红外检测技术第七章红外技术在军事上的应用.ppt

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1、第七章 红外技术在军事上的应用,7.1 红外夜视系统,夜视仪又称为夜视眼镜，夜视望远镜，以及红外线望远镜等，是一种在全黑的夜晚观测的仪器，最早在军事上得以应用。后广泛用于刑侦，安全防范，森林防火，电力及通信的巡线，工地，养殖场，农场的看护，甚至旅游等各领域。,红外夜视技术分为主动和被动两种。主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术，对应装备为主动红外夜视仪。尽管主动红外夜视技术具有成像清晰、制作简单等特点，但它也有着一个致命弱点就是：在战场上，红外探照灯的红外光会被敌人的红外探测装置发现。这一弱点无疑宣告了主动红外夜视技术必被淘汰的命运。被动红外夜视技术是

2、借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术，简单的说就是根据温度不同来成像，分辨率很低，但是有其特殊用途。,红外夜视系统的发展历史,50年代前期所用的红外夜视设备，都是主动式红外夜视仪，一般采用红外变像管作接收器，工作波段在1微米左右,在夜间可看见100米处的人，1公里内的坦克、车辆和10公里远的舰船。,现代红外夜视设备主要有红外热像仪（亦称红外前视系统）、红外电视和改进的主动红外夜视仪等。其中红外热像仪是具有代表性的红外夜视装置。美国于60年代后期研制的一种光机扫描式红外成像系统，为飞机夜航和在恶劣气象条件下的飞行提供观察手段,工作在812微米波段，它的战术技术性能，比主动式红外夜视仪

3、提高了一个数量级，夜间可观察到1公里处的人，510公里远的坦克和车辆。,7.2 红外热像仪,这种红外热像仪几经改进，到80年代初，许多国家已出现标准化、组件化系统，设计者可按要求选用不同的组件，组装所需的红外热像仪，为军队提供了一种简便、经济、互换性好的夜视装备。红外夜视设备已广泛应用于陆、海、空三军。如用作坦克、车辆、飞机、舰船等的夜间驾驶用观察设备，轻武器的夜瞄仪，战术导弹和火炮的火控系统，战场前沿的监视和观察设备，以及单兵侦察设备等。,红外夜视仪是利用光电转换技术的军用夜视仪器。它分为主动式和被动式两种：前者用红外探照灯照射目标，接收反射的红外辐射形成图像；后者不发射红外线，依靠目标自身

4、的红外辐射形成“热图像”，故又称为”热像仪”。,主动式红外热像仪,一种便携式主动式红外热像仪,红外热像仪的发展历史,夜间可见光很微弱，但人眼看不见的红外线却很丰富。红外线视仪可以帮助人们在夜间进行观察、搜索、瞄准和驾驶车辆。尽管人们很早就发现了红外线，但受到红外元器件的限制，红外遥感技术发展很缓慢。直到1940年德国研制出硫化铅和几种红外透射材料后，才使红外遥感仪器的诞生成为可能。,此后德国首先研制出主动式红外夜视仪等几种红外探测仪器，但它们都未能在第二次世界大战中实际使用。几乎同时，美国也在研制红外夜视仪，虽然试验成功的时间比德国晚，但却抢先将其投入实战应用。,1945年夏，美军登陆进攻冲绳

5、岛，隐藏在岩洞坑道里的日军利用复杂的地形，夜晚出来偷袭美军。于是美军将一批刚刚制造出来的红外夜仪紧急运往冲绳，把安有红外夜视仪的枪炮架在岩洞附近，当日军趁黑夜刚爬出洞口，立即被一阵准确的枪炮击倒。洞内的日军不明其因，继续往外冲，又糊里糊涂地送了命。红外夜视仪初上战场，就为肃清冲绳岛上顽抗的日军发挥了重要作用。,主动式红外夜视仪具有成像清晰、制作简单等特点，但它的致命弱点是红外按照灯的红外光会被敌人的红外探测装置发现。60年代，美国首先研制出被动式的热像仪，它不发射红外光，不易被敌发现，并具有透过雾、雨等进行观察的能力。,1982年4月6月，英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。4月13日半夜

6、，英军攻击承军据守的最大据点斯坦利港。3000名英军布设的雷区，突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火炮都配备了红外夜视仪，能够在黑夜中清楚地发现阿军目标。而阿军却缺少夜视仪，不能发现英军，只有被动挨打的份。,在英军火力准确的打击下，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋。到黎明时，英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿军完全处于英军的火力控制下。6月14日晚9时，14 000名阿军不得不向英军投降。英军领先红外夜视器材赢得了一场兵力悬殊的战斗。,红外热像仪,一种装有成像仪和激光测距仪的轻型观测瞄准仪,海湾战争中的红外热像仪,1991年海湾战争中，在风沙和硝烟弥漫的战场上，由于美军装备了先进的红

7、外夜视器材，能够先于伊拉克军的坦克而发现对方，并开炮射击。而伊军只是从美军坦克开炮时的炮口火光上才得知大敌在前。由此可以看出红外夜视器材在现代战争中的重要作用。,（图）右上小图为自然光下观察到的情况，大图为热成像观察到的图象，从中可以看到掩蔽在树丛中的人员。热成像仪使依靠自然伪装的保护完全失效）,拍照手机上的红外夜视镜,日本的一名研究人员已经开发出了一款面向沃达丰公司手机的附件，它可以被用作夜视镜，使用户可以在黑暗的环境中利用手机拍摄照片。据日本的研究人员山田称，夜视相机有一个意想不到的负作用。在一些环境中，它使用户能够看到预期之外的东西。除了能够在黑暗中拍摄照片外，山田发明的红外夜视镜可以穿

8、透人的衣服。当连接上高端相机时，它就具有了穿透衣服的能力这取决于红外线穿透衣服纤维的能力，而且在黑暗的环境中特别有效。,目前，能够与山田的夜视镜配合使用的这款手机V602-SH只在日本销售。沃达丰公司的一名发言人称，这款手机配件在日本之外使用也没有什么问题。她说，由于山田是第三方供应商，沃达丰公司的约束力有限。该发言人指出，我们从来没有在市场上推出过能够穿透衣服的拍照手机。拍照手机已经引起人们的担忧，一些场所已经禁止用户使用拍照手机。韩国政府规定，在使用拍照手机拍摄照片时，必须使照片不能太清晰。,红外夜视监控一体机,红外夜视监控一体机是科盾公司针对现今各种夜视设备诸多不足之处而设计开发的新一代

9、夜间监控设备，具有监视距离远、范围广、图像清晰等优点，是夜间安全监控的最佳之选。,功能介绍 设备采用彩色和黑白双摄像机配置，根据白天黑夜自动切换，白天使用彩色摄像头，到了夜晚低照度时自动开启红外灯，彩色摄像机自动转黑白，充分保证了全天的清晰图像监视。设备采用超高亮度的红外发光管，能够发出850纳米的红外光线，无红爆，夜晚监视无需开灯即可得到高清晰度的黑白图像，图像清晰，准确度1。红外线照射距离可达50米 适用于银行、超市、写字楼等需夜间监视和录像的场所。设备视频可采用有线和无线两种传输方式,7.3 红外对抗,应用红外对抗技术可使对方红外探测和识别系统的功能大大下降，甚至不起作用。对抗措施可归结

10、为规避和欺骗两类。规避是利用伪装器材，将军事设施、武器装备等隐蔽起来，使对方探测不到己方的红外辐射源。伪装器材主要有红外伪装网和防红外涂料。,欺骗是用与自身红外辐射波长相似但更强烈的辐射源，诱开对方的红外探测系统，这种主动对抗装置有红外诱饵和干扰机。前者如焰光弹、燃油箱等；后者是一种加调制的强红外源。它们多装在飞机和军舰上，用以引开来袭的红外制导导弹。这种主动对抗装置，直到80年代中期还难以对付在812微米波段工作的红外系统。,新加坡可畏号隐形舰,中国新型战舰有多种先进武器 达到最佳隐身效果,航空器所采取红外线飞弹反制的措施不外乎：减低热辐射、抛射红外诱饵与主动侦测并加以反制。1 隐蔽。尽力降

11、低发动机的高温排气温度等红外辐射源因素。2 释放干扰。使用可释放大量红外线的诱源，照明弹类的东西，一放就是N颗，干扰导弹对目标的正确选择。运用被动诱饵：以产生另一个热源作为诱标或假目标，以诱骗来袭红外线飞弹之法即称运用被动诱饵。,常用的方法是使用火焰弹将追热飞弹诱离其原先欲攻击的目标，此种诱标被美其名为精神分散弹或魅力弹，3.信号饱和。在红外辐射信号最强的机尾处安装大功率灯具，可使来袭导弹的红外探测头瞬间信号饱和甚至烧毁，从而丧失正常工作能力。,快速充气球红外对抗系统,该红外对抗系统带有一个气动外罩，外罩内有一个可展开的具有良好气动性能的薄膜式高温、高强度塑料充气球。两级气体发生器首先把气球充

12、气，然后气体发生器则会使球内气体至始至终处于充满状态，并在理想波段发出红外辐射能，在此波段，塑料充气球大量透射红外辐射能。,现代战争中，空空导弹多采用红外制导或雷达制导方式。为了对付红外制导导弹对喷气式飞机的攻击，采取了多种红外对抗措施。其中，从飞机上发射红外诱饵弹，迷惑敌方导弹使其脱靶是对付红外制导导弹的有效方法之一。,机载红外诱饵弹主要有以下几种类型：烟火炬型红外诱饵弹；稠化油料型红外诱饵弹；红外箔条复合弹及热气球等。其中，烟火炬型红外诱饵弹应用较广。该弹主装药是一个具有高辐射强度的红外烟火炬。红外烟火剂一般由可燃物、氧化剂、辐射物质、调速剂、粘合剂等组成。这种弹性能稳定、结构简单、燃烧时

13、间长、频谱范围较宽，能够适应各种导引头的要求。此次试验就是研究这种类型的红外诱饵弹光谱辐射特性。采用小型试样进行地面静态燃烧试验。,喷气式飞机的红外辐射由三部分组成：来自喷气发动机热金属部件的辐射；来自高温燃气尾焰的辐射；来自飞机空气动力加热的辐射。对于低超音速飞机来说，最重要的辐射是来自发动机热金属部件的辐射。红外诱饵弹要能够逼真地模拟喷气式飞机的红外辐射，必须满足以下辐射性能的要求：(1)红外诱饵弹的辐射要与载机的红外辐射相似，并且辐射强度要大于载机数倍。(2)要求有较快的引燃速度(如0.5秒)，以确保红外诱饵弹能及时在导弹导引头视场内出现。(3)要求有一定的燃烧持续时间(如4秒左右)，以

14、确保载机能够脱离敌导弹导引头视场。,7.4 红外制导,50年代中期，美、英、法等国相继研制成功“响尾蛇”、“火光”和“马特拉”等第一代红外制导的空空战术导弹。导弹 的红外导引头采用非致冷硫化铅探测器，工作波段13微米。它只能对敌机作尾追攻击，易受阳光干扰。随着红外技术的发展，红外制导系统日益完善。60年代以后，在三个大气窗口都相继有了可供实用的红外系统，攻击方式从尾追发展到全向攻击，制导方式也有了全红外制导(点源制导和成像制导)和复合制导（红外/电视、红外/无线电指令、红外/雷达）。,红外点源制导系统已广泛应用于空空、地空、岸舰和舰舰导弹等数十种战术导弹上。预计到90年代初，点源制导系统仍将是

15、上述战术导弹的主要制导方式之一。红外成像制导系统的研制工作始于70年代中期，它比红外点源制导系统提供的信息丰富，具有更强的识别能力和更高的制导精度。80年代初，已在“小牛”空地导弹上使用。随着焦面阵列器件的研制成功，红外成像制导系统将进一步提高识别能力，并使导弹具有自主攻击能力。,捕捉红外热辐射目标第4代“响尾蛇”出世,“响尾蛇”导弹是西方国家空、海军用于近程格斗的一种导弹，是根据响尾蛇捕捉目标的本领研制出来的。自然界中的响尾蛇视力几乎为零，但它鼻子上的颊窝器官却具有热定位功能，能感知出0.001摄氏度的温差，且反应时间不超过0.1秒。即使夜间的爬虫、小兽等处于睡眠状态，响尾蛇也可根据这些动物

16、身体所发出的热能，迅速地感知它们的位置并敏捷地前往捕食。科学家就是根据响尾蛇的奇特功能，研制出了这种空空导弹。,为了争夺空战中的优势，美国从1949年开始研制响尾蛇”导弹。如今，“响尾蛇”导弹经过不断改进，已成为世界上产量最多的空空导弹，目前已累计生产20多万枚。同时该导弹装备机型也最多，在海湾战争、科索沃战争以及伊拉克战争等都曾使用过。,“响尾蛇”导弹家族没有毒蛇响尾蛇繁殖史那么古老。它起始于1949年，50多年间，已先后发展了AIM-9B、AIM-9C、AIM-9D、AIM-9G等多个型别，成为世界上产量最多的空空导弹。在“响尾蛇”导弹家族中，除C型为雷达寻的外，其他型号都是红外寻的制导。

17、那些红外寻的制导“响尾蛇”导弹的头部装有灵敏度很高的红外线探测器，能像响尾蛇一样，去捕获从目标那儿辐射出来的哪怕是微量的红外线。“响尾蛇”导弹参加了美军几乎所有的空战，战绩不小。,美国传媒曾对“响尾蛇”的表现大加吹捧，有时如同把响尾蛇说成眼镜王蛇那般玄乎，然而近些年不吹了，因为美国空军发现“响尾蛇”已落后于俄罗斯的AA-11“箭手”近程空空导弹了。“箭手”具有“后射”能力，而“响尾蛇”却不能。,空战中，如果战机只能对前方的目标进行攻击，它的尾后就会成为易受攻击的薄弱部位。现代战机难以做到一直紧紧锁住敌机后方，空战专家便从导弹上打主意。这方面，俄罗斯走在了前头。为了保住美军的空战优势，针对近距离

18、空战中要面临的高性能战机，美空军决定开发具有偏离轴线性能的格斗导弹，为此便抓紧改进“响尾蛇”。这便有了新世纪刚刚发展出的第4代“响尾蛇”，即AIM-9X。,AIM-9X采用的新一代红外线导引头，具有在晴空下更高的目标辨识能力，能清楚分辨是人工热源还是自然热源。AIM-9X在飞向目标过程中还具有抗干扰能力。它已具有很好的偏离轴线射击能力，就是说不单会直线攻击，还能选择不同角度甚至向后方向攻击。因此，飞行员能选择更佳机会攻击目标。以前各个型号的“响尾蛇”只能在20度角的范围内寻找目标，而AIM9X可以在90度角的范围内寻找目标，能防御敌机从尾后偷袭。,美军方称，美军现役的F-15C、F-16C、F/A-22和F/A-18C/D/E/F系列战机都要装设LAU-12X或LAU-7发射架。飞行员配发与AIM-9X“响尾蛇”导弹配套的头盔，以具备发射AIM-9X“响尾蛇”导弹的能力。具有这种能力可使飞行员获得空战优势，也使飞行员的战斗能力有“质的飞跃”。AIM-9X是目前美军拥有的唯一一种可与俄罗斯AA-11“箭手”相较量的近程格斗的空空导弹。,它在不久前完成了靶机测试，开始批量生产并服役，已经装备驻阿拉斯加埃尔门多基地的美空军第8航空队第12和第19战斗机中队。美空军计划采购5100枚AIM9X，美海军计划采购5000枚AIM9X。AIM9X的服役期预计18年。,