Aktiv kamuflyaj sistemi ilə qorunan gələcək döyüş maşınının bədii nümayişi
Hal -hazırda, piyada kəşfiyyatı və infiltrasiya əməliyyatları əsgəri iki əsas elementdən istifadə edərək kamuflyaj etmək üçün hazırlanmış şərti kamuflyajla aparılır: rəng və naxış (kamuflyaj naxışı). Bununla birlikdə, şəhər mühitində ən optimal rəng və nümunənin hər dəqiqə belə davamlı olaraq dəyişə biləcəyi hərbi əməliyyatlar getdikcə daha çox yayılır. Məsələn, yaşıl forma geyinən bir əsgər ağ divara qarşı aydın şəkildə fərqlənəcək. Aktiv bir kamuflyaj sistemi, əsgəri mövcud mühitində gizlədərək rəngini və naxışını daim yeniləyə bilər
Təbiət milyonlarla ildir ki, aktiv adaptiv kamuflyaj "sistemlərindən" istifadə edir. Bu fotoşəkildə buqələmun görürsənmi?
MBT nümunəsindən istifadə edərək aktiv adaptiv kamuflyajın iş prinsipinin sadələşdirilmiş nümayişi
Bu məqalə, mövcud və proqnozlaşdırılan aktiv (adaptiv) kamuflyaj sistemlərinə ümumi bir baxış təqdim edir. Bu sistemlər üçün çoxsaylı tətbiqlər olsa da və ya inkişaf mərhələsində olsa da, araşdırma piyada əməliyyatlarında istifadə edilə bilən sistemlərə yönəlib. Bundan əlavə, bu araşdırmaların məqsədi, aktiv kamuflyaj sistemlərinin mövcud tətbiqini qiymətləndirmək və gələcək sistemlərin dizaynına kömək etmək üçün istifadə olunan məlumatları təmin etməkdir.
Təriflər və əsas anlayışlar
Görünən spektrdə aktiv kamuflyaj adi kamuflyajdan iki cəhətdən fərqlənir. Birincisi, maskalanan şeyin görünüşünü, yalnız ətraf mühitə bənzəməyən bir görünüşlə əvəz edir (ənənəvi maskalanma kimi), həm də maskalanan obyektin arxasında olanları dəqiq şəkildə əks etdirir.
İkincisi, aktiv kamuflyaj da bunu real vaxtda edir. İdeal olaraq, aktiv kamuflyaj təkcə yaxınlıqdakı obyektləri deyil, həm də üfüqə qədər uzaq olanları da təqlid edə bilər və mükəmməl vizual kamuflyaj yaradır. Vizual aktiv kamuflyaj, insan gözünün və optik sensorların hədəflərin varlığını tanımaq qabiliyyətini aradan qaldırmaq üçün istifadə edilə bilər.
Bədii ədəbiyyatda aktiv kamuflyaj sistemlərinin bir çox nümunəsi var və inkişaf etdiricilər tez -tez bədii ədəbiyyatdan bəzi terminlərə və adlara əsaslanan bir texnologiya üçün bir ad seçirlər. Ümumiyyətlə tam aktiv kamuflyajdan (yəni tam görünməzlikdən) bəhs edirlər və qismən aktiv kamuflyaj, xüsusi əməliyyatlar üçün aktiv kamuflyaj və ya real dünyada mövcud olan texnoloji inkişaflardan heç birinə istinad etmirlər. Ancaq tam görünməzlik əlbəttə ki, kəşfiyyat və sızma əməliyyatları kimi piyada əməliyyatları üçün faydalı olacaq.
Kamuflyaj yalnız vizual spektrdə deyil, həm də akustikada (məsələn, sonarda), elektromaqnit spektrində (məsələn, radar), istilik sahəsində (məsələn, infraqırmızı şüalanma) və bir cismin formasını dəyişdirmək üçün istifadə olunur. Bəzi aktiv kamuflyajlar da daxil olmaqla kamuflyaj texnologiyaları bütün bu növlər üçün, xüsusən də nəqliyyat vasitələri üçün (quruda, dənizdə və havada) müəyyən dərəcədə inkişaf etmişdir. Bu iş ilk növbədə atlı piyadanın vizual kamuflyajı ilə bağlı olsa da, bəzi texnoloji fikirləri görünən spektrə ötürmək mümkün olduğu üçün digər sahələrdəki həlləri qısaca qeyd etmək faydalıdır.
Vizual kamuflyaj. Vizual kamuflyaj forma, səth, parlaqlıq, siluet, kölgə, mövqe və hərəkətdən ibarətdir. Aktiv kamuflyaj sistemi bütün bu cəhətləri ehtiva edə bilər. Bu məqalə vizual aktiv kamuflyaj üzərində qurulub, buna görə də bu sistemlər aşağıdakı alt bölmələrdə detallıdır.
Akustik kamuflyaj (məsələn, sonar). 1940-cı illərdən bəri, bir çox ölkələr sualtı qayıqların sonar əksini azaltmaq üçün səs udma səthləri üzərində təcrübə aparmışdır. Silah sıxma texnologiyaları bir növ akustik kamuflyajdır. Bundan əlavə, aktiv səs -küyün ləğvi potensial olaraq akustik kamuflyaja çevrilə biləcək yeni bir tendensiyadır. Aktiv səs -küy ləğv edən qulaqlıqlar hazırda istehlakçı üçün mövcuddur. Əsasən pervanellərin tonal səs-küyünü aktiv şəkildə minimuma endirmək üçün akustik yaxın sahəyə yerləşdirilən Yaxın Sahə Aktiv Səs-küyə qarşı sistemlər hazırlanır. Piyadaların hərəkətlərini maskalamaq üçün uzun mənzilli akustik sahələr üçün perspektivli sistemlərin inkişaf etdirilə biləcəyi proqnozlaşdırılır.
Elektromaqnit kamuflyajı (radar kimi). Radar kamuflyaj şəbəkələri xüsusi örtükləri və mikrofiber texnologiyanı birləşdirərək 12 dB -dən çox genişzolaqlı radarların zəifləməsini təmin edir. İsteğe bağlı termal örtüklərin istifadəsi infraqırmızı qorumanı genişləndirir.
Saab Barracuda-dan BMS-ULCAS (Multispectral Ultra Yüngül Kamuflyaj Ekranı) əsas materiala yapışdırılmış xüsusi bir materialdan istifadə edir. Material genişzolaqlı radarın aşkarlanmasını azaldır, həmçinin görünən və infraqırmızı tezlik aralığını daraldır. Hər bir ekran xüsusi olaraq qoruduğu avadanlıqlar üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Kamuflyaj formaları. Gələcəkdə aktiv kamuflyaj, məkanın şəklinə uyğunlaşdırmaq üçün örtülən obyekti təyin edə bilər. Bu texnologiya SAD (Shape Approximation Device) olaraq bilinir və forma aşkarlama qabiliyyətini azaltma potensialına malikdir. Vahid kamuflyajın ən təsirli nümunələrindən biri, yalnız rəng dəyişdirməklə deyil, həm də dərisinin forma və toxumasını dəyişdirməklə də ətrafı ilə qarışa bilən ahtapotdur.
Termal kamuflyaj (məsələn, infraqırmızı). Aşağı emissiya və diffuziya xassələrinə malik bir piqment yaratmaq üçün bağlayıcıya qoyulmuş, orta hesabla 45 mikron diametrli gümüşü içi boş keramika topları (senosferlər) istifadə edərək, çılpaq dərinin istilik imzasını zəiflədən bir material hazırlanır. Mikro muncuqlar ətrafdakı məkanı və bir -birini əks etdirən bir güzgü kimi işləyir və beləliklə dəridən gələn istilik radiasiyasını yayır.
Multispektral kamuflyaj. Bəzi kamuflyaj sistemləri çox spektrlidir, yəni birdən çox kamuflyaj növü üçün işləyirlər. Məsələn, Saab Barracuda, atəş və yenidən yerdəyişmə zamanı artilleriya qurğularını qoruyan Yüksək Mobillik Bort Sistemi (HMBS) çoxfunksiyalı kamuflyaj məhsulu hazırladı. İmzanın 90% -ə qədər azaldılması mümkündür və termal radiasiyanın qarşısını almaq mühərriklərin və generatorların sürətli işə salınması üçün boş dayanmasına imkan verir. Bəzi sistemlərdə əsgərlərin fərqli ərazilərdə istifadə etmək üçün iki tərəfli kamuflyaj taxmasına imkan verən iki tərəfli örtük var.
2006 -cı ilin sonunda BAE Systems, "kamuflyaj texnologiyasında bir sıçrayış" olaraq xarakterizə olunan şeyi açıqladı, inkişaf etmiş texnologiya mərkəzində "yeni bir gizli gizli forma icad etdi" … Bir düyməyə basaraq cisimlər demək olar ki, görünməz hala gəlir. onların fonunda. " BAE Systems -ə görə, inkişaf "şirkətə gizli texnologiyada on il liderlik verdi və" gizli "mühəndislik dünyasını yenidən təyin edə bilər." Yeni materiallar əsasında yeni konsepsiyalar tətbiq olundu ki, bu da onların rənglərini dəyişdirməyə deyil, həm də infraqırmızı, mikrodalğalı və radar profilini dəyişməyə və obyektləri arxa plana birləşdirməyə imkan verir ki, bu da onları demək olar ki, görünməz edir. Bu texnologiya, boya və ya yapışqan təbəqə kimi əlavə materialın istifadəsinə əsaslanmaqla deyil, strukturun özündə qurulmuşdur. Bu iş artıq 9 patentin qeydiyyatına səbəb oldu və hələ də imza idarəetmə problemlərinə bənzərsiz həllər təqdim edə bilər.
RPT texnologiyasına əsaslanan, yansıtıcı bir yağış paltosuna proyeksiyalı aktiv kamuflyaj sistemi
Növbəti sərhəd: transformasiya optikası
Bu yazıda təsvir olunan və səhnə proyeksiyasına əsaslanan aktiv / adaptiv kamuflyaj sistemləri özlüyündə elmi fantastika ilə çox oxşardır (və əslində bu "Yırtıcı" filminin əsasını təşkil edirdi), lakin araşdırılan ən qabaqcıl texnologiyanın bir hissəsi deyillər. axtarış "görünməzlik kəfəni". Həqiqətən, aktiv kamuflyajla müqayisədə daha təsirli və praktik olacaq digər həllər artıq təsvir edilmişdir. Transformasiya optikası olaraq bilinən bir fenomenə əsaslanırlar. Yəni görünən işıq da daxil olmaqla bəzi dalğa uzunluqları "bükülə" bilər və bir daşla əhatə edən su kimi bir cismin ətrafında axa bilər. Nəticədə, obyektin arxasındakı cisimlər görünər, sanki işıq boş yerdən keçir, obyekt isə gözdən itər. Teorik olaraq, transformasiya optikası nəinki cisimləri maskalaya bilər, həm də olmayan yerlərdə onları görünə bilər.
Transformasiya optikası vasitəsi ilə görünməzlik prinsipinin sxematik təsviri
Bir metamaterialın quruluşunun bədii təsviri
Ancaq bunun baş verməsi üçün cisim və ya sahənin özü, elektromaqnit dalğalarına qarşı aşkar edilməyən bir örtük vasitəsi ilə maskalanmalıdır. Metamateriallar adlanan bu vasitələr, təbiətdə olmayan maddi xüsusiyyətlərin birləşməsini yaratmaq üçün hüceyrə quruluşlarından istifadə edir. Bu quruluşlar elektromaqnit dalğalarını bir obyektin ətrafına yönəldə bilər və digər tərəfdən görünməsinə səbəb ola bilər.
Bu cür metamaterialların arxasında duran ümumi fikir mənfi refraksiyadır. Bunun əksinə olaraq, bütün təbii materialların müsbət bir refraksiya indeksi vardır ki, bu da bir mühitdən digərinə keçərkən nə qədər elektromaqnit dalğasının əyildiyini göstərir. Kırılma necə işlədiyinin klassik bir təsviri: suya batırılmış bir çubuğun bir hissəsi suyun səthinin altında əyilmiş kimi görünür. Suyun mənfi qırıqlığı olsaydı, çubuğun batmış hissəsi, əksinə, suyun səthindən çıxardı. Və ya başqa bir nümunə üçün, su altında üzən bir balığın suyun səthindən yuxarı havada hərəkət etdiyi görünür.
Duke Universiteti tərəfindən 2009 -cu ilin yanvar ayında ortaya çıxarılan yeni maskeleme metamaterialı
Bitmiş 3D metamaterialın elektron mikroskop görüntüsü. Ayrılmış qızıl nanorinq rezonatorları hətta cərgələrdə düzülmüşdür
Kaliforniya Universiteti, Berkeley tədqiqatçıları tərəfindən hazırlanmış bir metamaterialın (yuxarı və yan) sxematik və elektron mikroskop görünüşü. Material gözenekli alüminiumun içərisinə yerləşdirilmiş paralel nano tellərdən əmələ gəlir. Mənfi refraksiya fenomeninə görə görünən işıq bir materialın içindən keçəndə əks istiqamətə çəkilir.
Bir metamaterialın qırılma indeksinin mənfi olması üçün onun struktur matrisi istifadə olunan elektromaqnit dalğasının uzunluğundan az olmalıdır. Bundan əlavə, dielektrik sabitinin (elektrik sahəsini ötürmə qabiliyyəti) və maqnit keçiriciliyinin (maqnit sahəsinə necə reaksiya verəcəyi) dəyərləri mənfi olmalıdır. Riyaziyyat, metamateriallar yaratmaq və materialın görünməzliyə zəmanət verdiyini göstərmək üçün lazım olan parametrlərin dizaynının ayrılmaz hissəsidir. Təəccüblü deyil ki, 1 mm -dən 30 sm -ə qədər olan daha geniş mikrodalğalı diapazonda işləyərkən daha çox uğur əldə edildi, insanlar dünyanı görünən işıq kimi tanınan, dalğa uzunluğu 400 nanometrdən (bənövşəyi) və magenta işığı) 700 nanometrə qədər (tünd qırmızı işıq).
İlk prototipin qurulduğu 2006 -cı ildə metamaterialın mümkünlüyünün ilk nümayişindən sonra, Duke Universitetində mühəndislər qrupu, 2009 -cu ilin yanvar ayında geniş bir tezlik spektrində örtməkdə daha inkişaf etmiş yeni bir örtük qurğusu elan etdi. Bu sahədəki son irəliləyişlər, metamaterialların yaradılması və istehsalı üçün yeni kompleks alqoritmlər qrupunun inkişafı ilə əlaqədardır. Son laboratoriya təcrübələrində, maskalanma vasitəsi ilə düz bir güzgü səthindəki "qabarıqlığa" yönəldilmiş mikrodalğalı bir şüa, heç bir qabarıqlıq olmadığı kimi eyni açı ilə səthdən əks olunurdu. Bundan əlavə, gizlətmə agenti ümumiyyətlə bu cür dəyişiklikləri müşayiət edən səpələnmiş şüaların yaranmasının qarşısını alır. Kamuflyajın altında yatan fenomen, yolun qabağında isti bir gündə görülən bir bürcə bənzəyir.
Paralel və həqiqətən rəqabət aparan bir proqramda, Kaliforniya Universitetinin alimləri 2008-ci ilin ortalarında görünən və yaxın infraqırmızı spektrlərdə normal işığın istiqamətini dəyişə bilən 3-D materialların yaradıldığını elan etdilər. Tədqiqatçılar iki fərqli yanaşma izlədi. İlk təcrübədə, bir neçə alternativ gümüş və keçirici olmayan maqnezium florid qatını yığdılar və toplu optik metamaterial yaratmaq üçün sözdə nanometrik "mesh" nümunələrini təbəqələrə ayırdılar. Mənfi refraksiya 1500 nanometr dalğa uzunluğunda ölçüldü. İkinci metamaterial gözenekli alüminium içərisinə uzanan gümüş nano tellərdən ibarət idi; spektrin qırmızı bölgəsində 660 nanometr dalğa uzunluğunda mənfi refraksiyaya malik idi.
Hər iki material mənfi refraksiya əldə etdi, işığın içindən keçdiyi üçün udulmuş və ya "itirilmiş" enerjinin miqdarı minimal idi.
Sol, görünən spektrdə mənfi refraktiv indeks əldə edə bilən Kaliforniya Universitetində hazırlanan ilk 3-D "mesh" metamaterialının sxematik təsviridir. Sağda, tarama elektron mikroskopundan hazır quruluşun görüntüsüdür. Aralıq təbəqələr işığı geri çəkə bilən kiçik konturlar yaradır
2012-ci ilin yanvar ayında, Stuttgart Universitetinin tədqiqatçıları, optik dalğa uzunluqları üçün çox qatlı, bölünmüş halqa metamaterialının istehsalında irəliləyiş əldə etdiklərini elan etdilər. İstədiyiniz qədər dəfələrlə təkrarlana bilən bu qat-qat prosedur, metamateriallardan yaxşı uyğunlaşdırılmış üçölçülü strukturlar yaratmağa qadirdir. Bu müvəffəqiyyətin açarı, nano istehsal zamanı quru aşındırma proseslərinə tab gətirən dayanıqlı fiduciallarla birlikdə kobud bir nanolitoqrafik səth üçün planarizasiya (düzləşdirmə) üsulu idi. Nəticə tamamilə düz təbəqələrlə birlikdə mükəmməl bir uyğunlaşma idi. Bu üsul hər təbəqədə sərbəst formalı formaların istehsalı üçün də uyğundur. Beləliklə, daha mürəkkəb strukturlar yaratmaq mümkündür.
Əlbəttə ki, insan gözünün görə biləcəyi görünən spektrdə işləyə bilən metamateriallar və sonra geyim üçün uyğun praktik materiallar yaradılmadan əvvəl daha çox araşdırma tələb oluna bilər. Ancaq bir neçə əsas dalğa uzunluğunda işləyən örtük materialları da böyük fayda verə bilər. Gecə görmə sistemlərini təsirsiz hala gətirə bilər və cisimləri, məsələn, silahı idarə etmək üçün istifadə olunan lazer şüalarına görünməz hala gətirə bilərlər.
İş konsepsiyası
Yüngül optoelektronik sistemlər, seçilmiş obyektləri demək olar ki, şəffaf edən və beləliklə praktiki olaraq görünməz hala gətirən müasir görüntü cihazları və displeylərə əsaslanaraq təklif edilmişdir. Bu sistemlərə ənənəvi kamuflyajdan fərqli olaraq səhnələrdəki və işıqlandırma şəraitindəki dəyişikliklərə görə dəyişə biləcək şəkillər meydana gətirdikləri üçün aktiv və ya adaptiv kamuflyaj sistemləri deyilir.
Adaptiv kamuflyaj sisteminin əsas funksiyası obyektin arxasındakı mənzərəni (arxa planı) tamaşaçıya ən yaxın olan obyektin səthinə çıxarmaqdır. Başqa sözlə, mövzunun arxasındakı səhnə (fon) nəql olunur və mövzunun qarşısındakı panellərdə göstərilir.
Tipik bir aktiv kamuflyaj sistemi, çox güman ki, kamuflyaja ehtiyacı olan obyektin bütün görünən səthlərini əhatə edəcək bir növ yorğan şəklində düzəldilmiş çevik düz panelli ekranlar şəbəkəsi olacaqdır. Hər bir ekran panelində aktiv bir piksel sensoru (APS) və ya ehtimal ki, panelin qabağına yönəldiləcək və panel sahəsinin kiçik bir hissəsini tutacaq başqa bir qabaqcıl görüntü cihazı olacaq. "Örtük" də, hər bir APS-dən olan görüntünün maskalı obyektin əks tərəfindəki əlavə bir ekran panelinə ötürüləcəyi bir-biri ilə əlaqəli optik liflər şəbəkəsini dəstəkləyən bir tel çərçivədən ibarət olacaq.
Bütün görüntü cihazlarının mövqeyi və istiqaməti, əsas görüntü cihazı (sensoru) tərəfindən təyin ediləcək bir sensorun mövqeyi və istiqaməti ilə sinxronlaşdırılacaq. İstiqamət, əsas görüntü sensoru tərəfindən idarə olunan bir düzəldici vasitə ilə müəyyən ediləcək. Xarici işıq sayğacına qoşulmuş mərkəzi nəzarətçi, bütün ekran panellərinin parlaqlıq səviyyələrini ətrafdakı işıq şəraitinə uyğun olaraq avtomatik olaraq tənzimləyəcək. Maskalı obyektin alt tərəfi süni şəkildə işıqlandırılacaq ki, maskalı əşyanın yuxarıdan olan görüntüsü, təbii olaraq işıqlandırılmış kimi yer üzünü göstərsin; əgər buna nail olunmasa, kölgələrin açıq heterojenliyi və diskretliyi yuxarıdan aşağıya baxan müşahidəçiyə görünəcək.
Ekran panelləri ölçü və konfiqurasiya edilə bilər ki, cəmi bu panellər obyektlərin özlərini dəyişdirmədən müxtəlif obyektləri maskalamaq üçün istifadə olunsun. Tipik adaptiv kamuflyaj sistemlərinin və alt sistemlərinin ölçüsü və kütləsi təxmin edildi: tipik bir görüntü sensorunun həcmi 15 sm3 -dən az olacaq, uzunluğu 10 m, hündürlüyü 3 m və eni 5 m olan bir obyekti örtən bir sistem kütləsi 45 kq -dan azdır. Gizlənəcək obyekt bir vasitədirsə, adaptiv kamuflyaj sistemi avtomobilin elektrik sistemi ilə işə heç bir mənfi təsir etmədən asanlıqla aktivləşdirilə bilər.
BAE Systems -dən Adaptive hərbi texnikanın adaptiv kamuflyajına maraqlı bir həll
