Белсенді камуфляж жүйесімен қорғалған болашақ жауынгерлік көліктің көркем бейнесі
Қазіргі уақытта жаяу әскерді барлау мен инфильтрация операциялары екі негізгі элементті қолдана отырып, сарбазды камуфляциялауға арналған кәдімгі камуфляжбен орындалады: түсі мен өрнегі (камуфляж үлгісі). Дегенмен, қалалық ортада оңтайлы түс пен үлгі үздіксіз, тіпті әр минут сайын өзгеріп отыратын әскери операциялар кеңінен тарала бастады. Мысалы, жасыл форма киген сарбаз ақ қабырға алдында айқын көрінеді. Белсенді камуфляж жүйесі солдатты қазіргі ортада жасырып, түс пен үлгіні үнемі жаңарта алады
Табиғат миллиондаған жылдар бойы белсенді адаптивті камуфляж «жүйелерін» қолданып келеді. Сіз бұл фотода хамелеонды көре аласыз ба?
МБТ мысалын қолдана отырып, белсенді бейімделетін камуфляждың жұмыс принципінің жеңілдетілген көрінісі
Бұл мақалада ағымдағы және жобаланған белсенді (бейімделгіш) камуфляж жүйелеріне шолу қарастырылған. Бұл жүйелерге арналған көптеген қосымшалар бар немесе әзірленуде, алайда жаяу әскер операцияларында қолдануға болатын жүйелер зерттелуде. Сонымен қатар, бұл зерттеулердің мақсаты - белсенді камуфляж жүйелерінің қолданыстағы мүмкіндіктерін бағалау үшін және келешектерді жобалауға көмектесу үшін қолданылатын ақпаратты ұсыну.
Анықтамалар мен негізгі түсініктер
Көрінетін спектрдегі белсенді камуфляж әдеттегі камуфляждан екі түрлі ерекшеленеді. Біріншіден, ол бетперденің сыртқы түрін сыртқы ортаға ұқсатып қана қоймай ауыстырады (мысалы, дәстүрлі маскировка сияқты), бірақ бетперде жасалып жатқан заттың артында не тұрғанын дәл көрсетеді.
Екіншіден, белсенді камуфляж мұны нақты уақытта жасайды. Ең дұрысы, белсенді камуфляж тек жақын объектілерді ғана емес, сонымен қатар алыстағы объектілерді де елестете алады, мүмкін көкжиекке дейін, тамаша визуалды камуфляж жасайды. Визуалды белсенді камуфляж адамның көзінің және оптикалық сенсорлардың нысандардың болуын тану қабілетін өшіру үшін қолданылуы мүмкін.
Көркем әдебиетте белсенді камуфляж жүйелерінің көптеген мысалдары бар, ал әзірлеушілер көбінесе көркем әдебиеттің кейбір терминдері мен атауларына негізделген технологияның атауын таңдайды. Олар әдетте толық белсенді камуфляжға (яғни толық көрінбеуге) жатады және ішінара белсенді камуфляж, арнайы операциялар үшін белсенді камуфляж немесе нақты әлемдегі кез келген технологиялық жетістіктерге қатысты емес. Алайда, толық көрінбеу барлау мен инфильтрация операциялары сияқты жаяу әскерлер үшін пайдалы болатыны сөзсіз.
Камуфляж тек визуалды спектрде ғана емес, сонымен қатар акустикада (мысалы, сонар), электромагниттік спектрде (мысалы, радар), жылу өрісінде (мысалы, инфрақызыл сәулелену) және заттың пішінін өзгертуде қолданылады. Камуфляж технологиялары, соның ішінде кейбір белсенді камуфляждар, белгілі бір дәрежеде барлық осы түрлерге, әсіресе көлік құралдарына (құрлықта, теңізде және әуеде) әзірленді. Бұл жұмыс, ең алдымен, аттан түсірілген жаяу әскерге арналған визуалды камуфляжға қатысты болса да, басқа салалардағы шешімдерді қысқаша айту пайдалы, себебі кейбір технологиялық идеяларды көрінетін спектрге жеткізуге болады.
Көрнекі камуфляж. Көрнекі камуфляж формадан, бетінен, жылтырынан, силуэтінен, көлеңкесінен, орналасуынан және қозғалысынан тұрады. Белсенді камуфляж жүйесі осы аспектілердің барлығын қамтуы мүмкін. Бұл мақала визуалды белсенді камуфляжға бағытталған, сондықтан бұл жүйелер келесі тарауларда егжей -тегжейлі сипатталған.
Акустикалық камуфляж (мысалы, сонар). 40-шы жылдардан бастап көптеген елдер сүңгуір қайықтардың дыбыстық шағылыстарын азайту үшін дыбыс сіңіргіш беттермен тәжірибе жүргізді. Мылтықты кептіру технологиялары - акустикалық камуфляждың бір түрі. Сонымен қатар, белсенді шуды жою - бұл акустикалық камуфляжға айналуы мүмкін жаңа үрдіс. Белсенді шуды басатын құлаққап қазіргі уақытта тұтынушыға қол жетімді. Акустикалық жақын өрісте, ең алдымен, пропеллерлердің тоналды шуын белсенді түрде азайту үшін орналастырылған, жақын маңдағы белсенді шуды басу жүйелері әзірленуде. Жаяу әскердің әрекетін жасыру үшін ұзақ қашықтықтағы акустикалық өрістер үшін перспективалы жүйелер жасалуы мүмкін деп болжануда.
Электромагниттік камуфляж (радар сияқты). Радарлы камуфляж торлары арнайы жабындар мен микрофибр технологиясын біріктіріп, 12 дБ -нан асатын кеңжолақты радиолокациялық өшіруді қамтамасыз етеді. Қосымша термиялық жабындарды қолдану инфрақызыл қорғанысты кеңейтеді.
Saab Barracuda компаниясының BMS-ULCAS (Multispectral Ultra Lightweight Camouflage Screen) негізгі материалға бекітілген арнайы материалды қолданады. Материал кең жолақты радарды анықтауды азайтады, сонымен қатар көрінетін және инфрақызыл жиілік диапазонын тарылтады. Әр экран арнайы қорғайтын жабдыққа арналған.
Камуфляж формасы. Болашақта белсенді камуфляж жабылатын затты кеңістік формасына бейімдеу үшін анықтай алады. Бұл технология SAD (Shape Approximation Device) ретінде белгілі және пішінді анықтау мүмкіндігін төмендету мүмкіндігіне ие. Біркелкі камуфляждың ең тартымды мысалдарының бірі - сегізаяқ, ол тек түсінің өзгеруімен ғана емес, сонымен қатар терісінің пішіні мен құрылымын өзгерту арқылы да айналасымен үйлесе алады.
Термиялық камуфляж (мысалы, инфрақызыл). Жалаңаш терінің термиялық қолтаңбасын әлсірететін материал шығарылады, ол эмиссиясы мен диффузиялық қасиеті төмен пигментті құру үшін байланыстырғышқа ендірілген, диаметрі орта есеппен 45 мкм күміспен қуыс керамикалық шарларды (сеносфераларды) қолдана отырып, шығарады. Микробшалар айналадағы кеңістікті және бір -бірін көрсететін айна сияқты жұмыс істейді, осылайша терінің жылу сәулесін таратады.
Көп спектрлі камуфляж. Кейбір камуфляждық жүйелер мультиспектральды болып келеді, яғни олар камуфляждың бірнеше түрімен жұмыс істейді. Мысалы, Saab Barracuda атыс кезінде және қайта орналастыру кезінде артиллериялық бөлшектерді қорғайтын High Mobility on-Board System (HMBS) мультиспектралды камуфляж өнімін жасады. Қолтаңбаны 90% -ға дейін төмендетуге болады, ал термиялық сәулеленуді басу қозғалтқыштар мен генераторлардың тез іске қосылуы үшін бос тұруына мүмкіндік береді. Кейбір жүйелерде екі жақты жабын бар, бұл сарбаздарға әр түрлі рельефте екі жақты камуфляж киюге мүмкіндік береді.
2006 жылдың аяғында BAE Systems «камуфляж технологиясында ілгерілеу» деп аталатын нәрсені жариялады, оның озық технология орталығында «белсенді жасырындықтың жаңа формасы» ойлап табылды … Түймені басу арқылы объектілер іс жүзінде көрінбейтін болады. олардың фонында ». BAE Systems мәліметтері бойынша, бұл даму «компанияға жасырын технологиялар бойынша он жылдық көшбасшылық сыйлады және« жасырын »инженерлік әлемді қайта анықтай алады». Жаңа материалдар негізінде жаңа түсініктер енгізілді, бұл олардың түстерін өзгертуге ғана емес, сонымен қатар инфрақызыл, микротолқынды және радиолокациялық профильді ауыстыруға және объектілерді фонмен біріктіруге мүмкіндік береді, бұл оларды көрінбейтін етеді. Бұл технология бояу немесе жабысқақ қабат сияқты қосымша материалды қолдануға емес, құрылымның өзіне салынған. Бұл жұмыс 9 патентті тіркеуге әкелді және әлі де қолтаңбаны басқару мәселелерінің бірегей шешімдерін ұсынуы мүмкін.
Шағылыстыратын жаңбырға проекциясы бар RPT технологиясына негізделген белсенді камуфляж жүйесі
Келесі шекара: трансформациялық оптика
Осы мақалада сипатталған және сахналық проекцияға негізделген белсенді / бейімделгіш камуфляж жүйелері ғылыми фантастикаға өте ұқсас (және бұл шын мәнінде «Жыртқыш» фильмінің негізі болды), бірақ олар зерттелген ең озық технологияның бөлігі емес. іздеу «көрінбейтін жамылғы». Шынында да, басқа да шешімдер баяндалған, бұл белсенді камуфляжмен салыстырғанда әлдеқайда тиімді және практикалық болады. Олар трансформация оптикасы деп аталатын құбылысқа негізделген. Яғни, кейбір толқын ұзындығы, соның ішінде көрінетін жарық тасты қаптайтын су тәрізді заттың айналасында «бүгілуі» мүмкін. Нәтижесінде объектінің артындағы заттар бос кеңістіктен өткендей көрінеді, ал объект өзі көрінбей кетеді. Теорияда трансформация оптикасы объектілерді маскалап қана қоймай, оларды жоқ жерде көрінетін етіп жасай алады.
Трансформация оптикасы арқылы көрінбеу принципінің схемалық бейнесі
Метаматериалдың құрылымын көркем түрде ұсыну
Алайда, бұл орын алуы үшін объектіні немесе аймақты электромагниттік толқындар үшін анықталмайтын жабу құралының көмегімен бүркену керек. Бұл метаматериалдар деп аталатын құралдар табиғатта жоқ материалдық сипаттамалардың комбинациясын жасау үшін ұялы құрылымдарды пайдаланады. Бұл құрылымдар электромагниттік толқындарды объектінің айналасына бағыттай алады және олардың басқа жақта пайда болуына себеп болады.
Мұндай метаматериалдардың негізгі идеясы - теріс сыну. Керісінше, барлық табиғи материалдардың оң сыну көрсеткіші бар, олар электромагниттік толқындардың бір ортадан екіншісіне өткенде қанша майысқанын көрсетеді. Рефракция қалай жұмыс істейтіні туралы классикалық мысал: суға батырылған таяқшаның бір бөлігі су бетінің астында бүгілген сияқты. Егер судың теріс сынуы болса, таяқтың батып кеткен бөлігі, керісінше, судың бетінен шығып кетер еді. Немесе, мысалы, су астында жүзетін балық су бетінде ауада қозғалатын сияқты.
2009 жылы қаңтарда Дьюк университеті ашқан жаңа маскировательді метаматериал
Аяқталған 3D метаматериалының электронды микроскопы. Бөлінген алтыннан жасалған резонаторлар жұп қатарларда орналасады
Калифорния университетінің зерттеушілері Берклидегі метаматериалдың (жоғарғы және бүйірлік) схемалық және электронды микроскоптық көрінісі. Материал кеуекті глиноземнің ішіне ендірілген параллель нанобайлардан жасалған. Көрінетін жарық теріс сыну құбылысына сәйкес материалдан өткенде, ол қарама -қарсы бағытта бұрылады.
Метаматериалдың сыну көрсеткіші теріс болуы үшін оның құрылымдық матрицасы қолданылатын электромагниттік толқынның ұзындығынан аз болуы керек. Сонымен қатар, диэлектрлік тұрақты (электр өрісін беру мүмкіндігі) мен магниттік өткізгіштік (магнит өрісіне қалай әсер етеді) мәндері теріс болуы керек. Математика метамәтериалдарды жасау үшін қажетті параметрлерді жобалаудың ажырамас бөлігі болып табылады және материал көрінбейтіндігіне кепілдік беретінін көрсетеді. Таңқаларлық емес, толқын ұзындығы 1 мм -ден 30 см -ге дейінгі диапазондағы толқын ұзындығымен жұмыс істегенде, адамдар әлемді толқын ұзындығы 400 нанометрден аспайтын электромагниттік сәулеленудің тар диапазонында көреді. және қызыл күрең жарық) 700 нанометрге дейін (қою қызыл жарық).
Алғашқы прототип құрастырылған кезде 2006 жылы метаматериалдың орындылығын көрсеткеннен кейін, Дьюк университетінің инженерлер тобы 2009 жылдың қаңтар айында жиіліктің кең спектрінде жабу бойынша әлдеқайда жетілдірілген жабу құрылғысының жаңа түрін жариялады. Бұл саладағы соңғы жетістіктер метаматериалдарды жасау мен өндірудің күрделі алгоритмдерінің жаңа тобының дамуына байланысты. Соңғы зертханалық эксперименттерде маска құралдары арқылы тегіс айна бетіндегі «дөңеске» бағытталған микротолқынды сәуле бөртпе жоқ сияқты бірдей бұрыштан шағылды. Сонымен қатар, жабу агенті шашыраңқы сәулелердің пайда болуына жол бермеді, әдетте мұндай түрленулермен бірге жүреді. Камуфляждың астындағы құбылыс жолдың алдында ыстық күні көрген сиқырға ұқсайды.
Параллель және нағыз бәсекелес бағдарламада Калифорния университетінің ғалымдары 2008 жылдың ортасында олар көрінетін және жақын инфрақызыл спектрлерде жарықтың қалыпты бағытын өзгерте алатын 3-D материалдарын жасағанын жариялады. Зерттеушілер екі түрлі әдісті қолданды. Бірінші экспериментте олар күміс пен өткізбейтін магний фторидінің бірнеше ауыспалы қабаттарын жинап, оптикалық метаматериалды құру үшін нанометриялық «торлы» өрнектерді қабаттарға бөлді. Теріс сыну толқын ұзындығы 1500 нанометрде өлшенді. Екінші метамәлімет кеуекті глиноземнің ішіне созылған күміс нанохабарлардан тұрды; спектрдің қызыл аймағында 660 нанометр толқын ұзындығында теріс сыну болды.
Екі материал да теріс сынуға қол жеткізді, олар арқылы өтетін жарық минималды болғандықтан жұтылған немесе «жоғалған» энергия мөлшері.
Сол жақ-көрінетін спектрде теріс сыну көрсеткішіне қол жеткізе алатын Калифорния университетінде әзірленген алғашқы 3-D «торлы» метамәтериалдың схемалық көрінісі. Оң жақта электронды микроскоптан дайын құрылымның бейнесі орналасқан. Үзік -үзік қабаттар жарықты артқа бұра алатын шағын контурларды құрайды
Сондай-ақ, 2012 жылдың қаңтарында Штутгарт университетінің зерттеушілері оптикалық толқын ұзындығы үшін көп қабатты, сақиналы метаматериалды жасауда прогресске қол жеткізгенін хабарлады. Қажет болғанша бірнеше рет қайталауға болатын қабат-қабат процедурасы метамәтериалдардан жақсы үйлестірілген үшөлшемді құрылымдар жасауға қабілетті. Бұл табыстың кілті нано-өндіріс кезінде құрғақ өңдеу процестеріне төтеп беретін берік нанолитографиялық бетке арналған планаризация (тегістеу) әдісі болды. Нәтиже мүлдем тегіс қабаттармен тамаша туралау болды. Бұл әдіс әр қабатта еркін пішінді фигураларды алу үшін де қолайлы. Осылайша неғұрлым күрделі құрылымдар жасауға болады.
Әрине, адам көзі көретін көрінетін спектрде жұмыс істей алатын метаматериалдарды, содан кейін киімге жарамды практикалық материалдарды жасамас бұрын, әлдеқайда көп зерттеулер қажет болуы мүмкін. Бірнеше негізгі толқын ұзындығында жұмыс жасайтын жабын материалдары да үлкен пайда әкелуі мүмкін. Олар түнгі көру жүйесін тиімсіз ете алады және заттарды қаруды бағыттау үшін қолданылатын лазер сәулелеріне көрінбейтін етеді.
Жұмыс түсінігі
Жеңіл оптоэлектрондық жүйелер таңдалған объектілерді іс жүзінде мөлдір ететін және іс жүзінде көрінбейтін етіп жасайтын заманауи бейнелеу құрылғылары мен дисплейлер негізінде ұсынылды. Бұл жүйелер дәстүрлі камуфляждан айырмашылығы, олар көріністер мен жарық жағдайларының өзгеруіне байланысты өзгеруі мүмкін суреттерді тудыратындығына байланысты камуфляждың белсенді немесе бейімделетін жүйесі деп аталады.
Адаптивті камуфляж жүйесінің негізгі функциясы - объектінің артындағы көріністі (фонды) көрерменге жақын объектінің бетіне шығару. Басқаша айтқанда, объектінің артындағы көрініс (фон) тасымалданады және объектінің алдындағы панельдерде көрсетіледі.
Кәдімгі белсенді камуфляж жүйесі, камуфляж қажет объектінің барлық көрінетін беттерін жабатын, көрпе түрінде орналастырылған, икемді жалпақ панельді дисплейлер желісі болуы мүмкін. Әрбір дисплей тақтасында белсенді пиксель сенсоры (APS) немесе, мүмкін, панельдің алға қарай бағытталатын және панель аймағының кішкене бөлігін алатын басқа жетілдірілген бейнематериал болады. «Қаптамада» сонымен қатар көлденең байланыстырылған оптикалық талшықтар желісін қолдайтын сымдық рамка болады, ол арқылы әр АПС-тен сурет маскаланған объектінің қарама-қарсы жағындағы қосымша дисплей тақтасына жіберіледі.
Барлық бейнелеу құрылғыларының орналасуы мен бағыты негізгі сенсормен (сенсормен) анықталатын бір сенсордың орналасуымен және бағдарымен синхрондалады. Бағыт негізгі кескін сенсоры басқаратын тегістеу құралымен анықталады. Сыртқы жарық өлшегішке қосылған орталық контроллер барлық дисплей панельдерінің жарықтылық деңгейін қоршаған жарық жағдайларына сәйкес автоматты түрде реттейді. Маскаланған заттың астыңғы жағы жасанды түрде жарықтандырылатын болады, осылайша бетпердемен жабылған заттың суреті жерді табиғи түрде жарықтандырылғандай көрсетеді; егер бұған қол жеткізілмесе, көлеңкелердің айқын гетерогенділігі мен дискреттілігі жоғарыдан төмен қарай қарайтын бақылаушыға көрінетін болады.
Дисплей панельдерінің өлшемін және конфигурациясын жасауға болады, осылайша бұл панельдердің барлығын объектілерді өзгертуге тура келместен әр түрлі заттарды маскировкалау үшін қолдануға болады. Бейімделетін камуфляждың типтік жүйелері мен кіші жүйелерінің көлемі мен массасы бағаланды: әдеттегі сурет сенсорының көлемі 15 см3 -тен аз болады, ал ұзындығы 10 м, биіктігі 3 м және ені 5 м болатын затты жабатын жүйеде массасы 45 кг -нан аз Егер жабылатын зат көлік болса, онда бейімделетін камуфляж жүйесін көлік құралының электр жүйесі оның жұмысына теріс әсер етпей оңай қосуға болады.
BAE Systems -ден бейімделген әскери техниканың бейімделетін камуфляжының қызықты шешімі
