文 献 综 述
- 应用背景
随着军事科学技术的迅速发展，现代红外侦察、瞄准技术已达到相当高的水平。光电成像卫星可获得分辨率为0.1 m的可见光图像和红外图像[1]，并可在全暗的条件下拍摄地面目标，特别适于监视坦克、装甲车辆等的动向。不被发现成为生存第一要素，要提高军事目标的生存能力，就要降低被探测和发现的概率。各国使用的精确制导武器中，红外(含热寻的)制导占了60 %[2]，使各种军事目标和武器装备的安全受到严重威胁。
从红外物理学可知，物体红外辐射能量由斯蒂芬-玻耳兹曼定律[3]决定:
W=εsigma;T4
式中：W为物体的总辐射出射度；ε为物体的发射率；sigma;为玻耳兹曼常数；T为物体的绝对温度。可见物体辐射红外能量取决于物体的温度和物体的发射率。通过斯蒂芬-玻耳兹曼定律可知，物体红外辐射强度与物体绝对温度4次方成正比，因此实现物体红外隐身的最有效方法是尽可能降低物体表面的辐射温度。
装甲车辆与汽车相比，其动力舱容积极其有限、气流流动模式复杂、流道横截面积变化大，并且经常在变工况和很恶劣的外界环境状况下工作，致使发动机附近的顶甲板和侧甲板将显著升温，呈现出较强的红外辐射，成为现代侦察和制导技术中发现、识别和跟踪装甲车辆目标的重要来源[4]。先进的热成像技术在现代兵器中的推广应用给装甲车辆造成了巨大的威胁。通常情况下, 降低装甲车辆的表面温度，可减弱克目标与其背景的红外辐射差别，有助于降低坦克目标被发现和被识别的概率。
目前，研究装甲车辆红外辐射特性的方法主要有实验研究和红外仿真两种。实验研究方法可以直接获得装甲车辆的红外辐射特性以及装甲车辆的红外热图像，是装甲车辆红外辐射特性研究的重要方法[5]。随着计算机科学技术的不断发展，使得大规模的数学运算成为可能，出现了一批可用于装甲车辆建模仿真的软件，如FLUENT、STAR-CD等。红外仿真利用这些模拟软件计算目标的红外辐射特征分布，其精确度高、成本低、耗时短，被广泛应用于目标红外辐射特性研究领域。红外仿真技术的基本流程包括：(1)建立何物理模型；(2)使用数值模拟软件对目标模型进行仿真模拟；(3)根据得到目标的温度特征分布情况，考虑环境条件，得到目标以及背景的红外辐射强度特征分布。通过红外仿真技术可以评估装甲车辆的红外辐射特征，得到合适的红外隐身方案，从而降低装甲车辆被识别、打击的风险，提高战场生存率。
- 研究现状
2.1 装甲车辆红外特性的研究
从20世纪60年代起，美国和前苏联等军事技术先进的国家就投入了大量的人力和资源，采用各种方法对装甲车辆的红外辐射特征进行了大量的研究并依据各种宏观参数（气象参数、辐射参数和热物性参数）确定不同地面背景的理论模型，并进行了实验验证[6-7]。
在国内，韩玉阁，宣益民[8]等人针对不同背景下的军用目标建立了有关红外辐射特征的理论模型，对模型进行了红外仿真，得到了不同背景下目标的红外特征。毕小平、赵宇[9]等根据坦克动力舱内结构复杂、空间布置紧凑的持点，研究了动为舱内网格划分的策略和方法，分析了不同的网格划分策略对数值计算时间和精度的影响。对其某型坦克进行了网格划分，展示了这种网格划分方法的实用性和有效性。蒋一明[10]等人结合部位分解法和板块元法建立坦克目标的几何模型，根据热平衡方程得到相应波长范围内的红外辐射强度，通过计算机仿真生成不同交会状态下坦克目标红外灰度图像。此外，陈霞、李俊山等人[20]通过理论分析和实验测试，提出了一种利用坦克温度场模型计算红外辐射图像的方法，计算仿真实验验证了此方法的实用性。浙江大学国家重点实验室的王章野等[21]等根据传热学的原理，以坦克为例建立了地面目标的红外成像模型，为车辆的热仿真提供了有效的方法。
