紅外隱身技術(shù)在無人機上的運用

王偉宇

摘 要：當前，無人機在軍事領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，各國對其隱身能力也越來越重視。文章從紅外隱身設(shè)計入手，從降溫、遮擋以及應(yīng)用低發(fā)射率材料等方面對紅外隱身技術(shù)在無人機上的運用進行了詳細探討。

關(guān)鍵詞：紅外隱身技術(shù)；無人機

隨著智能探測技術(shù)和精確制導(dǎo)武器的不斷發(fā)展，作戰(zhàn)飛機的生存能力越來越低，已經(jīng)滿足不了空中探測和作戰(zhàn)需求，因此，發(fā)展生存能力更高，應(yīng)用性更強的無人機就顯得十分必要。為了確保不被敵人探測技術(shù)發(fā)現(xiàn)，潛入敵區(qū)順利執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，除了要有效躲避雷達探測之外，還應(yīng)該通過降低自身紅外輻射的方式來躲避敵人紅外探測儀器的探測。在無人機飛行過程中，其紅外輻射會不斷發(fā)生變化，如果不對其進行實時、有效處理，很容易被敵人紅外探測儀器所發(fā)現(xiàn)，進而暴露目標，導(dǎo)致任務(wù)無法順利執(zhí)行甚至是直接被敵人擊落。因此，為了能夠有效躲避紅外探測儀器的探測，就需要對無人機進行紅外隱身設(shè)計。

1 應(yīng)用于無人機中的常見紅外隱身技術(shù)

1.1 降溫技術(shù)

紅外輻射實際上就是熱輻射，通過降溫，能夠有效降低無人機的紅外輻射，進而達到躲避紅外探測儀器，當前，在無人機紅外隱身設(shè)計中，常用降溫技術(shù)主要有兩種：一種是蒙皮技術(shù)，一種是排氣系統(tǒng)處理技術(shù)。

1.1.1 蒙皮技術(shù)

蒙皮技術(shù)指的是無人機隱身設(shè)計中，通過采取相應(yīng)的抑制措施來對無人機機體外表、發(fā)動機艙以及環(huán)控系統(tǒng)等熱影響區(qū)的溫度進行有效控制，進而達到降低無人機溫度，減少紅外輻射的目的。當前，常用抑制措施主要有兩種，一種是層流抑制，一種是主動冷卻抑制。

1.1.2 排氣系統(tǒng)處理技術(shù)

排氣系統(tǒng)降溫處理主要包括兩種方法：一種是采用噴管腔體進行降溫，一種是采用噴流進行降溫。采用噴管腔體降溫技術(shù)時，應(yīng)該采用狹縫、氣膜以及沖擊冷卻等相關(guān)技術(shù)對無人機發(fā)動機的中心錐、噴管側(cè)壁以及直板等部件進行表面降溫處理，進而達到降低無人機紅外輻射的目的。采用噴流技術(shù)時，主要是通過對二元噴管、s彎噴管、噴管出口鋸齒以及波瓣混合器等進行合理設(shè)計，對噴管內(nèi)涵和外涵氣流以及噴流和大氣的摻混進行強化，進而達到降低無人機機體溫度，減少紅外輻射的目的。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在對無人機進行紅外隱身設(shè)計的過程中，如果對無人機的發(fā)動進行沖擊冷卻，能夠提升冷氣流量至1.5%左右，使整個無人機機體溫度降低35-80K，可有效降低30%左右的正尾向紅外輻射，效果較為明顯。

1.2 遮擋技術(shù)

遮擋技術(shù)，指的是在對無人機進行紅外隱身設(shè)計的過程中，采用紅外輻射強度較弱的部件代替紅外輻射強度較強的部件，進而達到降低紅外輻射的目的。在對無人機進行紅外隱身設(shè)計的過程中，遮擋技術(shù)主要應(yīng)用于噴管和噴流這兩個溫度比較高、熱輻射比較強的系統(tǒng)的設(shè)計中[1]。其中，不僅包括對二元噴管、s彎噴管、噴管出口鋸齒以及波瓣混合器等進行合理設(shè)計，包括對無人機總體布局進行改裝設(shè)計，比如，以背負式以及內(nèi)所安裝等方式替代傳統(tǒng)的噴管設(shè)計。

如圖1所示，為相同工作條件和運行狀態(tài)下，寬高比不同的二元噴管在高度為3—5m波段的紅外輻射光譜變化規(guī)律。

在圖1中，（a）為0°下寬高比不同的二元噴管在3-5m波段的紅外光譜抑制效果，（b）為5°下寬高比不同的二元噴管在3-5m波段的紅外光譜抑制效果。從圖中能夠看出，在1-16倍寬高比下，機體紅外輻射強度與二元噴管的寬高比成反比，當二元噴管的寬高比增大時，機體紅外輻射強度就會逐漸降低。并且，有關(guān)資料顯示，采用遮擋技術(shù)能夠?qū)o人機機身側(cè)后方45°范圍內(nèi)的紅外輻射強度進行有效抑制，其最高時，能夠降低45%左右的側(cè)向紅外輻射。

1.3 低發(fā)射率技術(shù)

低發(fā)射率技術(shù)，指的是在對無人機進行紅外隱身設(shè)計的過程中，通過采取相應(yīng)的處理措施對無人機固體部件的紅外輻射強度進行降低。當前，在應(yīng)用低發(fā)射率技術(shù)對無人機進行紅外隱身設(shè)計的過程中，多采用涂敷和鍍制專用低發(fā)射率涂料的方式對固體部件的紅外輻射強度進行控制，然而，該項技術(shù)作為各國保密技術(shù)的重中之重，到目前為止，尚無公開的具體設(shè)計方案。

2 紅外隱身技術(shù)在無人機上的應(yīng)用情況

自20世紀70年代末期開始，世界各國便開始研制無人機，并嘗試將紅外隱身技術(shù)等相關(guān)設(shè)計應(yīng)用在無人機的設(shè)計中，時至今日，已經(jīng)陸續(xù)誕生“暗星”、“雷神”、“全球鷹”、“RQ-170”、“神經(jīng)元”“X-45A”以及“X-47B”等數(shù)種具有明顯紅外隱身功能的無人機。如圖2所示，即為當前幾種名氣較高的無人機，分別為“X-45A”、“X-47B”、“全球鷹”以及“暗星”。

通過對當前已經(jīng)問世的無人機進行研究和分析可以發(fā)現(xiàn)，在無人機紅外隱身設(shè)計中，二元噴管、s彎噴管、噴管出口鋸齒、波瓣混合器以及機身一體化等設(shè)計和發(fā)動機內(nèi)所安裝、涂覆低發(fā)射率材料、對噴口和噴流進行沖擊冷卻以及噴口斜切等紅外隱身設(shè)計方式已經(jīng)在無人機的紅外隱身設(shè)計中得到了良好的應(yīng)用效果[2]。當然，隨著科學技術(shù)水平的不斷提升，必然有新的紅外隱身設(shè)計方法得到了實現(xiàn)。

通過對國內(nèi)外紅外隱身技術(shù)的研究和發(fā)展情況進行分析可以發(fā)現(xiàn)，在所有紅外隱身技術(shù)中，涂覆低發(fā)射率材料、沖擊冷噴管腔內(nèi)固體壁和噴管改裝設(shè)計等技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，并且已經(jīng)在F-22等隱身戰(zhàn)斗機上得到了應(yīng)用驗證。隨著科學技術(shù)水平不斷發(fā)展，在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時無人機所面臨的紅外威脅也逐漸變大，暴露的可能性越來越高。因此，為了能夠有效躲避敵方紅外探測儀器的探測，除了繼續(xù)發(fā)展和完善降溫、遮擋以及應(yīng)用低發(fā)射率材料等技術(shù)之外，針對不同的隱身要求，還應(yīng)該繼續(xù)研發(fā)新型的紅外隱身技術(shù)，以進一步提升無人機的隱蔽性。

3 結(jié)語

在無人機的隱身設(shè)計中，紅外隱身設(shè)計只是所有隱身設(shè)計中的一種，除此之外，還有雷達、可見光、聲波以及外形隱身設(shè)計等，想要實現(xiàn)真正的“隱身”，就必須權(quán)衡各項。總的來說，隨著科學技術(shù)水平的不斷提升，各種探測技術(shù)對作戰(zhàn)飛機的威脅也變得越來越大，因此，一定要重視起對無人機作戰(zhàn)作用的發(fā)揮，并不斷提升其隱蔽性。

[參考文獻]

[1]劉娟，龔宏光，韓良.無人機的紅外隱身特征[J].激光工程，2011（7）：64-67.

[2]寧全利，汪衛(wèi)華，張益興.提高無人機裝備作戰(zhàn)效能方法研究[J].航空兵器，2010（3）：34-35.