伪装网是军事上用来遮蔽特定目标以降低目标可侦察性的织物,能使敌方对我方目标的形状、大小、位置产生误判,最大程度地保存我方实力。目前伪装网常利用电磁学、光学、热学、声学等技术方法来实现某种消除、降低、歪曲功能,或模仿目标与背景之间在外观和波普性质等方面的差别[1,2]。

1、伪装网的发展

1.1可见光伪装

可见光伪装即在目标表面涂敷一些与背景相近的颜色或图案来达到隐身的效果。如二战时苏伊士运河因运河沿岸装置了足够多的探照灯,形成了强烈的光屏,使德军飞行员无法定位苏伊士运河的准确位置;1941年英国士兵在北非沙漠中第一次做出沙漠伪装网,也属于可见光伪装。目前可用光谱成像伪装干扰效果的相关函数来分析伪装效果,也可用光谱偏振探测对伪装网进行识别[3,4]。

1.2雷达红外伪装

二战后随着雷达及红外侦察技术的发展,可见光伪装逐渐无法满足实战需要,目前最先进的热像仪的热分辨力能够达到0.1℃,空间分辨力能够达到0.1mrad[5],可用红外偏振成像和基于双调制的反伪装目标探测系统对伪装目标进行识别[6,7],也可用四叉树分解方法对伪装网的热红外隐身性能进行评价[8]。

1.3毫米波伪装

随着人们对雷达技术研究的深入,其工作波段已从分米波、厘米波进化到了毫米波,雷达探测性能的提高,迫使伪装技术也需要相应发展。目前已可通过多波段多极化SAR图像融合的方法来检测伪装网遮蔽目标的性能[9]。

2、伪装网的研究现状

现代军事伪装网具有对抗可见光侦察,对抗热红外侦察和雷达侦察等特征,伪装网材质轻、涂层黏结性好、强力大,便于拼接和架设[10]。对两栖类的武器如两栖装甲车对抗红外制导的伪装,在目标或伪装网表面涂敷低发射率涂料,以改变目标辐射温度,达到红外隐身的目的[11]。总体上从各国伪装网发展现状来看,它们都采用了高强度的基网材料,用经久耐用的合成材料聚醋、聚酞胺或聚醋编织物、聚醋纤维和不锈钢纤维混合纺织而成;其撑持材料大多为聚酞胺或掺金属纤维的聚醋编织物,编织物外表面可复合一层聚合物阻燃膜,在其外面可涂覆伪装漆[12]。

2.1材料

(1)用无机颜料(如铬酸盐、氧化铁、三氧化铬、氧化锌、二氧化钛和炭黑等)和有机颜料(如花四酸配衍生物和偶氮化合物等)配置出与自然背景一致的光谱反射曲线和色调的组合颜料,通过高压喷涂的方法将颜料喷在伪装网草丛上面,可以形成均质密布的可见光及近红外涂层。用羰基铁粉与镍粉、炭黑、石墨、碳化硅、树脂等复合构成的改性羰基铁粉吸波材料制成的复合羰基铁粉吸波涂层,可以实现较宽的雷达吸波吸收频带。

(2)瑞典萨伯公司制造的“移动性伪装系统”(MCS),可对行进的车辆、坦克进行伪装。主要由麻织物内粘贴切割型聚合体薄膜构成,当车辆静止不动时会形成一种具有自然形态的三维表面质感[13]。

(3)瑞典巴拉居达公司于1986年研制成功的热红外伪装网,由里层热毡和外层热网组成,在光谱、热红外波段上具有优良的伪装性能[14]。

(4)如图1所示,新型伪装器材采用4层结构:顶、底层为0.46mm化纤纺织布,由高强度化纤纺织材料制成;中间选用4cm厚多孔保温材料植物秸秆在其上选用0.11mm单面铝箔纸,阻止伪装目标的红外辐射向周围环境散发;再用具有低红外辐射率的无铝面,减少伪装目标与周围环境的红外辐射发射率。外层采用铁粉和石墨粉组成复合吸波材料吸收雷达波[15]。

图1新型伪装器材结构

(5)对雪地环境要采用特殊材料。如纳米二氧化硅粒子对紫外光具有良好的反射性能,当色浆中纳米二氧化硅分子的质量分数为10%,SOF-APF型黏合剂的质量分数为5%时,经过涂料印花工艺印制的伪装网的紫外反射率可达到90%以上,紫外透过率小于5%,UPF值大于300,具有雪地伪装和紫外防护功能[16]。

(6)对林地环境可用超吸水性控温绿色材料制成伪装网。如图2所示,表面伪装涂层的主要成分为水性伪装色浆和透气成膜材料等,可模拟植物光谱反射特性;其支撑网眼布为高强度涤纶纺织品,模拟植物叶片中的叶脉;超吸水材料保护层为具有保护功能的透气、透水膜,用以模拟植物叶片的上、下表皮结构[17]。

图2超吸水性控温绿色伪装织物结构

(7)双面涂印阻燃伪装网。为了满足伪装网对面料强度及质量的要求,采用高强涤纶长丝由喷水织机织成井字平格,坯布经精炼退浆处理后以有效门幅150mm定形,基布重量不超过100g/m2。这种结构既能提高伪装网面料的拉伸断裂强力,又能减轻伪装网的重量,便于人工架设和运输[18]。

(8)传统的用硫溶胶和橄榄绿染色得到的背景色仅在白天能满足伪装要求。而新型伪装网以活性橄榄为原料采用连续垫汽固色法和垫热固色法,其染色得到的背景色既能在光谱可见区也能在光谱红外区进行伪装[19]。

2.2结构

(1)伪装网的结构包括平板型和草型三维结构,采用草型三维结构的伪装网可实现在与平板结构相同涂层条件下,达到更好的吸波效果,雷达吸波带宽可达16GHz,最大可达到30GHz[20]。

(2)为改善伪装网的吸波性能,可对伪装网基体表面进行处理及进行表面结构设计。如在一定的基片上,先采用化学镀方法对基体外表面进行处理,然后使用金属微粉与环氧树脂通过喷涂工艺制备吸波涂层,最后通过剪裁工艺达到所需伪装网的多种结构,包括平板、锥体和丛林式结构[2]。平板结构见图3。

图3平板涂层结构

(3)南非ALNET公司研制的ALNET伪装网在各种气候条件下,对长短波段皆可提供有效的隐身防护。它由一种基础尼龙网构成,伪装材料被永久性地固定在上面。该伪装材料由一种抗收缩、UV稳定的布纹聚酰胺构成,其上均匀地涂上阻燃PVC及一层无光涂层。其材料被制成叶片状且外观样式不重复,被钢夹固定在基础网上。每一根绳子的直径为2.5mm,抗断强度为2058N,在2.5mm尼龙绳的周围每隔一段距离均匀放置钢环,通过钢夹相连接固定在一个脱钩绳上。绳子可将两个或更多的网连在一起,其拉断强度超过2940N。这些尼龙网构件、绳子及整个网全部被放入耐火、防水、耐蚀、阻燃的涂料中完全浸渍[1]。

(4)俄罗斯的MKT-3JI标准伪装网用于武器装备和军事技术器材的春夏植被隐蔽,有效防止敌方光学仪器的侦察。该伪装网的每一个伪装蒙布由尺寸3m×6m的6块可互换标准构件组成,蒙布的基本构件是网眼尺寸为5cm×5cm的卡普纶网。两条浅绿或深绿色聚乙烯带条交织到每一个网眼上,由深绿色带条形成一个个不规则形状的色斑[1]。

(5)超吸水性控温绿色材料由4层复合,表层为具有粗糙表面的透明防水材料,第二层为包封叶绿素的高隔氧材料薄膜,第三层为封装水的高隔水材料袋,底层为具有疏松多孔结构的材料。利用穿刺工艺在网眼布上附着疏松的长、细纤维并进行亲水性处理,采用化学聚合方法在纤维表面聚合超吸水树脂以模拟植物叶片的叶肉结构;用支撑网眼布模拟植物叶片中的叶脉,用超吸水材料保护层模拟植物叶片的上、下表皮结构,再在表面进行伪装涂层[17]。

(6)双面涂印阻燃伪装网的近红外线反射率可与其背景基调相适应,有以下三种:(1)林地型伪装网。正面使用南方春夏茂盛的植被背景伪装网面,涂印深绿色、中绿色、黄绿色和黄土色4种颜色组成的斑点;反面使用秋冬植被落叶的林地背景伪装网面,涂印深绿色、中绿色、黄土色和褐土色4种颜色组成的斑点。(2)荒漠型伪装网。正面使用沙漠或黄土高原少植被场景伪装网面,涂印浅沙色、沙土色、褐土色、黄土色4种颜色组成的斑点;反面使用戈壁滩地貌伪装网面,涂印浅沙色、沙土色、黑石色和深绿色4种颜色组成的斑点。(3)雪地型伪装网。正面使用完全积雪伪装网面,全面涂印白色;反面使用部分积雪伪装网面,涂印白色、黄土色两种颜色的斑点[18]。其阻燃性能见表1。

表1三种伪装网的阻燃性能

(7)如图4所示,红外和可见光兼容伪装网最外层的光学伪装涂层,可见光反射率和近红外波段反射率较高,可对抗可见光和近红外侦察系统的检测;红外功能涂层具有较低的发射率,可抑制伪装目标的热辐射。

图4红外和可见光兼容伪装网结构

2.3功能

(1)通过化学镀的方法对基体表面进行处理,具有镀层孔隙率低,耐氧化性强;镀层硬度高,耐磨性好等特点[2]。

(2)瑞典巴拉居达公司于1996年开发的多波段超轻型伪装网,采用了新型吸收原理和超轻型构造,具有良好的宽波段雷达吸收与衰减性能,衰减达80%-90%,且能提供充分的热红外防护,热传递特性≤20%。该网具有三维表面结构,使光学和雷达伪装性能达到最佳化[14]。

(3)伪装网的一个重要功能是使用轻便、作业快速化。当使用Teledyne超轻型伪装系统对中型以上车辆伪装时,2人架设只需10min;美陆军通信电子司令部研制的“超轻型伪装系统”(ULCANS),2人作业只需5min[15]。瑞士巴拉居达公司研发的多波段轻型伪装网(BMX-ULCAS)还可两面使用,例如林地和沙漠,红外反射光谱曲线及光谱特征可与背景相适应,辐射率低[1]。ULCANS效果见图5。

图5ULCANS林地和沙漠背景伪装

(4)新型伪装器材在2～18GHz频谱内雷达反射率大部分在-10dB以下;在可见光波段能较好地与周围环境融合;在红外波段通过稻草的保温,铝箔纸的低透射,表面高强化纤织物与周围环境融合等方法,能有效降低伪装目标与背景的红外辐射差别。伪装器材以稻草、铁粉、石墨粉、单层铝箔纸等易得廉价的材料作为伪装材料的选取方向,能实现大面积、多场合、全天候、多波段的战场目标伪装[21]。

(5)根据多次散射反射大曲面的小水平位移的光反射特性,用于雷达站、油库、NKS等军用目标的曲面上,转动太阳的直射光使之色散开,降低了亮度和精度。对于一些阴影特征明显、整体亮度不均匀的目标,如军事指挥所、建筑物、洞口库口等,也可用特定的光线照射阴影部分和低亮度部分,再利用传感器调节整个目标的自身亮度和匹配背景的亮度,以降低目标和背景的色差及对比度,达到“隐身”的效果[22]。其对比见图6-8。

图6使用伪装网前后的目测检测对比

图7使用伪装网前后的目标检测对比

图8使用伪装网前后的边缘检测对比

2.4类型

(1)大多数军用伪装网主要用于坦克、装甲车、武器、炮塔还有士兵的伪装上,多采用机动目标综合伪装系统。该系统可综合改变机动目标的光电暴露征候,且不影响目标的快速机动。例如,美军在TOW型车辆上采取了一系列伪装措施,包括双重结构迷彩图案、变形器、热屏蔽、角反射器等;俄军BMΠ-2装甲车上装备的组合式伪装系统,包括迷彩伪装、伪装网、热烟幕装备、902B烟幕榴弹施放系统及81mm烟幕榴弹;瑞典巴拉居达公司最新设计生产的具有一定目标适应性的多波段快速伪装系统———高机动随车伪装系统(HMBS),由快速伪装器材(RAPCAM)、顶盖式伪装器材(TOPCAM)和军用覆盖材料(COMCAM)3个系统构成。该伪装系统不仅能单独使用,而且可以组合使用,实现对机动目标的综合伪装[14]。

(2)新型伪装器材突破了伪装网及以底布为基体涂敷伪装涂料的伪装器材设计思路,以伪装效果好、来源广、价格低廉为优势,是伪装器材发展的重要方向[15]。如图9所示,是一种改进型热伪装板材,面向物体的一面是一层含铝粉的硅弹胶膜,另一面是一层含金属颜料的硅弹胶膜,其机械强度和耐热性能比以前的同类伪装网有很大提高[23]。

图9伪装板材结构

(3)用于城市防空袭作战中桥梁的伪装,在对桥面进行隐真时可采用与水面背景一致的多波段伪装网,使整个桥面在敌红外侦察中显示出残缺不全、非线式、不连续的影像和轮廓;在对两岸接近道路进行隐真时,采用水平高架式遮障的方式可使伪装后的桥梁接近道路融合到背景之中[24]。

2.5存在的问题

目前大多数伪装网已能实现可见光伪装及雷达红外伪装,也能与环境相结合,但是在毫米波的伪装上还有较大的进步空间。且伪装网虽然有较多种类,但创新性不足,发展较为缓慢,装备的种类、数量、范围都比较有限,这与侦察方式的飞速发展形成了鲜明对照。

3、发展趋势

伪装网作为一种十分有效的隐身伪装装备,在现代战争中拥有不可取代的地位。随着科技的发展伪装网的发展趋势也逐渐明晰起来。在防护波段上变得更加全面,以对抗高速发展的侦察系统;在质量上变得更加轻便,且强度更大,利于伪装的快速化;在适用目标上由原来的静态目标扩展到动态目标,使伪装网更切合现代战争的需求;在技术上配合智能化、信息化的发展,为伪装网赋予更多、更先进的功能。

(1)全波段多频谱化光学伪装网具有反射紫外光、可见光及近红外特性;防激光伪装网具有吸收激光,削弱目标对激光反射的特性。未来伪装网的伪装性能应与军事侦察多波段甚至全波段的特点相对应,向着全波段多频谱化的方向发展。

(2)轻型化减轻伪装网的重量,节省军队伪装操作的时间,以便于提高其快速反应能力。

(3)动态化当前的伪装网对于静止目标的伪装性能已经较为完善,但对于动态目标的伪装还有较多不足,有很大的进步空间。未来应将精力投入发展动态伪装,制造出伪装性能优良且减少对目标行动影响的新型伪装网。

(4)智能化运用高技术促使伪装网向智能化和信息化的方向发展。未来应研制能够随物理环境变化、根据敌方侦察波段、通过人工或自动控制来改变目标表面性征的伪装网,达到掩盖目标的外形、轮廓和颜色,欺骗目视侦察的目的;而且可装配雷达反射器和热红外模拟器来模拟仿造其他目标的雷达、热红外特征,或主动发出某种信号吸引敌人注意,消耗敌方战力,打乱敌方作战节奏。

未来伪装技术将与高科技设备融为一体,将技术纳入武器装备的研制之中,使装备本身就具有伪装能力。

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基金:江南大学本科生创新训练项目