红外隐身技术在无人机上的运用

2023.03.20

王伟宇

摘要：当前，无人机在军事领域应用越来越广泛，各国对其隐身能力也越来越重视。文章从红外隐身设计入手，从降温、遮挡以及应用低发射率材料等方面对红外隐身技术在无人机上的运用进行了详细探讨。

关键词：红外隐身技术；无人机

随着智能探测技术和精确制导武器的不断发展，作战飞机的生存能力越来越低，已经满足不了空中探测和作战需求，因此，发展生存能力更高，应用性更强的无人机就显得十分必要。为了确保不被敌人探测技术发现，潜入敌区顺利执行作战任务，除了要有效躲避雷达探测之外，还应该通过降低自身红外辐射的方式来躲避敌人红外探测仪器的探测。在无人机飞行过程中，其红外辐射会不断发生变化，如果不对其进行实时、有效处理，很容易被敌人红外探测仪器所发现，进而暴露目标，导致任务无法顺利执行甚至是直接被敌人击落。因此，为了能够有效躲避红外探测仪器的探测，就需要对无人机进行红外隐身设计。

1 应用于无人机中的常见红外隐身技术

1.1 降温技术

红外辐射实际上就是热辐射，通过降温，能够有效降低无人机的红外辐射，进而达到躲避红外探测仪器，当前，在无人机红外隐身设计中，常用降温技术主要有两种：一种是蒙皮技术，一种是排气系统处理技术。

1.1.1 蒙皮技术

蒙皮技术指的是无人机隐身设计中，通过采取相应的抑制措施来对无人机机体外表、发动机舱以及环控系统等热影响区的温度进行有效控制，进而达到降低无人机温度，减少红外辐射的目的。当前，常用抑制措施主要有两种，一种是层流抑制，一种是主动冷却抑制。

1.1.2 排气系统处理技术

排气系统降温处理主要包括两种方法：一种是采用喷管腔体进行降温，一种是采用喷流进行降温。采用喷管腔体降温技术时，应该采用狭缝、气膜以及冲击冷却等相关技术对无人机发动机的中心锥、喷管侧壁以及直板等部件进行表面降温处理，进而达到降低无人机红外辐射的目的。采用喷流技术时，主要是通过对二元喷管、s弯喷管、喷管出口锯齿以及波瓣混合器等进行合理设计，对喷管内涵和外涵气流以及喷流和大气的掺混进行强化，进而达到降低无人机机体温度，减少红外辐射的目的。据相关数据显示，在对无人机进行红外隐身设计的过程中，如果对无人机的发动进行冲击冷却，能够提升冷气流量至1.5%左右，使整个无人机机体温度降低35-80K，可有效降低30%左右的正尾向红外辐射，效果较为明显。

1.2 遮挡技术

遮挡技术，指的是在对无人机进行红外隐身设计的过程中，采用红外辐射强度较弱的部件代替红外辐射强度较强的部件，进而达到降低红外辐射的目的。在对无人机进行红外隐身设计的过程中，遮挡技术主要应用于喷管和喷流这两个温度比较高、热辐射比较强的系统的设计中[1]。其中，不仅包括对二元喷管、s弯喷管、喷管出口锯齿以及波瓣混合器等进行合理设计，包括对无人机总体布局进行改装设计，比如，以背负式以及内所安装等方式替代传统的喷管设计。

如图1所示，为相同工作条件和运行状态下，宽高比不同的二元喷管在高度为3—5m波段的红外辐射光谱变化规律。

在图1中，（a）为0°下宽高比不同的二元喷管在3-5m波段的红外光谱抑制效果，（b）为5°下宽高比不同的二元喷管在3-5m波段的红外光谱抑制效果。从图中能够看出，在1-16倍宽高比下，机体红外辐射强度与二元喷管的宽高比成反比，当二元喷管的宽高比增大时，机体红外辐射强度就会逐渐降低。并且，有关资料显示，采用遮挡技术能够对无人机机身侧后方45°范围内的红外辐射强度进行有效抑制，其最高时，能够降低45%左右的侧向红外辐射。

1.3 低发射率技术

低发射率技术，指的是在对无人机进行红外隐身设计的过程中，通过采取相应的处理措施对无人机固体部件的红外辐射强度进行降低。当前，在应用低发射率技术对无人机进行红外隐身设计的过程中，多采用涂敷和镀制专用低发射率涂料的方式对固体部件的红外辐射强度进行控制，然而，该项技术作为各国保密技术的重中之重，到目前为止，尚无公开的具体设计方案。

2 红外隐身技术在无人机上的应用情况

自20世纪70年代末期开始，世界各国便开始研制无人机，并尝试将红外隐身技术等相关设计应用在无人机的设计中，时至今日，已经陆续诞生“暗星”、“雷神”、“全球鹰”、“RQ-170”、“神经元”“X-45A”以及“X-47B”等数种具有明显红外隐身功能的无人机。如图2所示，即为当前几种名气较高的无人机，分别为“X-45A”、“X-47B”、“全球鹰”以及“暗星”。

通过对当前已经问世的无人机进行研究和分析可以发现，在无人机红外隐身设计中，二元喷管、s弯喷管、喷管出口锯齿、波瓣混合器以及机身一体化等设计和发动机内所安装、涂覆低发射率材料、对喷口和喷流进行冲击冷却以及喷口斜切等红外隐身设计方式已经在无人机的红外隐身设计中得到了良好的应用效果[2]。当然，随着科学技术水平的不断提升，必然有新的红外隐身设计方法得到了实现。

通过对国内外红外隐身技术的研究和发展情况进行分析可以发现，在所有红外隐身技术中，涂覆低发射率材料、冲击冷喷管腔内固体壁和喷管改装设计等技术已经发展成熟，并且已经在F-22等隐身战斗机上得到了应用验证。随着科学技术水平不断发展，在执行作战任务时无人机所面临的红外威胁也逐渐变大，暴露的可能性越来越高。因此，为了能够有效躲避敌方红外探测仪器的探测，除了继续发展和完善降温、遮挡以及应用低发射率材料等技术之外，针对不同的隐身要求，还应该继续研发新型的红外隐身技术，以进一步提升无人机的隐蔽性。

3 结语

在无人机的隐身设计中，红外隐身设计只是所有隐身设计中的一种，除此之外，还有雷达、可见光、声波以及外形隐身设计等，想要实现真正的“隐身”，就必须权衡各项。总的来说，随着科学技术水平的不断提升，各种探测技术对作战飞机的威胁也变得越来越大，因此，一定要重视起对无人机作战作用的发挥，并不断提升其隐蔽性。

[参考文献]

[1]刘娟，龚宏光，韩良.无人机的红外隐身特征[J].激光工程，2011（7）：64-67.