两栖装甲车辆对抗红外／毫米波复合制导方法研究

在分析两栖装甲车辆的毫米波、红外暴露特征和常见的干扰技术,以及人工水雾干扰红外/毫米波复合制导原理的基础上,运用Mie散射理论和热力学理论,对人工水雾干扰红外/毫米波复合制导技术进行了理论分析,给出了单位喷水量条件下,水雾滴径的最佳尺寸,最后模拟计算了人工水雾对红外/毫米波复合制导的干扰性能.     

人工水雾的光学/红外伪装性能研究

在分析人工水雾可见光遮蔽衰减原理和红外伪装性能理论分析的基础上,以两栖装甲车辆为例,运用光学/红外伪装理论、热力学理论和Mie氏理论模拟计算了人工水雾的光学/红外伪装性能.     

水雾的红外遮蔽性能测试及分析

测试和比较了天然雾、造雾剂成雾、超声波水雾等不同雾型的红外遮蔽效果,并结合雾的微物理性能特点分析了红外衰减性能差异产生的原因。结果表明天然雾的红外遮蔽性能有限;造雾剂可见光遮蔽效果优良,成雾的雾滴粒度小、数密度大,但含水量较小,红外遮蔽效果不明显;超声波水雾的雾滴粒径大、含水量大,雾幛的红外遮蔽效果突出。     

水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身.将水雾视为吸收、发射、各向异性散射的非灰介质,考虑水雾自身辐射、多重散射和环境影响,利用Mie理论和谱带离散计算雾滴的辐射特性参数;将辐射传输方程(RTE)和能量守恒方程(ECE)耦合计算,建立红外辐射在水雾中的衰减模型.利用该模型计算了光谱半球透射率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素会降低水雾遮蔽效率.     

水雾的热红外伪装性能分析

利用Mie散射理论,在水的复折射指数随波长变化的情况下,通过雾滴消光效率因子和gamma 尺寸谱分布计算了热红外波长范围内的消光系数,建立了热红外波段gamma尺寸谱分布雾的含水量与消光系数的关系,分析了含水量为0.1和0.5时的红外探测器探测距离随传输路径L之间的变化关系.结论表明,水复折射指数、雾滴尺寸谱分布对雾的热红外辐射传输衰减有着较大影响,水雾遮蔽伪装时需充分考虑.     

水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身。将水雾视为吸收、各向异性散射的灰体介质,考虑水雾的介质辐射、多重散射和环境的影响,利用窄谱带模型和Mie散射理论计算离散谱带的平均光学系数,将辐射传输方程和能量守恒方程耦合计算,建立了8~14微米红外辐射在水雾中衰减的计算模型。应用蒙特卡洛法与本文算法作对比,验证了模型的正确性;计算分析了目标在水雾遮蔽下的辐射强度场、热流密度散度以及对水雾温度场的影响;利用本文模型计算了光谱半球通过率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素使得水雾遮蔽效率降低。     

水雾对红外光谱遮蔽衰减特性研究

从理论上简要阐述了水雾对红外光谱的遮蔽衰减特性,用朗伯—比尔定律描述、分析了红外光谱在辐射传输过程中辐射经水雾吸收和散射后的能量变化.同时用米氏散射理论解释、计算水雾粒子的散射系数、消光系数并考虑路径辐射过程其他因素的影响.并且通过检测评估说明了水雾对红外辐射能量的遮蔽衰减特性.     

用于红外焦平面探测器的2.95～5.05 μm带通滤光膜

中波红外焦平面探测器因在红外制导导弹、红外夜视仪等军事领域的重要性而被广泛关注，其中带通滤光膜具有滤除杂散光和保护探测器的作用。本研究的目的是针对中波红外焦平面探测器滤光膜的关键技术问题，通过分析、选材、优化等方法，制备出性能良好的中波红外带通滤光膜。以Ge为高折射率材料和基底，以SiO为低折射率材料，设计了带通膜系结构。不仅实现了在0°入射角下对2.95～5.05 μm波段大于92%的高透过率、通带宽度优于3.7～4.8 μm的常规应用，而且对2.95～5.05 μm之外的其它波段也能达到良好的截止效果。经测试，其光洁度、牢固性等各方面性能良好，可以很好地应用于中波红外焦平面探测器。     

非制冷红外焦平面阵列比色测温双波长的选择

非制冷红外焦平面阵列的工作波长一般为8～14 μm.通过添加特定波长的滤波片,可使非制冷红外焦平面阵列获得该波长的辐出度,从而利用比色测温的方法完成对工业产品在工业中低温范围内的精确测量.介绍了非制冷红外焦平面阵列比色测温的基本原理,详细讨论了在8～14 μm波长范围内选择最佳比色双波长组合的理论依据,用MATLAB仿真计算确定了工业中低温范围最佳双波长组合的选择原则.最后模拟(8.8 μm,10.6 μm)双波长组合的T- R(T)图像,模拟结果满足测温精度要求.     

人造水雾对红外辐射衰减的建模与仿真研究

在建立水雾红外衰减模型时,通常把水雾空间看作单一均匀整体进行处理,然而雾滴的扩散现象会使水雾的雾滴密度无法做到处处相等,所以仿真结果与实际情况之间普遍存在较大偏差。针对这一问题,基于高斯扩散理论与Mie散射理论,提出了一种新的建模方案。通过将水雾空间划分为多个子空间,并计算每个子空间内水雾的消光性能,提高了建模的准确性;同时根据仿真结果,分析了水雾在不同方向上的红外辐射衰减能力。该研究对于制定有效的红外对抗策略具有一定的参考价值。     

水雾在舰艇防御光学制导导弹中的应用

利用水雾发生装置在极短的时间内形成大面积、高密度水雾,对敌红外点源制导、红外成像制导、电视成像制导导弹产生有效的干扰作用以保护水面舰艇。分析了水雾的干扰机理,介绍了发生装置,讨论了形成水雾的时机。     

雾对10.6μm红外辐射的衰减特性研究

基于gamma雾滴尺寸分布模型及辐射雾和平流雾含水量与能见度的经验关系,计算并回归得到了平流雾和辐射雾对10.6μm红外辐射的衰减与含水量和能见度的关系,其对浓辐射雾得到的雾衰减与含水量的线性关系与文献所给实验结果和半经验公式均有很好的一致性.最后对雾的红外衰减和可见光衰减进行了比较,结果表明浓平流雾对10.6μm红外辐射的雾衰减大于可见光的雾衰减.     

水雾多光谱隐身实验研究

详细论述了水雾多光谱(可见光、红外等)隐身的原理,并通过对模型车施加水雾前后可见光及红外辐射衰减的实验研究,得出了水雾对军事目标可见光、红外辐射衰减的一般规律。     

雾的雷达后向散射特性研究

利用流雾与辐射雾的能见度与含水量的经验公式导出的Gamma雾滴谱分布,得到了平流雾和辐射雾的雷达反射因子Z与雾的能见度、含水量的关系式。以94GHz雷达为例,研究了雾的雷达后向散射特性。最后利用毫米波衰减数据和能见度反演的几场湿海雾参数,研究了湿海雾的后向散射特性,研究结果表明：湿海雾的雷达反射因子可与中到大雨相当。     

Liquid water fade margin requirements for infrared and millimeter wave runway imaging sensors in fog

Liquid water content and particle size distribution at each ten meters in the vertical for a deep advection fog and a shallow radiation fog are analyzed to determine the liquid water loss at millimeter and infrared wavelengths. The liquid water fade margin is calculated along a three degree glideslope in each fog from the current height above the runway to the touchdown point. Millimeter wave fade margin requirements are calculated from the vertical distribution of bulk liquid water content and infrared fade margin requirements are predicted from the vertical distribution of dropsize. Fog dropsize distributions for both fog layers are well fitted to a gamma distribution with a median drop diameter of approximately 9 microns. Millimeter wave imaging sensors operating in a shallow radiation fog are shown to require less than 1 dB of one-way liquid water fade margin. In the deep advection fog, one-way liquid water fade margin requirements at 8.6 mm, 6.8 mm, and 3.2 mm are predicted to be 1, 2, and 6.7 dB respectively. In comparison, the one-way liquid water fade margin requirements at near, middle, and far infrared wavelengths are two orders of magnitude greater than at millimeter wavelengths and indicate the fog layers are opaque to infrared imaging sensors even near the touchdown point. The specific attenuations predicted in the two fogs are consistent with previously reported values.     

Facile and Large‐Scale Fabrication of a Cactus‐Inspired Continuous Fog Collector

Although clean drinking water is a basic human need, freshwater scarcity has been identified as a major global problem of the 21st century. Nature has long served as a source of inspiration for human beings to develop new technology. The cactus in the desert possesses a multifunctional integrated fog collection system originating from the cooperation of a Laplace pressure gradient and the wettability difference. In this contribution, inspired by the cactus, an artificial fog collector on a large scale is first fabricated through integrating cactus spine‐like hydrophobic conical micro‐tip arrays with the hydrophilic cotton matrix. The novel cactus‐inspired fog collector can spontaneously and continuously collect, transport, and preserve fog water, demonstrating high fog collection efficiency and promising applications in the regions with drinking water scarcity. Furthermore, the present approach is simple, time‐saving and cost‐effective, which provides a potential device and new idea to solve the global water crisis.     

Magnetically Induced Fog Harvesting via Flexible Conical Arrays

Water is the driving force of all nature. Securing freshwater has been one of the most important issues throughout human history, and will be important in the future, especially in the next decade. Fog is ubiquitous in nature and is therefore considered as an alternative and sustainable freshwater resource. Nature has long served as a source of inspiration to develop new fog‐harvesting technologies. However, the collection of freshwater from static fog is still a challenge for the existing bio‐inspired fog‐harvesting systems. Herein, magnetically induced fog harvesting under windless conditions through the integration of cactus‐inspired spine structures and magnetically responsive flexible conical arrays is reported. Under an external magnetic field, static fog can be spontaneously and continuously captured and transported from the tip to the base of the spine due to the Laplace pressure difference. This work demonstrates the advantage of collecting fog water, especially in windless regions, which provides a new avenue for fog harvesting and can serve as a source of inspiration to further optimizations of existing fog‐water‐harvesting strategies.     

水雾中1.06 μm激光辐射的衰减特性

通过试验研究了1.06 m激光辐射在水雾环境中的衰减特性。定量测量了不同气象光学视程（MOR）的水雾对1.06 m激光辐射的衰减程度,计算了水雾环境下的1.06 m激光辐射的等效MOR。分别采用试验数据和经验公式计算了1.06 m激光辐射在不同能见度条件下的消光系数。通过对比发现由经验公式计算的消光系数存在明显偏差,尤其是在低能见度条件下。基于试验数据,推导了一种以可见光能见度为输入的消光系数计算公式,对估计云雾环境下近红外光辐射的衰减特性具有重要参考价值。