軍用偽裝網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

李睿祎,周 菲,林春露,陳子恒,白 鶴,馬丕波

(江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院,江蘇 無(wú)錫214122)

偽裝網(wǎng)是軍事上用來(lái)遮蔽特定目標(biāo)以降低目標(biāo)可偵察性的織物,能使敵方對(duì)我方目標(biāo)的形狀、大小、位置產(chǎn)生誤判,最大程度地保存我方實(shí)力。目前偽裝網(wǎng)常利用電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)等技術(shù)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)某種消除、降低、歪曲功能,或模仿目標(biāo)與背景之間在外觀和波普性質(zhì)等方面的差別[1-2]。

1 偽裝網(wǎng)的發(fā)展

1.1 可見光偽裝

可見光偽裝即在目標(biāo)表面涂敷一些與背景相近的顏色或圖案來(lái)達(dá)到隱身的效果。如二戰(zhàn)時(shí)蘇伊士運(yùn)河因運(yùn)河沿岸裝置了足夠多的探照燈,形成了強(qiáng)烈的光屏,使德軍飛行員無(wú)法定位蘇伊士運(yùn)河的準(zhǔn)確位置;1941年英國(guó)士兵在北非沙漠中第一次做出沙漠偽裝網(wǎng),也屬于可見光偽裝。目前可用光譜成像偽裝干擾效果的相關(guān)函數(shù)來(lái)分析偽裝效果,也可用光譜偏振探測(cè)對(duì)偽裝網(wǎng)進(jìn)行識(shí)別[3-4]。

1.2 雷達(dá)紅外偽裝

二戰(zhàn)后隨著雷達(dá)及紅外偵察技術(shù)的發(fā)展,可見光偽裝逐漸無(wú)法滿足實(shí)戰(zhàn)需要,目前最先進(jìn)的熱像儀的熱分辨力能夠達(dá)到0.1℃,空間分辨力能夠達(dá)到0.1 mrad[5],可用紅外偏振成像和基于雙調(diào)制的反偽裝目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)偽裝目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別[6-7],也可用四叉樹分解方法對(duì)偽裝網(wǎng)的熱紅外隱身性能進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。

1.3 毫米波偽裝

隨著人們對(duì)雷達(dá)技術(shù)研究的深入,其工作波段已從分米波、厘米波進(jìn)化到了毫米波,雷達(dá)探測(cè)性能的提高,迫使偽裝技術(shù)也需要相應(yīng)發(fā)展。目前已可通過(guò)多波段多極化SAR圖像融合的方法來(lái)檢測(cè)偽裝網(wǎng)遮蔽目標(biāo)的性能[9]。

2 偽裝網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)代軍事偽裝網(wǎng)具有對(duì)抗可見光偵察,對(duì)抗熱紅外偵察和雷達(dá)偵察等特征,偽裝網(wǎng)材質(zhì)輕、涂層黏結(jié)性好、強(qiáng)力大,便于拼接和架設(shè)[10]。對(duì)兩棲類的武器如兩棲裝甲車對(duì)抗紅外制導(dǎo)的偽裝,在目標(biāo)或偽裝網(wǎng)表面涂敷低發(fā)射率涂料,以改變目標(biāo)輻射溫度,達(dá)到紅外隱身的目的[11]?？傮w上從各國(guó)偽裝網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看,它們都采用了高強(qiáng)度的基網(wǎng)材料,用經(jīng)久耐用的合成材料聚醋、聚酞胺或聚醋編織物、聚醋纖維和不銹鋼纖維混合紡織而成;其撐持材料大多為聚酞胺或摻金屬纖維的聚醋編織物,編織物外表面可復(fù)合一層聚合物阻燃膜,在其外面可涂覆偽裝漆[12]。

2.1 材料

(1)用無(wú)機(jī)顏料(如鉻酸鹽、氧化鐵、三氧化鉻、氧化鋅、二氧化鈦和炭黑等)和有機(jī)顏料(如花四酸配衍生物和偶氮化合物等)配置出與自然背景一致的光譜反射曲線和色調(diào)的組合顏料,通過(guò)高壓噴涂的方法將顏料噴在偽裝網(wǎng)草叢上面,可以形成均質(zhì)密布的可見光及近紅外涂層。用羰基鐵粉與鎳粉、炭黑、石墨、碳化硅、樹脂等復(fù)合構(gòu)成的改性羰基鐵粉吸波材料制成的復(fù)合羰基鐵粉吸波涂層,可以實(shí)現(xiàn)較寬的雷達(dá)吸波吸收頻帶。

(2)瑞典薩伯公司制造的“移動(dòng)性偽裝系統(tǒng)”(MCS),可對(duì)行進(jìn)的車輛、坦克進(jìn)行偽裝。主要由麻織物內(nèi)粘貼切割型聚合體薄膜構(gòu)成,當(dāng)車輛靜止不動(dòng)時(shí)會(huì)形成一種具有自然形態(tài)的三維表面質(zhì)感[13]。

(3)瑞典巴拉居達(dá)公司于1986年研制成功的熱紅外偽裝網(wǎng),由里層熱氈和外層熱網(wǎng)組成,在光譜、熱紅外波段上具有優(yōu)良的偽裝性能[14]。

(4)如圖1所示,新型偽裝器材采用4層結(jié)構(gòu):頂、底層為0.46 mm化纖紡織布,由高強(qiáng)度化纖紡織材料制成;中間選用4 c m厚多孔保溫材料植物秸稈在其上選用0.11 mm單面鋁箔紙,阻止偽裝目標(biāo)的紅外輻射向周圍環(huán)境散發(fā);再用具有低紅外輻射率的無(wú)鋁面,減少偽裝目標(biāo)與周圍環(huán)境的紅外輻射發(fā)射率。外層采用鐵粉和石墨粉組成復(fù)合吸波材料吸收雷達(dá)波[15]。

圖1 新型偽裝器材結(jié)構(gòu)

(5)對(duì)雪地環(huán)境要采用特殊材料。如納米二氧化硅粒子對(duì)紫外光具有良好的反射性能,當(dāng)色漿中納米二氧化硅分子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,SOF-APF型黏合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí),經(jīng)過(guò)涂料印花工藝印制的偽裝網(wǎng)的紫外反射率可達(dá)到90%以上,紫外透過(guò)率小于5%,UPF值大于300,具有雪地偽裝和紫外防護(hù)功能[16]。

(6)對(duì)林地環(huán)境可用超吸水性控溫綠色材料制成偽裝網(wǎng)。如圖2所示,表面?zhèn)窝b涂層的主要成分為水性偽裝色漿和透氣成膜材料等,可模擬植物光譜反射特性;其支撐網(wǎng)眼布為高強(qiáng)度滌綸紡織品,模擬植物葉片中的葉脈;超吸水材料保護(hù)層為具有保護(hù)功能的透氣、透水膜,用以模擬植物葉片的上、下表皮結(jié)構(gòu)[17]。

圖2 超吸水性控溫綠色偽裝織物結(jié)構(gòu)

(7)雙面涂印阻燃偽裝網(wǎng)。為了滿足偽裝網(wǎng)對(duì)面料強(qiáng)度及質(zhì)量的要求,采用高強(qiáng)滌綸長(zhǎng)絲由噴水織機(jī)織成井字平格,坯布經(jīng)精煉退漿處理后以有效門幅150 mm定形,基布重量不超過(guò)100 g/m2。這種結(jié)構(gòu)既能提高偽裝網(wǎng)面料的拉伸斷裂強(qiáng)力,又能減輕偽裝網(wǎng)的重量,便于人工架設(shè)和運(yùn)輸[18]。

(8)傳統(tǒng)的用硫溶膠和橄欖綠染色得到的背景色僅在白天能滿足偽裝要求。而新型偽裝網(wǎng)以活性橄欖為原料采用連續(xù)墊汽固色法和墊熱固色法,其染色得到的背景色既能在光譜可見區(qū)也能在光譜紅外區(qū)進(jìn)行偽裝[19]。

2.2 結(jié)構(gòu)

(1)偽裝網(wǎng)的結(jié)構(gòu)包括平板型和草型三維結(jié)構(gòu),采用草型三維結(jié)構(gòu)的偽裝網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)在與平板結(jié)構(gòu)相同涂層條件下,達(dá)到更好的吸波效果,雷達(dá)吸波帶寬可達(dá)16 GHz,最大可達(dá)到30 GHz[20]。

(2)為改善偽裝網(wǎng)的吸波性能,可對(duì)偽裝網(wǎng)基體表面進(jìn)行處理及進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如在一定的基片上,先采用化學(xué)鍍方法對(duì)基體外表面進(jìn)行處理,然后使用金屬微粉與環(huán)氧樹脂通過(guò)噴涂工藝制備吸波涂層,最后通過(guò)剪裁工藝達(dá)到所需偽裝網(wǎng)的多種結(jié)構(gòu),包括平板、錐體和叢林式結(jié)構(gòu)[2]。平板結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 平板涂層結(jié)構(gòu)

(3)南非ALNET公司研制的ALNET偽裝網(wǎng)在各種氣候條件下,對(duì)長(zhǎng)短波段皆可提供有效的隱身防護(hù)。它由一種基礎(chǔ)尼龍網(wǎng)構(gòu)成,偽裝材料被永久性地固定在上面。該偽裝材料由一種抗收縮、UV穩(wěn)定的布紋聚酰胺構(gòu)成,其上均勻地涂上阻燃PVC及一層無(wú)光涂層。其材料被制成葉片狀且外觀樣式不重復(fù),被鋼夾固定在基礎(chǔ)網(wǎng)上。每一根繩子的直徑為2.5 mm,抗斷強(qiáng)度為2 058 N,在2.5 mm尼龍繩的周圍每隔一段距離均勻放置鋼環(huán),通過(guò)鋼夾相連接固定在一個(gè)脫鉤繩上。繩子可將兩個(gè)或更多的網(wǎng)連在一起,其拉斷強(qiáng)度超過(guò)2 940 N。這些尼龍網(wǎng)構(gòu)件、繩子及整個(gè)網(wǎng)全部被放入耐火、防水、耐蝕、阻燃的涂料中完全浸漬[1]。

(4)俄羅斯的MKT-3JI標(biāo)準(zhǔn)偽裝網(wǎng)用于武器裝備和軍事技術(shù)器材的春夏植被隱蔽,有效防止敵方光學(xué)儀器的偵察。該偽裝網(wǎng)的每一個(gè)偽裝蒙布由尺寸3 m×6 m的6塊可互換標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件組成,蒙布的基本構(gòu)件是網(wǎng)眼尺寸為5 c m×5 c m的卡普綸網(wǎng)。兩條淺綠或深綠色聚乙烯帶條交織到每一個(gè)網(wǎng)眼上,由深綠色帶條形成一個(gè)個(gè)不規(guī)則形狀的色斑[1]。

(5)超吸水性控溫綠色材料由4層復(fù)合,表層為具有粗糙表面的透明防水材料,第二層為包封葉綠素的高隔氧材料薄膜,第三層為封裝水的高隔水材料袋,底層為具有疏松多孔結(jié)構(gòu)的材料。利用穿刺工藝在網(wǎng)眼布上附著疏松的長(zhǎng)、細(xì)纖維并進(jìn)行親水性處理,采用化學(xué)聚合方法在纖維表面聚合超吸水樹脂以模擬植物葉片的葉肉結(jié)構(gòu);用支撐網(wǎng)眼布模擬植物葉片中的葉脈,用超吸水材料保護(hù)層模擬植物葉片的上、下表皮結(jié)構(gòu),再在表面進(jìn)行偽裝涂層[17]。

(6)雙面涂印阻燃偽裝網(wǎng)的近紅外線反射率可與其背景基調(diào)相適應(yīng),有以下三種:①林地型偽裝網(wǎng)。正面使用南方春夏茂盛的植被背景偽裝網(wǎng)面,涂印深綠色、中綠色、黃綠色和黃土色4種顏色組成的斑點(diǎn);反面使用秋冬植被落葉的林地背景偽裝網(wǎng)面,涂印深綠色、中綠色、黃土色和褐土色4種顏色組成的斑點(diǎn)。②荒漠型偽裝網(wǎng)。正面使用沙漠或黃土高原少植被場(chǎng)景偽裝網(wǎng)面,涂印淺沙色、沙土色、褐土色、黃土色4種顏色組成的斑點(diǎn);反面使用戈壁灘地貌偽裝網(wǎng)面,涂印淺沙色、沙土色、黑石色和深綠色4種顏色組成的斑點(diǎn)。③雪地型偽裝網(wǎng)。正面使用完全積雪偽裝網(wǎng)面,全面涂印白色;反面使用部分積雪偽裝網(wǎng)面,涂印白色、黃土色兩種顏色的斑點(diǎn)[18]。其阻燃性能見表1。

表1 三種偽裝網(wǎng)的阻燃性能

(7)如圖4所示,紅外和可見光兼容偽裝網(wǎng)最外層的光學(xué)偽裝涂層,可見光反射率和近紅外波段反射率較高,可對(duì)抗可見光和近紅外偵察系統(tǒng)的檢測(cè);紅外功能涂層具有較低的發(fā)射率,可抑制偽裝目標(biāo)的熱輻射。

圖4 紅外和可見光兼容偽裝網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.3 功能

(1)通過(guò)化學(xué)鍍的方法對(duì)基體表面進(jìn)行處理,具有鍍層孔隙率低,耐氧化性強(qiáng);鍍層硬度高,耐磨性好等特點(diǎn)[2]。

(2)瑞典巴拉居達(dá)公司于1996年開發(fā)的多波段超輕型偽裝網(wǎng),采用了新型吸收原理和超輕型構(gòu)造,具有良好的寬波段雷達(dá)吸收與衰減性能,衰減達(dá)80%-90%,且能提供充分的熱紅外防護(hù),熱傳遞特性≤20%。該網(wǎng)具有三維表面結(jié)構(gòu),使光學(xué)和雷達(dá)偽裝性能達(dá)到最佳化[14]。

(3)偽裝網(wǎng)的一個(gè)重要功能是使用輕便、作業(yè)快速化。當(dāng)使用Teledyne超輕型偽裝系統(tǒng)對(duì)中型以上車輛偽裝時(shí),2人架設(shè)只需10 min;美陸軍通信電子司令部研制的“超輕型偽裝系統(tǒng)”(ULCANS),2人作業(yè)只需5 min[15]。瑞士巴拉居達(dá)公司研發(fā)的多波段輕型偽裝網(wǎng)(BMX-ULCAS)還可兩面使用,例如林地和沙漠,紅外反射光譜曲線及光譜特征可與背景相適應(yīng),輻射率低[1]。ULCANS效果見圖5。

圖5 ULCANS林地和沙漠背景偽裝

(4)新型偽裝器材在2～18 GHz頻譜內(nèi)雷達(dá)反射率大部分在-10 d B以下;在可見光波段能較好地與周圍環(huán)境融合;在紅外波段通過(guò)稻草的保溫,鋁箔紙的低透射,表面高強(qiáng)化纖織物與周圍環(huán)境融合等方法,能有效降低偽裝目標(biāo)與背景的紅外輻射差別。偽裝器材以稻草、鐵粉、石墨粉、單層鋁箔紙等易得廉價(jià)的材料作為偽裝材料的選取方向,能實(shí)現(xiàn)大面積、多場(chǎng)合、全天候、多波段的戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)偽裝[21]。

(5)根據(jù)多次散射反射大曲面的小水平位移的光反射特性,用于雷達(dá)站、油庫(kù)、NKS等軍用目標(biāo)的曲面上,轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)的直射光使之色散開,降低了亮度和精度。對(duì)于一些陰影特征明顯、整體亮度不均勻的目標(biāo),如軍事指揮所、建筑物、洞口庫(kù)口等,也可用特定的光線照射陰影部分和低亮度部分,再利用傳感器調(diào)節(jié)整個(gè)目標(biāo)的自身亮度和匹配背景的亮度,以降低目標(biāo)和背景的色差及對(duì)比度,達(dá)到“隱身”的效果[22]。其對(duì)比見圖6-8。

圖6 使用偽裝網(wǎng)前后的目測(cè)檢測(cè)對(duì)比

圖7 使用偽裝網(wǎng)前后的目標(biāo)檢測(cè)對(duì)比

圖8 使用偽裝網(wǎng)前后的邊緣檢測(cè)對(duì)比

2.4 類型

(1)大多數(shù)軍用偽裝網(wǎng)主要用于坦克、裝甲車、武器、炮塔還有士兵的偽裝上,多采用機(jī)動(dòng)目標(biāo)綜合偽裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)可綜合改變機(jī)動(dòng)目標(biāo)的光電暴露征候,且不影響目標(biāo)的快速機(jī)動(dòng)。例如,美軍在TOW型車輛上采取了一系列偽裝措施,包括雙重結(jié)構(gòu)迷彩圖案、變形器、熱屏蔽、角反射器等;俄軍BMΠ-2裝甲車上裝備的組合式偽裝系統(tǒng),包括迷彩偽裝、偽裝網(wǎng)、熱煙幕裝備、902B煙幕榴彈施放系統(tǒng)及81 mm煙幕榴彈;瑞典巴拉居達(dá)公司最新設(shè)計(jì)生產(chǎn)的具有一定目標(biāo)適應(yīng)性的多波段快速偽裝系統(tǒng)——高機(jī)動(dòng)隨車偽裝系統(tǒng)(H MBS),由快速偽裝器材(RAPCAM)、頂蓋式偽裝器材(TOPCA M)和軍用覆蓋材料(COMCA M)3個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。該偽裝系統(tǒng)不僅能單獨(dú)使用,而且可以組合使用,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)的綜合偽裝[14]。

(2)新型偽裝器材突破了偽裝網(wǎng)及以底布為基體涂敷偽裝涂料的偽裝器材設(shè)計(jì)思路,以偽裝效果好、來(lái)源廣、價(jià)格低廉為優(yōu)勢(shì),是偽裝器材發(fā)展的重要方向[15]。如圖9所示,是一種改進(jìn)型熱偽裝板材,面向物體的一面是一層含鋁粉的硅彈膠膜,另一面是一層含金屬顏料的硅彈膠膜,其機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能比以前的同類偽裝網(wǎng)有很大提高[23]。

圖9 偽裝板材結(jié)構(gòu)

(3)用于城市防空襲作戰(zhàn)中橋梁的偽裝,在對(duì)橋面進(jìn)行隱真時(shí)可采用與水面背景一致的多波段偽裝網(wǎng),使整個(gè)橋面在敵紅外偵察中顯示出殘缺不全、非線式、不連續(xù)的影像和輪廓;在對(duì)兩岸接近道路進(jìn)行隱真時(shí),采用水平高架式遮障的方式可使偽裝后的橋梁接近道路融合到背景之中[24]。

2.5 存在的問(wèn)題

目前大多數(shù)偽裝網(wǎng)已能實(shí)現(xiàn)可見光偽裝及雷達(dá)紅外偽裝,也能與環(huán)境相結(jié)合,但是在毫米波的偽裝上還有較大的進(jìn)步空間。且偽裝網(wǎng)雖然有較多種類,但創(chuàng)新性不足,發(fā)展較為緩慢,裝備的種類、數(shù)量、范圍都比較有限,這與偵察方式的飛速發(fā)展形成了鮮明對(duì)照。

3 發(fā)展趨勢(shì)

偽裝網(wǎng)作為一種十分有效的隱身偽裝裝備,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中擁有不可取代的地位。隨著科技的發(fā)展偽裝網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)也逐漸明晰起來(lái)。在防護(hù)波段上變得更加全面,以對(duì)抗高速發(fā)展的偵察系統(tǒng);在質(zhì)量上變得更加輕便,且強(qiáng)度更大,利于偽裝的快速化;在適用目標(biāo)上由原來(lái)的靜態(tài)目標(biāo)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)目標(biāo),使偽裝網(wǎng)更切合現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需求;在技術(shù)上配合智能化、信息化的發(fā)展,為偽裝網(wǎng)賦予更多、更先進(jìn)的功能。

(1)全波段多頻譜化 光學(xué)偽裝網(wǎng)具有反射紫外光、可見光及近紅外特性;防激光偽裝網(wǎng)具有吸收激光,削弱目標(biāo)對(duì)激光反射的特性。未來(lái)偽裝網(wǎng)的偽裝性能應(yīng)與軍事偵察多波段甚至全波段的特點(diǎn)相對(duì)應(yīng),向著全波段多頻譜化的方向發(fā)展。

(2)輕型化 減輕偽裝網(wǎng)的重量,節(jié)省軍隊(duì)偽裝操作的時(shí)間,以便于提高其快速反應(yīng)能力。

(3)動(dòng)態(tài)化 當(dāng)前的偽裝網(wǎng)對(duì)于靜止目標(biāo)的偽裝性能已經(jīng)較為完善,但對(duì)于動(dòng)態(tài)目標(biāo)的偽裝還有較多不足,有很大的進(jìn)步空間。未來(lái)應(yīng)將精力投入發(fā)展動(dòng)態(tài)偽裝,制造出偽裝性能優(yōu)良且減少對(duì)目標(biāo)行動(dòng)影響的新型偽裝網(wǎng)。

(4)智能化 運(yùn)用高技術(shù)促使偽裝網(wǎng)向智能化和信息化的方向發(fā)展。未來(lái)應(yīng)研制能夠隨物理環(huán)境變化、根據(jù)敵方偵察波段、通過(guò)人工或自動(dòng)控制來(lái)改變目標(biāo)表面性征的偽裝網(wǎng),達(dá)到掩蓋目標(biāo)的外形、輪廓和顏色,欺騙目視偵察的目的;而且可裝配雷達(dá)反射器和熱紅外模擬器來(lái)模擬仿造其他目標(biāo)的雷達(dá)、熱紅外特征,或主動(dòng)發(fā)出某種信號(hào)吸引敵人注意,消耗敵方戰(zhàn)力,打亂敵方作戰(zhàn)節(jié)奏。

未來(lái)偽裝技術(shù)將與高科技設(shè)備融為一體,將技術(shù)納入武器裝備的研制之中,使裝備本身就具有偽裝能力。