进入21世纪,战争形态变化不断,作战方式由传统模式向多元化、联合化方向发展,对武器装备的实战性能提出了更高的要求。坦克作为现代地面战争中的大杀器,提升其实战能力无疑成为当下许多国家研究的热点。
为了实现打赢信息化战争的需要,在坦克上运用热成像技术成为了许多国家提升坦克作战能力的选项之一。坦克在运用热成像技术后,即使在夜间、战场硝烟等复杂条件下,也可以迅速发现几公里之外的目标,极大地提高了坦克的侦察能力和打击能力。可以说,热成像技术与坦克的结合大大改变了坦克的作战方式,是坦克实现复杂环境作战的重要保证。
热成像技术至今已经发展了三代,但目前世界上掌握了坦克热成像技术的国家并不多,即使是像俄罗斯这样的军事大国,直到2016年7月才宣布成为继美国、法国、中国后第四个能够自主研制坦克热成像技术的国家,可见把热成像技术运用到坦克上的难度非同一般。在1943年,美国RNO公司生产了代号为M12的光学器件,已经具有一定的功能,是最早的一款热成像仪器。1964年,美国德克萨斯仪器公司首次研发成功第一代热红外成像装置,取名红外前视系统,其原理利用光学元件运动机械,针对目标的热辐射进行图像扫描与分解,随后应用光电探测器进行光电转换,最后形成图像信号,并在荧屏上显示。
第一代热成像仪主要由光学扫描器件和电子放大电路、显示器等部件组成,在夜间的地面观察、空中侦察、水面救援保险等做出了重要贡献。由于技术门槛较低,红外前视系统至今仍然广泛在世界范围装配,比如台湾地区的M60A3坦克及M48H勇虎式坦克配备的AN/VSG-2热成像瞄准镜,该器件加强了坦克的夜视能力,因其可穿透烟雾和地面障碍物以获得目标影像,一定程度上提高了恶劣气候下的作战效率,缓解了沿海部队受台风和海雾的影响。
随后RNO公司以红外前视装置为基础,发展出了具有温度测量功能的第二代热红外成像装置。在第二代热红外成像装置中,目前最为先进的被动式红外热像仪主要采用数字式高像素焦平面阵列技术,集成了数十万个信号放大器,将芯片置于光学系统的焦平面上,从而取得目标的全景图像。整个过程无需光机扫描,大大提高了灵敏度和热分辨率,进一步提高了坦克对目标的探测距离和识别能力。焦平面阵列技术取代了第一代的光机扫描技术,使得坦克热成像仪可以像人眼一样获取目标图像,因此也被称为凝视型热成像仪。
美军M1主战坦克上面的夜视仪:美军最先进的M1A2系列主战坦克都已经装备了二代的红外CCD焦平面列阵凝视型热成像仪,该系列坦克配备德克萨斯仪器公司研制的车长独立热像仪(CITV)和驾驶员热观测仪(DTV),该独立稳定式热像仪具有猎潜式(hunter-killer)瞄准镜的目标捕捉能力,可大幅提高坦克在能见度很低(黑夜和烟幕)的情况下与敌交战的能力,逐渐取代传统车长观察用的炮长主瞄准镜光学延伸装置。
目前世界各国主战坦克大多以列装配备第一代热成像仪为主,一些发达国家如美国最先进的M1A2系列坦克已经完成了第二代热成像仪的配装,并且开始了第三代热成像系统的开发。在现今最先进的热像仪面前绝大多数伪装都丧失了作用,除非将目标的温度完美地和周围环境融为一体,使其看不到热辐射差异,而这在复杂的作战环境下几乎无法达到,所以热成像技术至今为止仍代表着最为高超的夜视技术。
如今,热成像技术是现代军工、国防领域中的关键技术,国内外都非常重视热成像技术的发展。热成像技术在军事上的运用远远不止于坦克,还可用于战术和战略侦察,武器瞄准和制导,战车和运输车辆的夜间行驶,飞机在黑暗中的起飞、着陆等多个领域。热成像技术的应用方式也是多样化的,观察仪、夜视眼镜、武器瞄准具、车辆驾驶仪等都是热成像技术的运用状态。对于陆军来说,最直接的就是运用到单兵作战上,人在黑暗的环境中视觉会受到极大的限制,单兵在夜间作战往往会受到敌人的伏击,通过使用热成像技术,步兵在夜间和其他昏暗的环境中便具备了侦察能力,在黑暗中作战的能力也得以加强,可以更方便地开展夜间观察、瞄准、巡逻等工作。
美坦克炮手利用第二代热像仪瞄准射击
热成像技术在海军和空军等其他兵种中也扮演着重要的角色,潜艇和巡逻舰在搭载了热成像设备后可以在夜间和深海处进行观察、搜索、警戒和瞄准射击;海军陆战队和海防舰队可以通过热成像技术在夜间进行低空和中空探测,拦截来袭的飞机和导弹;各类飞机和直升机也可以通过热成像技术进行空中监视,海上测绘、救援,边境巡逻等;轰炸机、攻击机等战机的导航系统也离不开热成像技术;热成像技术在无人机、侦察机的侦察中也起着至关重要的作用。
热成像技术无论在军事上还是民用上都属于核心关键技术,各方面优点众多,但是缺点也很明显,热成像技术图像对比度低,分辨细节能力较差。像窗户玻璃这种透明的障碍物,使红外热成像仪探测不到其后物体的温差,因此不能透过透明的障碍物看清目标。由于成本上价格昂贵,关键技术复杂,导致目前红外热成像仪的普及仍受到很多限制,因此很多国家都在谋求实现热成像技术的创新突破。
据俄罗斯卫星通讯社11月25日莫斯科报道,俄罗斯特种技术企业创始人安德烈?鲁利对记者称,特种技术科学生产联合体研制出一种附带热成像技术的智能靶标,它可自动计算命中率并瞬间排列结果,未来可用于对所有射击训练数字化。目前热成像技术在全世界范围内仍是需要不断发展的前沿技术,同时在探测技术不断突破的情况下,注意力仍需放在反热成像技术上,然而在此领域的方式方法仍然空缺,一旦突破将使反导和单兵作战出现新的变化。
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编辑 | 颜恺壮
审阅 | 原熙文
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