Teknologi Kamuflase Aktif Wiwit Umur (Bagian 1)
Perwakilan seni saka kendaraan tempur mangsa ngarep sing dilindhungi dening sistem kamuflase aktif
Saiki, operasi pengintaian lan infiltrasi infantri ditindakake kanthi kamuflase konvensional sing dirancang kanggo nyamar prajurit nggunakake rong unsur utama: warna lan pola (pola kamuflase). Nanging, operasi militer ing wilayah kutha dadi luwih umum, ing ngendi werna lan pola optimal bisa diganti terus-terusan, malah saben menit. Contone, prajurit sing nganggo seragam ijo bakal katon kanthi jelas ing tembok putih. Sistem kamuflase aktif bisa terus nganyari warna lan pola, ndhelikake prajurit ing lingkungane saiki.
Alam wis nggunakake "sistem" kamuflase aktif-adaptif kanggo mayuta-yuta taun. Apa sampeyan bisa ndeleng bunglon ing foto iki?
Perwakilan sederhana saka prinsip operasi kamuflase aktif-adaptif nggunakake conto MBT
Artikel iki nyedhiyakake ringkesan sistem kamuflase aktif (adaptif) sing saiki lan diproyeksikan. Nalika ana akeh aplikasi sistem kasebut utawa lagi dikembangake, fokus riset yaiku sistem sing bisa digunakake ing operasi infantri. Kajaba iku, tujuan panaliten kasebut yaiku nyedhiyakake informasi sing digunakake kanggo ngevaluasi aplikasi saiki sistem kamuflase aktif lan mbantu ngrancang sing bakal teka.
Definisi lan konsep dhasar
Kamuflase aktif ing spektrum sing katon beda karo kamuflase konvensional kanthi rong cara. Kaping pisanan, ngganti tampilan sing ditutupi karo tampilan sing ora mung mirip karo lingkungan (padha karo penyamaran tradisional), nanging kanthi akurat nggambarake apa sing ana ing mburi obyek sing ditutupi.
Kapindho, kamuflase aktif uga nindakake iki ing wektu nyata. Saenipun, kamuflase aktif ora mung bisa niru obyek sing cedhak, nanging uga obyek sing adoh, bisa uga nganti tekan cakrawala, nggawe kamuflase visual sing sampurna. Kamuflase aktif visual bisa digunakake kanggo nyuda mripat manungsa lan sensor optik saka kemampuan kanggo ngenali anané target.
Ana akeh conto sistem kamuflase aktif ing fiksi, lan pangembang asring milih jeneng kanggo teknologi adhedhasar sawetara istilah lan jeneng saka fiksi. Umume nuduhake kamuflase aktif lengkap (yaiku total kahuripan) lan ora ngrujuk marang kemampuan kamuflase aktif parsial, kamuflase aktif operasi khusus, utawa kemajuan teknologi nyata saiki. Nanging, kahuripan lengkap mesthi bakal migunani kanggo operasi infanteri, kayata operasi pengintaian lan infiltrasi (infiltrasi).
Kamuflase ditrapake ora mung ing spektrum visual, nanging uga ing akustik (contone sonar), spektrum elektromagnetik (contone radar), medan termal (contone infrared), lan kanggo ngganti wujud obyek. Teknologi ndhelikake, kalebu sawetara jinis kamuflase aktif, wis dikembangake ing tingkat tartamtu kanggo kabeh jinis kasebut, utamane kanggo kendaraan (darat, segara lan udhara). Sanajan karya iki ana hubungane karo kamuflase visual kanggo infantri sing dismounted, migunani kanggo nyebutake solusi ing wilayah liyane, amarga sawetara gagasan teknologi bisa ditransfer menyang spektrum sing katon.
kamuflase visual. Kamuflase visual kasusun saka wangun, lumahing, kemilau, siluet, bayangan, lokasi, lan gerakan. Sistem kamuflase aktif bisa ngemot kabeh aspek kasebut. Artikel iki fokus ing kamuflase aktif visual, supaya sistem iki rinci ing anak bagean ngisor.
Kamuflase akustik (contone, sonar). Wiwit taun 40-an, akeh negara wis nyoba nganggo permukaan sing nyerep swara kanggo nyuda refleksi hidroakustik kapal selam. Teknologi gun jamming minangka wujud kamuflase akustik. Kajaba iku, pembatalan swara aktif minangka arah anyar sing bisa berkembang dadi kamuflase akustik. Headphone mbatalake gangguan aktif saiki kasedhiya kanggo konsumen. Sistem sing diarani Near-Field Active Noise Suppression lagi dikembangake, sing diselehake ing lapangan cedhak akustik kanggo aktif nyilikake gangguan tonal propeller ing wiwitan. Diprediksi manawa sistem sing janjeni kanggo lapangan akustik jarak jauh bisa dikembangake kanggo nutupi tumindak infanteri.
kamuflase elektromagnetik (contone, radar). Jaring kamuflase anti-radar nggabungake lapisan khusus lan panggunaan teknologi microfiber, nyedhiyakake atenuasi radar broadband luwih saka 12 dB. Panggunaan lapisan termal opsional ngluwihi proteksi infra merah.
Layar kamuflase multispektral ultralight BMS-ULCAS (Layar Kamuflase Ultra Ringan Multispektral) saka Saab Barracuda nggunakake bahan khusus sing dipasang ing bahan dasar. Materi kasebut nyuda deteksi radar broadband, lan uga nyuda pita frekuensi sing katon lan infra merah. Saben layar dirancang khusus kanggo peralatan sing dilindhungi.
Seragam kamuflase. Ing mangsa ngarep, kamuflase aktif bisa ngenali obyek sing ditutupi supaya bisa adaptasi karo wangun spasi. Teknologi iki dikenal minangka SAD (Shape Approximation Device) lan bisa nyuda kemampuan kanggo nemtokake wangun kasebut. Salah sawijining conto kamuflase sing paling menarik yaiku gurita, sing bisa nyampur karo lingkungane ora mung kanthi ngganti warna, nanging uga kanthi ngganti wujud lan tekstur kulite.
Kamuflase termal (contone, inframerah). Sawijining materi dikembangake sing nyuda tandha termal saka kulit sing katon kanthi nyebarake emisi termal nganggo bola keramik berongga (senospheres) sing dilapisi perak, diametere rata-rata 45 mikron, dilebokake ing bahan ikatan kanggo nggawe pigmen kanthi sifat emisivitas lan difusi sing sithik. Balon mikro bisa digunakake kaya pangilon, nggambarake papan ing sakubenge lan saben liyane, lan kanthi mangkono nyebarake emisi radiasi termal saka kulit.
Kamuflase multispektral. Sawetara sistem kamuflase multispektral, tegese bisa digunakake kanggo luwih saka siji jinis kamuflase. Contone, Saab Barracuda wis ngembangake produk kamuflase multi-spektral HMBS (High Mobility on-Board System) sing nglindhungi potongan artileri sajrone tembak lan redeployment. Pengurangan teken nganti 90% bisa, penolakan panas ngidini mesin lan generator nganggur supaya bisa obah kanthi cepet. Sawetara sistem loro-lorone, ngidini para prajurit nyandhang kamuflase loro-lorone kanggo digunakake ing macem-macem jinis terrain.
Ing pungkasan taun 2006, BAE Systems ngumumake apa sing diterangake minangka "kabisat maju ing teknologi kamuflase" lan pusat teknologi canggih nemokke "bentuk anyar saka siluman aktif ... Kanthi mencet tombol, obyek dadi meh ora katon, campuran menyang latar mburine." Miturut BAE Systems, pangembangan iki "menehi dasawarsa pimpinan perusahaan ing teknologi siluman lan bisa nemtokake maneh jagad teknik siluman." Konsep anyar adhedhasar bahan anyar wis dileksanakake, saéngga ora mung ngganti warna, nanging uga ngganti profil inframerah, gelombang mikro lan radar lan nggabungake obyek kanthi latar mburi, nggawe meh ora katon. Teknologi iki dibangun ing struktur dhewe tinimbang adhedhasar panggunaan bahan tambahan, kayata cat utawa lapisan adesif. Karya iki wis ngasilake registrasi 9 paten lan bisa uga menehi solusi unik kanggo masalah manajemen tandha.
Sistem kamuflase aktif adhedhasar teknologi RPT kanthi proyeksi ing jas hujan reflektif
Frontier Sabanjure: Optik Transformasi
Sistem kamuflase aktif/adaptif sing diterangake ing artikel iki, sing adhedhasar proyeksi adegan, minangka fiksi ilmiah dhewe (lan pancen dadi dhasar film Predator), nanging dudu bagean saka teknologi paling maju sing digoleki ing panelusuran. "tutup tembus pandang kab. Pancen, solusi liyane wis direncanakake sing bakal luwih efektif lan praktis digunakake tinimbang kamuflase aktif. Iki adhedhasar fenomena sing dikenal minangka optik transformasi. Tegese, sawetara dawa gelombang, kalebu cahya sing katon, bisa "mlengkung" lan mili ngubengi obyek kaya banyu sing mili ngubengi watu. Akibaté, obyek ing mburi obyek dadi katon, kaya cahya liwat spasi kosong, lan obyek dhewe ilang saka tampilan. Ing teori, optik transformasi ora mung bisa nutupi obyek, nanging uga bisa katon ing ngendi ora ana.
Perwakilan skematis saka prinsip kahuripan kanthi cara optik transformasi
Representasi artistik saka struktur metamaterial
Nanging, kanggo kedadeyan kasebut, obyek utawa wilayah kasebut kudu ditutupi nganggo agen masking, sing kudu ora bisa dideteksi gelombang elektromagnetik. Piranti kasebut, sing diarani metamaterial, nggunakake struktur arsitektur seluler kanggo nggawe kombinasi karakteristik materi sing ora ditemokake ing alam. Struktur kasebut bisa ngarahake gelombang elektromagnetik ing sakubenge obyek lan nyebabake obyek kasebut katon ing sisih liyane.
Ide umum saka metamaterial kasebut yaiku refraksi negatif. Kosok baline, kabeh bahan alam duwe indeks bias positif, ukuran jumlah gelombang elektromagnetik sing mlengkung nalika pindhah saka medium menyang medium liyane. Ilustrasi klasik babagan cara kerja refraksi: bagean teken sing tenggelam katon mlengkung ing ngisor permukaan banyu. Yen banyu duwe refraction negatif, bagean kecemplung saka kelet, ing nalisir, bakal protrude saka lumahing banyu. Utawa, kanggo njupuk conto liyane, iwak sing nglangi ing jero banyu bakal katon obah ing udhara ing ndhuwur permukaan banyu.
Metamaterial cloaking anyar sing dituduhake dening Duke University ing Januari 2009
Gambar mikroskop elektron saka metamaterial 3D rampung. Resonator digawe saka nanorings emas pamisah disusun ing baris malah
Gambar skematik lan mikroskop elektron saka metamaterial (ndhuwur lan sisih) dikembangake dening peneliti ing Universitas California, Berkeley. Materi kasebut dibentuk saka kawat nano paralel sing dipasang ing alumina keropos. Nalika cahya katon liwat materi, iku deflected ing arah ngelawan miturut fenomena refraction negatif.
Supaya metamaterial nduweni indeks bias negatif, matriks strukture kudu kurang saka dawa gelombang elektromagnetik sing digunakake. Kajaba iku, nilai permittivity (kemampuan kanggo ngliwati medan listrik) lan permeabilitas magnetik (carane nanggapi medan magnet) kudu negatif. Matematika minangka integral kanggo ngrancang paramèter sing dibutuhake kanggo nggawe metamaterial lan nduduhake manawa materi kasebut njamin ora katon. Ora nggumunake, luwih sukses wis digayuh kanthi dawa gelombang ing jarak gelombang mikro sing luwih akeh, yaiku saka 1 mm nganti 30 cm. Manungsa ndeleng jagad iki ing sawetara radiasi elektromagnetik sing sempit sing dikenal minangka cahya sing katon, kanthi dawane gelombang saka 400 nanometer (violet lan cahya magenta) nganti 700 nanometer (lampu abang jero).
Sawise pisanan nuduhake kelayakan metamaterial ing taun 2006, nalika prototipe pisanan digawe, tim insinyur ing Universitas Duke ngumumake ing Januari 2009 yen jinis piranti cloaking anyar digawe sing luwih maju ing cloaking liwat spektrum frekuensi sing amba. . Prestasi paling anyar ing wilayah iki amarga pangembangan klompok algoritma kompleks anyar kanggo nggawe lan produksi metamaterial. Ing eksperimen laboratorium anyar, sinar gelombang mikro sing diarahake liwat agen masking menyang "bump" ing permukaan pangilon sing rata katon saka permukaan kanthi sudut sing padha kaya ora ana benjolan. Kajaba iku, agen masking nyegah pembentukan sinar sing kasebar, sing biasane ngiringi transformasi kasebut. Fenomena kamuflase sing ndasari kaya fatamorgana sing katon ing dina panas ing ngarep dalan.
Ing program paralel lan saestu saingan, para ilmuwan ing Universitas California ngumumake ing pertengahan 2008 sing pisanan ngembangake bahan 3-D sing bisa ngganti arah normal cahya ing spektrum sing katon lan ing spektrum IR cedhak. . Para panaliti ngetutake rong pendekatan sing beda. Ing eksperimen pisanan, padha numpuk sawetara lapisan gantian saka salaka lan non-konduktif Magnesium fluoride lan Cut sing disebut nanometer "grid" pola menyang lapisan kanggo nggawe metamaterial optik akeh. Refraksi negatif wis diukur ing dawa gelombang 1500 nanometer. Metamaterial kapindho kasusun saka kawat nano salaka sing digawe dowo nang alumina keropos; wis refraction negatif ing dawa gelombang 660 nanometer ing wilayah abang saka spektrum.
Kaloro bahan kasebut entuk refraksi negatif, dene jumlah energi sing diserap utawa "ilang" nalika cahya ngliwati dheweke minimal.
Ing sisih kiwa ana perwakilan skematis saka metamaterial "netted" 3-D pisanan sing dikembangake ing Universitas California sing bisa entuk indeks bias negatif ing spektrum sing katon. Ing sisih tengen ana gambar struktur rampung saka mikroskop elektron scanning. Lapisan interleaved mbentuk kontur cilik sing bisa deflect cahya bali.
Uga ing Januari 2012, peneliti ing Universitas Stuttgart ngumumake yen dheweke wis nggawe kemajuan ing nggawe metamaterial multilayer kanthi cincin pamisah kanggo dawa gelombang optik. Prosedur lapisan-by-layer iki, sing bisa diulang kaping pirang-pirang kaya sing dikarepake, bisa nggawe struktur telung dimensi sing selaras saka metamaterial. Kunci sukses iki yaiku metode planarisasi kanggo permukaan nanolitografi sing kasar, digabungake karo tandha fidusial sing kuwat sing tahan proses etsa garing sajrone nanofabrikasi. Asil kasebut minangka keselarasan sing sampurna bebarengan karo lapisan sing rata. Cara iki uga cocok kanggo ngasilake wangun freeform ing saben lapisan. Mangkono, bisa nggawe struktur sing luwih rumit.
Mesthi, luwih akeh riset bisa uga dibutuhake sadurunge metamaterial bisa digawe sing bisa digunakake ing spektrum sing katon, sing katon dening mripat manungsa, lan banjur bahan praktis sing cocog kanggo sandhangan, contone. Nanging malah cloaking bahan operasi ing mung sawetara dawa gelombang utama bisa menehi keuntungan gedhe. Dheweke bisa nggawe sistem night vision ora efektif lan obyek sing ora katon, contone, sinar laser sing digunakake kanggo target senjata.
Konsep kerja
Sistem optoelektronik entheng adhedhasar pencitra lan tampilan modern wis diusulake supaya obyek sing dipilih meh transparan lan meh ora katon. Sistem iki diarani sistem kamuflase aktif utawa adaptif amarga kasunyatane, ora kaya kamuflase tradisional, padha ngasilake gambar sing bisa diganti kanggo nanggepi owah-owahan pemandangan lan kondisi cahya.
Fungsi utama sistem kamuflase adaptif yaiku proyeksi menyang permukaan obyek sing paling cedhak karo penampil pemandangan (latar mburi) ing mburi obyek kasebut. Ing tembung liya, pemandangan (latar mburi) ing mburi obyek ditransfer lan ditampilake ing panel ing ngarep obyek kasebut.
Sistem kamuflase aktif sing khas bakal katon minangka jaringan tampilan panel datar fleksibel sing disusun ing wangun kemul sing bakal nutupi kabeh permukaan obyek sing katon sing kudu ditutupi. Saben panel tampilan bakal ngemot sensor piksel aktif (APS), utawa bisa uga imager majeng liyane, sing bakal diarahake maju saka panel lan manggoni bagean cilik saka area panel. Ing "coverlet" uga bakal ngemot pigura kabel sing ndhukung jaringan serat optik untaian salib-disambungake liwat kang gambar saka saben APS bakal ditularaké menyang panel tampilan tambahan ing sisih ngelawan saka obyek masked.
Posisi lan orientasi kabeh pencitra bakal disinkronake karo posisi lan orientasi siji sensor, sing bakal ditemtokake dening pencitra utama (sensor). Orientasi bakal ditemtokake dening alat alignment sing dikontrol dening sensor gambar utama. Kontroler tengah sing disambungake menyang meter cahya eksternal bakal kanthi otomatis nyetel tingkat padhange kabeh panel tampilan supaya cocog karo kondisi cahya sekitar. Sisih ngisor obyek topeng bakal disorot sacara artifisial supaya gambar obyek topeng saka ndhuwur nuduhake lemah kaya ing cahya alami; yen iki ora digayuh, banjur heterogenitas ketok lan discreteness saka bayangan bakal katon kanggo pengamat looking mudhun.
Panel tampilan bisa ukuran lan dikonfigurasi supaya jumlah total panel kasebut bisa digunakake kanggo nutupi obyek sing beda-beda tanpa kudu ngowahi obyek kasebut dhewe. Evaluasi ukuran lan bobot sistem lan subsistem kamuflase adaptif sing khas ditindakake: volume sensor gambar khas bakal kurang saka 15 cm3, nalika sistem masking obyek 10 m dawa, 3 m dhuwur lan 5 sudhut bakal duwe. bobot kurang saka 45 kg. Yen obyek camouflaged minangka kendaraan, sistem kamuflase adaptif bisa gampang digerakake dening sistem listrik kendaraan tanpa efek negatif ing operasi.
Solusi penasaran kanggo kamuflase adaptif peralatan militer Adaptif saka BAE Systems
- Alex Alexeev
- Teknologi Kamuflase Aktif Dadi Umur (Bagian 1)l
Teknologi Kamuflase Aktif Wiwit Umur (Bagian 2)
Alexa