几种燃烧型有机类干扰烟幕的红外干扰性能比较

〈制导与对抗〉几种燃烧型有机类干扰烟幕的红外干扰性能比较刘泽龙，郭建广，缪云坤，郑卫平（防化研究院第五研究所，北京 102205）摘要：随着在现代高科技战场上光电武器作用的日益突出，作为无源光电对抗技术的主要手段之一的烟幕干扰技术自然就成为国内外研究的热门课题。

文章简要介绍了几种燃烧型有机类红外干扰发烟剂通过燃烧在烟箱内形成的气溶胶烟幕对8µm～14µm波段中远红外辐射衰减性能的研究，并给出了进行研究的理论依据和部分实验结果。

实验证明该类燃烧型红外干扰发烟剂形成的烟幕对中远红外辐射具有显著的衰减能力，能够有效的干扰工作在该波段的红外侦察、探测、制导武器的正常使用，降低其战场效能和战场杀伤力。

关键词：红外干扰烟幕；燃烧型；有机类；干扰性能中图分类号：E951.4 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2006)02-0116-04Compare the Interference Performanceof Several Burnable Organic Smoke Screens to IRLIU Ze-long，GUO Jian-guang，MIAO Yun-kun，ZHENG Wei-ping(5th Div, Academe of Chemistry Defence, Beijing 102205, China)Abstract：With the photoelectric weapon playing a more important role in modern high technology battlefield, the smoke interference technology, which is a primary means of in photoelectric counterworking technology without a source, certainly becomes the warm researching subject throughout the whole world. The article mainly researches the attenuation performance of several aerosol smoke screens against the 8~14 micron wave band of infrared radiation, wherein the aerosol smoke screens are formed in smoke box by burning burnable organic smoke agent interfered with infrared , and gives the dependent theory and experiment result.The experiments have proved that the smoke screen formed by this kind of smoke agent can obvious weaken the middle and far infrared radiation, and the smoke screen can effectively interferes with the normal using of infrared spying, exploring, and guiding weapons which work in this band, so as to decrease the efficiency and execution of these weapons in the battlefield.Key words：smoke interfered with infrared；burning；organic；interference performance引言在现代高科技战场上，光电武器异军突起，在侦察和制导方面发挥越来越大的威力，使得现代高技术战争具有了全新的特点：反应速度快、作战距离远、打击精度高、毁伤能力强、大纵深、全方位、全天候、空-地-天一体的立体化战争。

如工作在红外或可见光的照相侦察卫星能在200km的高空拍摄地面0.1m2收稿日期：2005-09-01；修改日期：2005-12-04作者简介：刘泽龙，男，防化研究院第五研究所研究实习员。

大小的物体。

工作在红外波段的导弹预警卫星，能根据导弹发射时排出的燃气热辐射，及时侦察到敌方的导弹发射，夜视仪器能够利用夜晚微弱的星光或物体本身的红外辐射，将隐蔽在夜幕中的物体一览无遗，特别是进入上世纪80年代以来，各国军队相继装备了具有先进的瞄准、搜索、定位、测距和制导功能的光电器材和光电制导武器，使得战场透明度大大提高，目标被毁伤的概率大大增加，似乎出现了“任何目标都能被发现，发现的目标都能被击中”的局面。

在这种战争条件下，要争取作战的主动权，首先应该具有相应的对抗性进攻武器，其次应具有提高武器装备和116人员生存能力的防护保障手段。

因此，一种新的作战手段——光电对抗技术相应而生，并且在现代战争中发挥着越来越重要的作用，成为各国竟相发展的重点。

烟幕就是简易而有效的光电对抗技术之一，并由于它的低成本、高效能成为现代战场中最为重要和普遍的无源光电对抗手段。

烟幕作为遮蔽重要目标，掩护部队行动，迷盲敌人火力，干扰敌人侦察、观瞄器材和精确制导武器正常工作的有效手段，已被世界各国军事家们所重视。

因此，对抗光电器材和光电制导武器的威胁，发展烟幕材料和烟幕技术，积极开展研究新型高效能的红外干扰发烟剂自然就成为国内外研究的热门课题。

1 研究背景红外辐射作为一种电磁波，在大气中传播时其与可见光一样也会发生反射、折射以及吸收散射的现象，如图1所示。

图1 烟幕的红外辐射衰减原理示意图 Fig.1 The attenuation theory of the smoke to IR图1中：1为发射器；2为吸收与散射；3为反射与折射；4为透射；5为接收器；6为烟幕。

红外干扰烟幕正是充分利用红外辐射的这些弱点，才能有效地干扰红外辐射使其强度产生明显衰减。

其作用主要表现在3个方面：1）烟幕的微粒可改变红外辐射的传播方向和辐射偏振度，使能量从原来的辐射束中分散出去，从而削弱红外设备接收信号的强度；2）烟幕的微粒可以吸收散射特定波段（或波长）的红外辐射，然后再以其它波长或传播方向向外发射红外电磁波，从而改变红外设备接收波段红外辐射的强度；3）利用烟幕本身发出更强的红外辐射，将目标及其背景的红外辐射差异掩盖或消弱，使敌方的红外成像设备只能探测到一片模糊的影像。

实验表明，普通烟幕对1µm～2.6µm波段的红外辐射干扰效果较好，对3µm～5µm波段的红外辐射也有一定的干扰作用，而对8µm～14µm波段上的红外辐射几乎不起任何作用。

如雾油烟幕在0.8µm处，可衰减95%的红外线，其消光系数达 4.8m2/g。

但随着红外波长的增加，干扰能力很快下降，在5µm处消光系数则不到0.1 m2/g。

为了对抗应用更为广泛的中、远红外探测侦察系统和制导系统的威胁，许多国家正在研制能够在更宽的红外波段范围内产生有效干扰的红外干扰烟幕。

如瑞典FFV公司研制的FFV 266式迫击炮弹形成的烟幕，能有效干扰工作波长在8µm～14µm的红外传感器材。

美军的油雾发烟机可喷撒粒径范围为2µm～20µm，厚度为0.3µm的铝箔，形成铝箔油雾，该烟幕可干扰8µm～14µm波长的红外辐射。

又如美军研制的新型气溶胶烟幕，使用时以粉末形式燃烧，形成密集悬浮微粒烟云，据称其全遮蔽能力能遮蔽的表面积达1200 m2/kg，能达到防激光制导导弹等先进空对地武器的袭击，可使热像仪的效能降低66%～90%。

目前国内研究的中远红外干扰烟幕主要以喷撒型烟幕如石墨粉类红外干扰烟幕和爆炸型烟幕如改性铜粉类红外干扰烟幕为主，而燃烧型的宽波段红外干扰烟幕研究报道较少，与国外研究水平存在较大差距。

因此我们依据国外相关资料报道，立足于燃烧型中远红外干扰烟幕的研究，从大量的有机、无机材料中遴选出了3种有机材料配以适当的燃烧系制成发烟剂，该剂在燃烧时能够产生大量质轻、粒径范围在亚微米级至微米级的碳粒并在热气流的带动下飘浮于空气中形成稳定的气溶胶烟幕，试验证明该烟幕对“大气窗口”范围内3µm～5µm以及8µm～14µm波段的红外辐射具有明显的干扰衰减作用，最大衰减超过90％，持续时间可达数分钟。

2 实验及数据2.1 实验原理悬浮在空气中的烟幕微粒对电磁波的衰减主要是由散射和吸收2种效应共同作用的结果。

由于烟幕气溶胶中微粒的大小和与之作用的电磁波波长的不同，因而产生的衰减作用存在很大的差异。

对于分子形态的微粒对红外辐射的衰减主要表现为微粒对电磁波能1 5117118量的吸收，散射作用可以忽略。

对于烟幕粒子大小与红外波长接近的烟幕来说，一方面烟幕粒子表现出对红外辐射最大的散射作用，另一方面其对红外辐射又有不同程度的吸收作用。

通过燃烧产生的烟幕对电磁波的衰减作用表现为后一种形式。

烟幕对红外辐射的衰减能力可用如下朗伯-比尔定律描述：ln τ＝－αCL (1)式中：τ为透射率；α为烟幕的消光系数；C 为烟幕的质量浓度；L 为光程（电磁波在烟幕中的传输距离）。

烟幕对红外辐射的干扰遮蔽效果可由烟幕对某一波长（或波段）的红外辐射透过率进行评价，当目标产生的红外辐射通过一特定烟幕时其透过率小于该烟幕不存在时其透过率的15%时，通过被动红外热成像的设备将无法显示完整的图像目标或无法识别图像目标，从而就可以判断该红外烟幕起到干扰作用。

2.2 实验描述根据国外有关资料报告在项目研究中我们筛选了3种有机类化合物（以下分别用代号A/B/C 表示），主要为芳香族衍生物或稠环类化合物，作为发烟剂在燃烧过程中形成烟幕粒子的有效成分，以某超细金属粉＋超细高聚物颗粒＋卤化烃类化合物体系作为燃烧供热体系，其中有效成分约占发烟剂总质量的50％左右。

上述组分经过粉碎→过筛→干燥→按照一定的比例混合均匀后装填在直径为52 mm 的小型发烟模样罐中压制成实验用发烟罐，将制备好的发烟罐放置在烟箱内利用点火药条引燃过渡层，从而使发烟剂燃烧形成干扰烟幕，燃烧结束后利用烟箱内的搅拌风扇搅拌片刻（模拟自然条件下的气流扰动效果）使烟箱内的烟幕呈均匀分散状态，利用军用II 类通用组件热像仪及其靶标系统和后处理系统测量记录烟幕红外透过率随时间的变化，从而得到上述3种红外干扰发烟剂形成烟幕的红外干扰效果。