“见招拆招”坦克防御三板斧之隐身大法——坦克披上隐身衣

2019-02-14 10:56:37    科普中国-军事科技前沿

出品:科普中国

作者:鸿爪雪梨

策划:武玥彤

监制:光明网科普事业部

坦克防御系列专题:

(一)“树大招风”五花八门的反坦克武器——典型反坦克武器的分类与原理

(二)“树大招风”五花八门的反坦克武器——经典反坦克武器作战威力及效果

(三)“见招拆招”坦克防御的三板斧之隐身大法——新型材料令敌方雷达视而不见

(四)“见招拆招”坦克防御的三板斧之隐身大法——隐身涂层使坦克变身“变色龙”

坦克防御系列专题稿件(五)

“见招拆招”坦克防御的三板斧之隐身大法——坦克披上隐身衣

当前,结合隐形外形和隐形涂层技术,坦克车辆对雷达探测和红外探测装置有了一定的“免疫能力”。但对于坦克防护来说这还远远不够,无论哪种涂层材料,它的基本原理都是可以吸收一定频率范围内的电磁波(红外线也是电磁波的一种),而当来袭的探测波波长超过可吸收范围,或来袭波是由多频谱的波混合而成,那么隐身涂层技术也会力不从心。而电磁斗篷技术和数码迷彩技术在装甲车辆隐身领域的应用,为车辆隐身提供了全新的方向。

超材料造就的“隐身斗篷”

我们知道,现有的各种自然材料均会对电磁波造成不同程度的吸收,那么,是否有这样一种材料,能实现对电磁波的完美反射或绕射,而不会造成电磁波的吸收和衰减呢?2001年,美国杜克大学Smith团队实验验证了这种物质的存在,拉开了研究这种新材料的序幕,在过去的20年里,这种被命名为“超材料(Meta-material)”的神奇发明得到了全世界的关注,迄今为止,已在隐身、雷达、电子对抗等领域得到了长足的应用。我国也成为了世界上首个实现超材料量产的国家。

超材料的一大特性就是具有新颖的复杂人工结构及排布,可以随意调整其介电常数(反映物质传输电场的能力)和磁导率(反映物质对磁场的响应能力),即可按照人工要求控制电磁波、声波和光波。超材料最具有代表性的应用为隐身斗篷,这种斗篷包覆在物体表面,可实现对外的完美隐身。

根据工作原理,隐身斗篷可以分为绕射式隐身和反射式隐身,其工作原理可以形象的用“河中石块”和“100%反弹”来分别说明,当河水流经小河中的石头时,水流会被石头分开,然而绕过石头后,水流汇聚并继续向前,水流本体并未发生变化,绕射式隐身就是这个道理,来袭的雷达波会绕过斗篷覆盖的物体,而雷达波的发送方并无法感觉到异常;对于反射式来说则不同,反射斗篷可以将电磁波完美反射回去,使反射波不发生衰减,这种100%反弹的效果使雷达波发射方无法区分发送和接收到的信号的差异,从而失去了判断能力。

“见招拆招”坦克防御三板斧之隐身大法——坦克披上隐身衣

采用“超材料”的歼20隐身战机

(图片来自网络)

不仅如此,当前的隐身斗篷技术已经做到了光隐身和声隐身。在声学隐身方面,2011年美国杜克大学卡摩尔团队开发的一种超材料声学斗篷,能够对限定频率的声波实现隐身,这种技术的实现将成为声呐探测的天敌。而在光学隐身方面,2012年,加拿大超材料隐身生物公司发明了一种神奇材料,能使周围光线折射,使可见光从其周围绕过而实现隐身,结合对红外线的绕射作用,被这种材料覆盖的物体不仅在红外探测器下隐身,更能骗过人的肉眼,就像哈利波特的隐身衣一样,近在咫尺却不可见。

数码迷彩令车辆完美隐藏

在电影《007之择日而亡》中,有一幕令网友大呼神奇,詹姆斯邦德轻轻点击按钮,车辆就像被橡皮擦从背景中擦掉一样,瞬间消失。这种技术被称为数码迷彩。数码迷彩的原理与隐身斗篷完全不同,数码迷彩应用全景摄像扫描坦克周围的自然环境,利用图像识别、处理和拼接技术,控制覆盖车身表面的电子设备生成与背景无缝对接的图像,从而达到躲避可见光和目视侦察追踪的目的。

“见招拆招”坦克防御三板斧之隐身大法——坦克披上隐身衣

007电影中的隐身车

(图片来自网络)

相对于早期的变形迷彩,数码迷彩基于像素点进行分析,更好的契合了计算机显示屏像素点阵和人眼视觉连续性的成像原理,在真实的自然环境下,数码迷彩更容易迷惑人的眼睛,使人完美隐藏在了背景里。

值得一提的是,这种技术当前尚不成熟,公开资料中,仅以色列艾尔迪克斯(Eltics)公司正在研发的“黑狐”系统依靠为坦克安装前视红外雷达摄像头,随时探测和拍摄周围环境,并根据摄像头探测结果来调整自身的热辐射值的方法达到在敌方红外夜视仪上消失的效果。而对人眼完全隐身的规模化产品则暂未面世,仅少数科技公司,如英国航空航天系统公司,通过车体嵌入电子传感器,将周围环境影像反向投影到车体外部LED的方法实现了肉眼隐身。

“见招拆招”坦克防御三板斧之隐身大法——坦克披上隐身衣

奔驰广告中的隐身车

(图片来自网络)

随着材料技术、显示屏技术和图片处理技术的发展,科幻电影的场面真正实现产品化只是时间问题,在可以想象的未来,坦克将凭借装备隐身材料、涂覆隐身涂层、披挂隐身斗篷等方式,全方位且高适应性的实现对雷达、红外、可见光等探测手段的综合隐身。

划重点:

名为“超材料”的新型材料可以按照人工要求控制电磁波、声波和光波,使各种探测波在照射到这种材料表面时,或被绕射,或被完全反射,从而令探测方无法感觉到异常,失去判断能力。而数码迷彩技术可收集坦克周围的自然环境或红外环境并转化为车身表面与背景无缝对接的图像,从而达到躲避可见光和目视侦察追踪的目的。这两种手段就像为坦克披上了隐身衣,进一步提高了坦克的战术隐蔽性。

“见招拆招”坦克防御三板斧之隐身大法——坦克披上隐身衣

“见招拆招”坦克防御三板斧之隐身大法——坦克披上隐身衣

[责任编辑:蔡琳]

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