曹進(jìn) 沈衛(wèi)東 宋思洪 王建立

摘 要：野戰(zhàn)條件下小型發(fā)電機(jī)組供電產(chǎn)生的紅外和聲振容易暴露目標(biāo)，對重要目標(biāo)的安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，本文主要研究小型發(fā)電機(jī)組的紅外輻射特性和聲振特性，以此制定相應(yīng)的隱身方案建議，希望能對其提高戰(zhàn)場生存能力有一定幫助。

關(guān)鍵詞：小型發(fā)電機(jī)組；紅外特性；聲振特性；隱身方法

一、小型發(fā)電機(jī)組隱身方法研究的重要意義

野戰(zhàn)條件下或者模擬實戰(zhàn)演習(xí)時，電源扮演了十分重要的角色，某種意義來說，沒有電源戰(zhàn)爭將沒法進(jìn)行下去，尤其是對于指揮所、醫(yī)療隊等重要目標(biāo)的保障非常關(guān)鍵，現(xiàn)條件下運(yùn)用比較普遍的是小型發(fā)電機(jī)組，但是在作戰(zhàn)時由于紅外、噪聲等特征比較明顯，也是敵方根據(jù)此偵查指揮所等重點目標(biāo)的依據(jù)，所以對于小型發(fā)電機(jī)組的隱身方法研究迫在眉睫，進(jìn)而采取相應(yīng)應(yīng)對措施提高其戰(zhàn)場生存能力，從而有效保護(hù)指揮所等重要目標(biāo)的安全。

二、小型發(fā)電機(jī)組紅外特性及相應(yīng)隱身方法建議

（一）小型發(fā)電機(jī)組紅外輻射特性

從紅外物理學(xué)可知，物體紅外輻射能量由斯蒂芬-玻爾茲曼定律決定。

（1）

式中：E 為物體在溫度T 時的輻射能量；σ 為玻爾茲曼常數(shù)；ε 為物體的發(fā)射率；T 為物體的絕對溫度。物體輻射紅外能量不僅取決于物體的溫度，還取決于物體的發(fā)射率。輻射能量與溫度的四次方成正比，溫度的變化對輻射能量的影響尤為巨大，而溫度相同的物體，由于發(fā)射率的不同，而在紅外探測器上也會顯示出不同的紅外圖像。

紅外偵察系統(tǒng)能探測目標(biāo)的最大距離R為

（2）

式中：J 為目標(biāo)的輻射強(qiáng)度；τα 為大氣透過率；NA 為光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑；τ0 為光學(xué)系統(tǒng)的透過率；D0 為光學(xué)系統(tǒng)的接收孔徑；D* 為探測器的探測率；ω 為瞬時視場；△f 為系統(tǒng)帶寬；Vs 為信號電平；Vn 為噪聲電平。

在（2）式中，第一項反映了目標(biāo)的紅外輻射特性和大氣傳輸特性，第二項反映了紅外探測系統(tǒng)中光學(xué)系統(tǒng)的特性，第三項反映了紅外探測系統(tǒng)中探測器的特性，第四項反映了紅外探測系統(tǒng)的系統(tǒng)特性和信號處理特性。紅外隱身的目的主要是減少公式中第一項的各項取值。

通過上面對紅外隱身技術(shù)原理的介紹，我們可以將小型發(fā)電機(jī)組的紅外特性可以分為靜態(tài)和動態(tài)兩個狀態(tài)來研究，在靜止不啟動的狀態(tài)時，由于陽光的照射使得發(fā)電機(jī)組表面溫度升高較快，而且表面主要是鐵皮涂了一層綠漆，輪胎也是由塑膠制成，這樣發(fā)動機(jī)組的溫度及發(fā)射率與背景之間就形成了明顯的對比。而在動態(tài)也就是工作狀態(tài)時，由于現(xiàn)在大量（或者說基本上）的野營供電裝備的發(fā)電機(jī)組仍然是以內(nèi)燃機(jī)為原動力的。因此，發(fā)電機(jī)組工作時將發(fā)出大量的熱。內(nèi)燃機(jī)的排氣溫度一般為 500～600oC，排氣壓力為0.3～0.4MPa，流速為50～80m/s。這樣的熱源很容易給敵方以偵視信號。盡管戰(zhàn)時可以采取一些干擾措施（例如，施放大量的紅外彈，以臨時制造大面積的熱云以攪亂敵方的偵察），但必竟是治標(biāo)之術(shù)，只有盡量減少紅外信號源才是好辦法。

（二）小型發(fā)電機(jī)組紅外隱身方案建議

根據(jù)以上對紅外技術(shù)原理的介紹和小型發(fā)電機(jī)組紅外隱身特性分析，可以提出以下紅外隱身技術(shù)設(shè)計方法：

1、采用熱屏蔽技術(shù)，以隔阻目標(biāo)內(nèi)部發(fā)出的熱量，使之難以外傳。可以采用多級引射，一是在整機(jī)布局上考慮熱屏蔽手段，以求降低目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度；二是對發(fā)動機(jī)、噴管等重要部位進(jìn)行紅外遮擋。

2、空氣對流散熱技術(shù)，空氣的輻射集中在大氣窗口以外的波段上，是一種能對紅外輻射進(jìn)行自遮蔽的散熱器，紅外探測系統(tǒng)只能探測熱目標(biāo)，而不能探測熱空氣?？諝鈱α魃峒夹g(shù)充分利用空氣的這一特性，將熱能從目標(biāo)表面或涂層表面?zhèn)鹘o周圍空氣。

3、廢氣冷卻技術(shù)，為降低發(fā)動機(jī)排氣管的溫度，通常采用隔熱層和空氣對流。排氣管外的隔熱層能使排氣管的紅外輻射大大降低，在隔熱層上進(jìn)行空氣對流冷卻也能使排氣管外表面的紅外輻射特征進(jìn)一步降低。

4、模擬背景的紅外輻射特征或進(jìn)行紅外輻射變形，模擬背景紅外輻射特征是通過改變目標(biāo)的紅外輻射分布狀態(tài)，使目標(biāo)與背景的紅外輻射分布狀態(tài)相協(xié)調(diào)，從而使目標(biāo)的紅外圖像成為整個背景紅外輻射圖像的一部分。紅外輻射變形就是通過改變目標(biāo)各部分紅外輻射的相對值和相對位置，來改變目標(biāo)易被紅外成像系統(tǒng)所識別的特定紅外圖像特征，從而使敵方難以識別。目前主要采用涂料來達(dá)到此目的。

三、小型發(fā)電機(jī)組聲振特性及相應(yīng)隱身方法建議

（一）小型發(fā)電機(jī)組聲振特性

對于軍事目標(biāo)的聲、振探測主要是通過聲響、震動傳感器來實現(xiàn)的。聲響傳感器的最大優(yōu)點是分辨力強(qiáng)，因為它發(fā)出的目標(biāo)信號為一個電模擬信號，被接收處理后能重現(xiàn)目標(biāo)運(yùn)動時所發(fā)出的聲響特征。如果目標(biāo)是車輛，則可根據(jù)聲響判斷車輛的種類，所以根據(jù)小型發(fā)電機(jī)組發(fā)出的聲響便很容易判斷出它的類型，進(jìn)而判斷出指揮所等重要軍事目標(biāo)位置。震動傳感器是使用最普遍的一種地面?zhèn)鞲衅?，它通過震動探頭拾取地面震動波來探測目標(biāo)。震動傳感器的主要優(yōu)點是探測距離遠(yuǎn)，靈敏度高。通?？商綔y到30米以內(nèi)運(yùn)動的人員和300米以內(nèi)的車輛。一般來說小型發(fā)電機(jī)組工作時的震動強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車輛，因此也很容易被探測到。

對于小型發(fā)電機(jī)組的聲振特性，我們可以通過儀器測從不同角度測出它的噪聲大小及振動頻譜，包括前后左右上下等各方向位置，并計算出不同距離被探測的可能性，然后根據(jù)其特性有針對性地設(shè)計隱身方案。

（二）小型發(fā)電機(jī)組聲振隱身方案建議

1、對于振動信號的處理。為了防止發(fā)電機(jī)組發(fā)出的震動信號被敵探測設(shè)備發(fā)現(xiàn)和識別，可對發(fā)電機(jī)組采取隔振處理或更換使用振動頻率低的發(fā)電機(jī)組，也可以進(jìn)行多級減震，避免傳到底座。

2、可以采取隔聲降噪。比如加裝一定厚度的罩子，比如鋼板，設(shè)計時應(yīng)在罩壁和設(shè)備之間留有較大空間，必要時采取雙層薄金屬板的罩壁結(jié)構(gòu)，雙層間填充多孔材料，罩內(nèi)壁仍應(yīng)設(shè)置吸聲層和護(hù)面穿孔板。

3、可以采取吸聲降噪。比如隔板內(nèi)側(cè)貼吸聲材料，采用多孔材料、柔性材料、膜狀與板狀材料等，設(shè)計共振吸聲結(jié)構(gòu)，采用微穿孔板及吸聲體等技術(shù)，增加反射、繞射面積。

4、可以采用消聲降噪，在風(fēng)機(jī)后面及通風(fēng)管道內(nèi)安裝專門的消聲器，合理選擇阻性消聲器以及阻抗復(fù)合型消聲器，使尾氣消聲，達(dá)到降噪目的。

四、紅外及聲振兼容性考慮及建議

在設(shè)計過程中還應(yīng)考慮紅外、聲振隱身的兼容性，降噪和通風(fēng)散熱往往存在矛盾，可以考慮在開口處做個消聲結(jié)構(gòu)，將進(jìn)、排風(fēng)口進(jìn)行拐彎處理，并貼上吸聲材料，達(dá)到二者兼顧的目的，這是從結(jié)構(gòu)和材料兩方面綜合考慮的簡要建議，實際中可能還會面臨很多技術(shù)上的難題需要處理，這里就不做過多說明。

五、結(jié)束語

小型發(fā)電機(jī)組在野戰(zhàn)條件下的作用是非常關(guān)鍵的，本文著重對其戰(zhàn)場生存的隱身方面進(jìn)行了簡單討論和介紹，特別是聲振和紅外兩方面的特征暴露尤為明顯，所以有針對性地對這兩方面的特征暴露進(jìn)行了簡要分析和相應(yīng)的對策建議，希望對隱身電站的研制起到一定的作用，并希望隱身電站在未來戰(zhàn)場上得到應(yīng)用，提高戰(zhàn)場生存能力，有效保障電源的供給。

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