적외선 서명

Infrared signature

국방과학자와 군이 사용하는 적외선 서명은 적외선 센서에 물체가 나타나는 형태다. 적외선 서명은 물체의 모양과 크기,[1] 온도 [2]및 방사성, 물체 표면에서 반사되는 외부 소스(지구, 햇빛, 스카이신)의 반사,[3] 물체를 보는[4] 배경, 검출 센서의 파장 등 많은 요인에 따라 달라진다. 이와 같이 적외선 서명에 대한 포괄적인 정의나 그것을 측정하는 어떤 사소한 수단도 없다. 예를 들어, 들판에 대해 바라본 트럭의 적외선 서명은 날씨, 하루 중 시간 및 엔진 하중에 따라 크게 달라질 것이다.

물체의 적외선 시그니처를 정의하는 두 가지 상당히 성공적인 예는 센서의 표면 온도 차이와 대비 복사 강도(CRI) 정의다.

겉보기 온도차

적외선 시그니처를 정의하는 겉보기 온도 차이 방법은 기록된 광도 값을 완전한 흑체 선원에서 측정했을 경우 관심 대상과 직접적인 배경 사이의 물리적 온도 차이(예: 켈빈)를 제공한다. 이 방법의 문제에는 물체 또는 직접적인 배경과 검출기 픽셀의 유한 크기 간의 광도 차이가 포함된다. 값은 범위, 시간, 양상 등의 복잡한 기능이다.

대비 복사 강도

적외선 서명을 정의하는 대비 복사 강도 방법은 물체와 직접 배경의 평균 광도 차이를 취하여 이를 물체의 투사 면적에 곱하는 것이다. 다시 CRI 값은 많은 요인에 따라 달라진다.

상용 소프트웨어

설계 단계에서는 실제 물체를 조작하기 전에 적외선 서명이 어떻게 될 것인지를 예측하기 위해 컴퓨터를 사용하는 것이 바람직할 때가 많다. 이러한 예측 프로세스의 많은 반복은 낮은 비용으로 짧은 시간에 수행될 수 있는 반면, 측정 범위의 사용은 종종 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들고 오류가 발생하기 쉽다.

다수의 소프트웨어 하우스가 적외선 시그니처 예측 소프트웨어 패키지를 구축했다. 이 경우 일반적으로 특정 열 환경과 플랫폼 내부 온도와 건설 자재의 열 특성을 설명하기 위해 CAD 모델에 많은 매개변수를 추가해야 한다. 그런 다음 소프트웨어는 경계를 넘어 특정 적외선 대역의 전자기 전파에 대한 일련의 열 방정식을 해결한다. 일차 출력은 적외선 서명의 척도로, 일반적으로 표면 온도가 주어질 수 있지만(적외선 서명 예측을 얻기 위해 계산해야 하기 때문에), 또한 다양한 영상 적외선 검출기에 장면이 어떻게 나타날 수 있는지에 대한 시각적 표현이다.

적외선 시그니처 예측 모델은 복잡한 환경을 모델링하는 것이 어렵기 때문에 단순한 사례를 제외하고는 검증이 매우 어렵다. 이러한 유형의 소프트웨어에 대한 민감도 분석과 실험 측정 모두 날씨에 대한 작은 변화가 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주었다. 이와 같이 적외선 문제를 모델링하여 얻을 수 있는 것에 대한 한계가 있으며, 적외선 대역에서 물체의 물리적 존재 특성에 대한 정확한 지식을 얻기 위해서는 실험이 필요한 경우도 있다.

적외선 스텔스

적외선 스텔스는 적외선 서명을 줄이기 위한 스텔스 기술 영역이다.[5] 이것은 적외선 유도 무기와 적외선 감시 센서에 대한 플랫폼의 민감성을 감소시켜 플랫폼의 전반적인 생존성을 증가시킨다.[6] 적외선 스텔스기는 특히 비발탄 항공기의 엔진과[7] 플럼이[8] 감지되기 때문에 군용 제트기에 적용되지만, 군용 헬기,[9] 군함, 육상 차량, 하산 장병에게도 적용된다.

적외선 시그니처를 연구하는 군사적인 목표는 위협의 가능한 적외선 시그니처를 파악하고(그리고 이를 탐지하는 데 필요한 장비를 개발) 그들 자신의 자산의 적외선 시그니처를 위협 센서로 줄이는 것이다. 실제로 이는 들어오는 대함 미사일의 배기 가스 플럼을 감지하기 위해 군함에 센서를 장착하는 동시에 미사일을 유도하는 적외선 센서의 탐지 임계값보다 낮은 적외선 서명을 갖는 것을 의미할 수 있다.

배기 플룸은 적외선 시그니처를 크게 한다. IR 시그니처를 줄이는 한 가지 방법은 비원형 테일파이프(슬릿 모양)를 갖추어 배기 단면적을 최소화하고 뜨거운 배기량과 차가운 주변 공기의 혼합을 극대화하는 것이다(히드록치 F-117 나이트호크 참조). 종종, 이 과정을 증가시키기 위해 배기 흐름에 냉기를 의도적으로 주입한다(Ryan AQM-91 Firefly and Northrop Grumman B-2 Spirit 참조). 때로는 제트 배기가스가 록히드 F-117 나이트호크, 그리고 무탈리 페어차일드 공화국 A-10 썬더볼트 II에서처럼 날개 표면 위로 배출되어 아래 관측자로부터 보호된다. 적외선 스텔스 달성을 위해 배기가스는 방사하는 가장 밝은 파장을 대기 중 이산화탄소와 수증기에 흡수되는 온도로 냉각시켜 배기가스의 적외선 가시성을 획기적으로 감소시킨다.[10] 배기 온도를 낮추는 또 다른 방법은 연료 탱크가 날개를 따라 흐르는 공기에 의해 냉각된 열제거원 역할을 하는 배기관 내부에 연료와 같은 냉각수 유체를 순환시키는 것이다.[citation needed]

지상 전투는 능동 적외선 센서와 수동 적외선 센서의 사용을 포함하므로 USMC 지상 전투복 요구 사항 문서는 적외선 반사 품질 표준을 명시한다.[11]

참조

  1. ^ Mahulikar, S.P., P.P., P.K., & Kolhe, P.S.: (2007) "적외선 검출 연구를 위해 복잡한 잘 분해된 표면으로 소분된 고체의 각도에 대한 분석적 추정", Apply Optics, v. 46(22) 페이지 4991-498.
  2. ^ 마흘리카르, S.P., Sane, S.K., Gietonde, U.N., & Marathe A.G.: (2001) "완성 항공기의 적외선 서명 수준에 대한 수학적 연구", 항공 저널, v. 105(1046), 페이지 185-192.
  3. ^ Mahulikar, S.P., P., P., P., P.K., & Rao, G.A.: (2009) 항공기 적외선 탐지를 위한 일조, 스카이신, 어스샤인 연구, Journal of Optics: Pure & Applied Optics, v. 11(4), no. 045703.
  4. ^ Rao, G.A., & Mahulikar, S.P.: (2005) "항공기 적외선 서명에 대한 대기 전송 및 광도의 영향", AIA Journal of Aircraft, v. 42(4), 페이지 1046-1054.
  5. ^ 마흘리카르, S.P. 소나와인, H.R. & Rao, G.A.: (2007) "항공우주 차량의 적외선 시그니처 연구", 항공우주 과학의 진보, v. 43(7-8), 페이지 218-245.
  6. ^ Rao, G.A., & Mahulikar, S.P.: (2005) "적외선 호밍 미사일에 대한 항공기 감수성에 대한 새로운 기준", 항공우주과학기술, v. 9(8), 페이지 701-712.
  7. ^ Mahulikar, S.P., Kolhe, P.S. & Rao, G.A.: (2005) 열물리학 & 열전달 AIA 저널, v. 19(1), 페이지 114-124.
  8. ^ Mahulikar, S.P., Rao, G.A., S.K., & Marathe, A.G.: (2005) "비후 연소 모드의 항공기 플룸 적외선 서명", AIA Journal of Thermography & Heat Transfer, v. 19(3), 페이지 413-415.
  9. ^ 마흘리카르, S.P. 프라사드, H.S. & Potnuru, S.K. : (2008) "핵심과 위장에 기초한 헬리콥터 엔진 덕트의 적외선 서명 억제", AIA Propulation & Power 저널, v. 24(3), 페이지 613-618.
  10. ^ [1] 광학전 - 뉴 프론티어
  11. ^ GAO-10-669R 워파이터 지원

참고 항목