Инфракрасная подпись - Infrared signature

Инфракрасная подпись, как используется оборонные ученые и военный, это появление предметов на инфракрасные датчики. Инфракрасная сигнатура зависит от многих факторов, включая форму и размер объекта,[1] температура,[2] и излучательная способность, отражение внешних источников (земляной свет, Солнечный свет, небесный свет ) с поверхности объекта,[3] фон, на котором он рассматривается[4] и диапазон волн детектирующего датчика. 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: кажущаяся разница температур на датчике и контрастная интенсивность излучения (CRI) определения.

Видимая разница температур

Метод определения видимой разницы температур для определения инфракрасной сигнатуры дает физическую разность температур (например, в кельвины ) между интересующим объектом и непосредственным фоном, если зарегистрированные значения яркости были измерены от идеального черное тело источники. Проблемы с этим методом включают различия в яркости объекта или непосредственного фона, 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 состоит 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, чтобы предсказать, какой будет инфракрасная сигнатура, до изготовления реального объекта. Многие итерации этого процесса прогнозирования могут быть выполнены за короткое время с небольшими затратами, в то время 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. Для этого обычно 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 инфракрасных сигнатур очень сложно 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 оказать значительное влияние 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.

Инфракрасная невидимость

Инфракрасная невидимость это область стелс-технология направленный на уменьшение инфракрасных сигнатур.[5] Это снижает уязвимость платформы для оружия с инфракрасным наведением и инфракрасных датчиков наблюдения.[6] и тем самым увеличивает общую живучесть платформы. Инфракрасная невидимость особенно применима к военным самолетам из-за обнаруживаемых двигателей.[7] и плюмажи[8] от самолетов, не являющихся невидимками, но это также относится и к военным вертолетам,[9] военные корабли, наземная техника и спешенные солдаты.

Военная цель изучения инфракрасных сигнатур состоит в том, чтобы 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 прибывающих противокорабельные ракеты при этом также имея инфракрасную подпись ниже порога обнаружения управление инфракрасным датчиком ракета.

Выхлопной шлейф вносит значительный вклад в инфракрасное излучение. Один из способов уменьшить ИК-подпись - иметь некруглый выхлопная труба (форма прорези) 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 вводится холодный воздух (см. Райан AQM-91 Светлячок и Northrop Grumman B-2 Spirit ). Иногда выхлопная струя выпускается над поверхностью крыла, чтобы защитить ее от наблюдателей снизу, как в Локхид F-117 Nighthawk, и нездоровый Fairchild Republic A-10 Тандерболт II. Достигать инфракрасная невидимость, то выхлопной газ охлаждается до температур самых ярких длин волн излучает находятся поглощается атмосферным углекислым газом и водяным паром, резко уменьшая инфракрасную видимость выхлопного шлейфа.[10] Еще один способ снизить температуру выхлопных газов - это охлаждающая жидкость жидкости, такие как топливо, внутри выхлопной трубы, где топливные баки служат радиаторы охлаждается потоком воздуха вдоль крыльев.[нужна цитата ]

Наземный бой включает в себя использование как активных, так и пассивных инфракрасных датчиков, поэтому USMC Документ о требованиях к наземной боевой униформе определяет стандарты качества инфракрасного излучения.[11]

Рекомендации

  1. ^ Махуликар, С.П., Потнуру, С.К., и Колхе, П.С.: (2007) "Аналитическая оценка телесного угла, покрытого сложными хорошо разрешенными поверхностями для исследований инфракрасного обнаружения", Прикладная оптика, v. 46(22), стр. 4991-4998.
  2. ^ Махуликар, С.П., Сане, С.К., Гайтонде, ООН, и Марате А.Г .: (2001) "Численные исследования уровней инфракрасной сигнатуры всего самолета", Аэронавигационный журнал, v. 105(1046)С. 185-192.
  3. ^ Махуликар, С.П., Потнуру, С.К., и Рао, Г.А .: (2009) Исследование солнечного, небесного и земного сияния для обнаружения инфракрасного излучения самолетов, Журнал оптики A: Чистая и прикладная оптика, v. 11(4), нет. 045703.
  4. ^ Рао, Г.А., и Махуликар, С.П .: (2005) "Влияние атмосферной передачи и излучения на инфракрасные сигнатуры самолетов", Журнал AIAA по самолетам, v. 42(4), стр. 1046-1054.
  5. ^ Махуликар, С.П., Сонаване, Х.Р., и Рао, Г.А.: (2007) "Исследования инфракрасных сигнатур аэрокосмических аппаратов", Прогресс в аэрокосмических науках, v. 43(7-8), стр. 218-245.
  6. ^ Рао, Г.А., и Махуликар, С.П .: (2005) «Новый критерий восприимчивости самолетов к инфракрасным самонаводящимся ракетам», Аэрокосмическая наука и технологии, v. 9(8)С. 701-712.
  7. ^ Махуликар, С.П., Колхе, П.С., и Рао, Г.А .: (2005) "Прогноз температуры обшивки задней части фюзеляжа самолета с многомодовой тепловой моделью", Журнал теплофизики и теплопередачи AIAA, v. 19(1)С. 114-124.
  8. ^ Махуликар, С.П., Рао, Г.А., Сане, С.К., и Марат, А.Г .: (2005) "Инфракрасная сигнатура авиационного шлейфа в режиме без дожигания", Журнал теплофизики и теплопередачи AIAA, v. 19(3), стр. 413-415.
  9. ^ Махуликар, С.П., Прасад, Х.С.С., и Потнуру, С.К .: (2008) "Подавление инфракрасной сигнатуры воздуховода двигателя вертолета на основе" маскировки и маскировки ", Журнал движения и мощности AIAA, v. 24(3), стр. 613-618.
  10. ^ [1] Оптическая война - новые рубежи
  11. ^ GAO-10-669R Warfighter Поддержка

Смотрите также