为正值，电场、磁场和波矢三者构成右手关系，被称为“右手材料”。而人工合成的“左手材料”，其介电常数和磁导率均为负值，电场、磁场和波矢之间构成左手关系。人之所以能看到物体，是因为该物体阻挡了光线，并将其反射至人眼。理论上，“左手材料”能使被物体阻挡的光线弯曲或“绕着走