激光隐身技术

日期：2019-06-12 11:09

一、简介

随着激光技术的发展,激光测距机、激光制导武器、激光雷达等已研制成功并装备部队。激光制导导弹或炸弹的投掷精度、应战能力达到了惊人的地步,以致可做到被发现就会被击中,被击中就会被摧毁。为了保护自身武器平台(如飞机、坦克、军舰)和重要军事设施(如指挥中心)的安全,提高其战场生存能力,研发目标的激光隐身技术,已迫在眉睫。激光隐身是通过减少目标对激光的反射信号,使目标具有低可探测性。其主要出发点是减小目标的激光雷达散射截面(LRCS)和激光反射率。LRCS综合反映了激光波长、目标表面材料及其粗糙度、目标几何结构形状等各种因素对目标激光散射特性的影响,是用于表征目标激光散射特性的主要指标,也是最重要的目标光学特性指标之一,在激光测距机、激光制导武器、激光雷达等激光测量系统的论证设计、性能评价中有广泛应用。

二、激光隐身原理

激光隐身是通过减少目标对激光的反射信号,使目标具有低可探测性。其主要出发点是减小目标的激光雷达散射截面(LRCS)和激光反射率。LRCS综合反映了激光波长、目标表面材料及其粗糙度、目标几何结构形状等各种因素对目标激光散射特性的影响,是用于表征目标激光散射特性的主要指标,也是最重要的目标光学特性指标之一,在激光测距机、激光制导武器、激光雷达等激光测量系统的论证设计、性能评价中有广泛应用。反射率是指当材料的厚度达到其反射比不受厚度的增加而变化时的反射比。由于在一般情况下,激光隐身材料都有定的厚度,其厚度的变化不影响反射比,因此,评价激光隐身材料性能的参数可以称为光谱反射率或光谱漫反射率。

1.激光雷达截面

激光雷达以激光为辐射源并作为载频,具有波长短、光束质量高、定向性强的优点。激光反射波的能量大小与目标的反射率和目标被照射部分的面积密切相关。物体的激光雷达截面(LRCS)被定义为在激光雷达接收机上产生同样光强的全反射球体的横截面积。

2.激光雷达测距方程

激光雷达接收到的激光回波功率PR为发射的激光功率;P为目标的反射率;A为目标面积;A。为接收机有效孔径面积;r为发射波数的立体角;为目标散射波束的立体角r为单向传播路径透过率;R为激光雷达作用距离。从激光雷达测距方程可以看出,在测距机的性能与大气的传输条件确定以后,测程主要与目标的漫反射率有关,因此,激光隐身的核心在于对低漫反射率材料的研究。如能使目标材料的漫反射率降低1个数量级,则激光测距机的」最大测程将减少1/3~1/2。

3.临界散射截面

把激光雷达波散射截面代入测距方程,并设R为最大作用距离时,对应的σ=σm称为“临界散射截面”,则有：

在这个距离上若目标的散射截面σ<σm,则目标将处于隐身状态。

4.理论减小激光雷达截面的方法

基于矢量微扰动理论的一阶解,有人提出3种减小激光雷达截面的方法:

①降低表面粗糙度,把目标外形设计成大块面结构以增大可能的激光入射角；
②使表面随机起伏具有一维取向性;
③研究新技术使目标散射回波不能被相干激光雷达天线光开关有效隔离。这3种方法都得到了实验验证。近年来一些刊物上已有关于国外采用控制表面微结构来隐身的方法在模拟飞机上实验成功的报道。

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