활발한 위장 기술이 성숙 해짐 (1의 일부)
활동적인 위장으로 보호되는 미래 전투 차량의 예술적 표현
보병 정찰 및 배치 작업은 두 가지 기본 요소를 사용하여 군인을 위장하기 위해 만든 위장과 함께 수행됩니다. 색상 및 패턴 (위장 착색 패턴). 그러나 도시 환경에서의 군사 작전은 점차 보편화되고 있으며, 최적의 색과 패턴이 적어도 1 분마다 지속적으로 변할 수 있습니다. 예를 들어, 녹색 옷을 입은 병사는 흰 벽에 분명하게 눈에 띄게됩니다. 능동적 인 위장 시스템은 그의 현재 환경에서 병사를 숨기고 색과 패턴을 지속적으로 업데이트 할 수 있습니다.
자연은 수백만 년 동안 활동 적응 형 위장 시스템을 사용 해왔다. 이 사진에서 카멜레온을 볼 수 있습니까?
MBT의 예에 대한 능동적 인 적응 위장의 작동 원리의 단순화 된 표현
이 기사에서는 현재 및 예상되는 활성 (적응 형) 위장 시스템의 개요를 제공합니다. 이러한 시스템의 수많은 응용 프로그램이 있거나 개발 중에 있지만 보행 작업에 사용될 수있는 시스템에 중점을 둡니다. 또한이 연구의 목적은 활성 위장 시스템의 현재 적용 가능성을 평가하고 향후 위장 설계를 돕는 데 사용되는 정보를 제공하는 것입니다.
정의 및 기본 개념
가시 스펙트럼의 활성 위장은 두 가지 기능을 통해 일반적인 위장과 다릅니다. 첫째, 외장에 의해 가려진 것의 외관을 바꿉니다. 이는 전통적인 위장과 같이 환경과 유사 할뿐만 아니라 마스크 된 객체의 뒤에 무엇이 있는지를 정확하게 나타냅니다.
두 번째, 활성 위장도 실시간으로 수행합니다. 이상적으로, 활동적인 위장은 가까운 물체를 모방 할 수있을뿐만 아니라 먼 지평선까지도 완벽하게 시각적으로 변장시킬 수 있습니다. 시각적 활성 위장은 인간의 눈과 광 센서가 표적의 존재를 인식하는 능력을 박탈하는 데 사용될 수 있습니다.
공상 과학에서 활동적인 위장 시스템의 예가 많이 있으며 개발자는 종종 허구의 일부 용어와 이름을 기반으로 기술의 이름을 선택합니다. 그들은 원칙적으로 완전한 능동적 인 변장에 속하며 (부분적으로 완전한 보이지 않음), 부분적으로 활동적인 위장, 특수 작전을위한 적극적인 위장 또는 현재의 실제 기술 진보와 관련이 없습니다. 그러나 정찰과 침투 작전 (침투)과 같은 보병 작전에는 완전한 투명 장치가 확실히 유용 할 것입니다.
위장은 시각적 스펙트럼뿐만 아니라 음향 (예 : 음파 탐지기), 전자기 스펙트럼 (예 : 레이더), 열전달 영역 (예 : 적외선 방사) 및 물체의 모양 변경에도 사용됩니다. 일부 유형의 능동 위장을 비롯한 마스킹 기술은 이러한 모든 유형, 특히 차량 (육상, 해상 및 항공)의 경우 어느 정도 개발되었습니다. 이러한 작업은 주로 분리 된 보병을위한 시각적 인 위장과 관련이 있지만 일부 기술 아이디어가 가시적 인 스펙트럼으로 전달 될 수 있기 때문에 다른 영역에서 솔루션을 간략하게 언급하는 것이 유용합니다.
시각적 인 위장. 비주얼 위장은 형태, 표면, 반짝이, 실루엣, 그림자, 위치 및 움직임으로 구성됩니다. 활성 위장 시스템은 이러한 모든 측면을 포함 할 수 있습니다. 이 기사는 시각적으로 위장적인 위장에 초점을두고 있으므로이 시스템은 다음 하위 절에서 자세히 설명합니다.
어쿠스틱 위장 (예 : 소나). 40-s 이후, 많은 국가들이 잠수함의 수중 음파 탐지기 반사를 줄이기 위해 흡음 표면을 실험 해 왔습니다. 건 음소거 기술은 어쿠스틱 위장의 한 유형입니다. 또한 능동적 인 소음 감소는 어쿠스틱 위장으로 발전 할 수있는 새로운 방향입니다. 현재 능동형 소음 제거 헤드폰을 소비자가 이용할 수 있습니다. 프로펠러의 음조 잡음을 능동적으로 최소화하기 위해 어쿠스틱 니어 필드에 배치되는 소위 근접 필드 능동 소음 억제 시스템이 개발되고 있습니다. 보병 작전을 위장시키기 위해 장거리 음향 장을 위해 유망한 시스템을 개발할 수 있다고 예측된다.
전자기 위장 (예 : 레이더). 안티 레이더 위장 그물은 특수 코팅과 마이크로 화이버 기술을 결합하여 12 dB 이상의 광대역 레이더 감쇄를 제공합니다. 선택 사양의 열 코팅을 사용하면 적외선 보호 기능이 확장됩니다.
초경량 멀티 스펙트럼 위장 스크린에서 Saab Barracuda 사의 BMS-ULCAS (Multispectral Ultra Lightweight Camouflage Screen)는 기본 소재에 부착 된 특수 소재를 사용합니다. 이 소재는 광대역 레이더 탐지를 줄이고 가시 광선 및 적외선 주파수 범위를 좁 힙니다. 각 화면은 보호하는 장비를 위해 특별히 설계되었습니다.
위장 유니폼. 앞으로는 활성 위장이 마스크 된 물체를 정의하여 공간 모양에 맞출 수 있습니다. 이 기술은 SAD (Shape Approximation Device)로 알려져 있으며 모양을 결정하는 기능을 잠재적으로 줄일 수 있습니다. 위장 모양의 가장 확실한 예 중 하나는 낙지입니다. 낙지는 색상을 변경하는 것뿐만 아니라 피부의 모양과 질감을 변화시켜 환경과 합병 할 수 있습니다.
열 위장 (예 : 적외선). 낮은 방출 및 확산 특성을 갖는 안료를 만들기 위해 바인더에 묻혀있는 평균 직경 45 미크론의은 도금 중공 세라믹 볼 (세노 스피어)을 사용하여 열 방출의 확산으로 인해 노출 된 피부의 열 서명을 약화시키는 물질이 개발되었습니다. 마이크로볼은 거울처럼 작동하여 환경과 서로를 반영하여 피부로부터 열 방출을 분산시킵니다.
Multispectral 위장. 일부 위장 시스템은 다중 스펙트럼, 즉 둘 이상의 위장 유형에서 작동합니다. 예를 들어 사브 바라쿠다 (Saab Barracuda)는 해고 및 재배포 중에 포병 총을 보호하는 HMBS 다중 스펙트럼 위장 제품 (고 이동성 기내 시스템)을 개발했습니다. 아마도 서명을 90 %로 줄이고 열 복사를 억제하면 엔진과 발전기가 빠르게 움직이기 시작할 수 있습니다. 일부 시스템에는 양면 코팅이되어있어 군인이 여러 유형의 지형에서 사용할 수있는 양면 위장을 착용 할 수 있습니다.
2006이 끝날 때 BAE Systems는 첨단 기술의 중심 인 "위장 기술의 도약"으로 묘사 된 것을 발표하면서 "새로운 형태의 능동 스텔스를 발명했습니다 ... 버튼을 누르면 물체가 사실상 보이지 않게되고 배경과 병합됩니다." BAE Systems에 따르면이 개발은 "회사가 스텔스 기술 분야에서 10 년 동안 리더십을 발휘했으며"눈에 잘 띄지 않는 "엔지니어링 세계를 재정의 할 수있었습니다." 새로운 재료를 기반으로하는 새로운 개념이 구현되어 색상 변경뿐 아니라 적외선, 전자 레인지 및 레이더 프로필을 전환하고 배경과 개체를 병합하여 사실상 보이지 않게 할 수 있습니다. 이 기술은 페인트 나 접착제 층과 같은 추가 재료의 사용보다는 구조 자체에 내장되어 있습니다. 이 작업은 이미 9 특허 등록을 유도했으며 서명 관리 문제에 대한 고유 한 솔루션을 제공 할 수 있습니다.
재 귀성 반사 우비에 투영 된 RPT 기술에 기반한 능동 위장 시스템
다음 국경 : 변환 광학
이 기사에서 설명하고 장면의 투영에 기반한 능동 / 적응 형 위장 시스템은 과학 소설과 매우 유사하지만 실제로 영화 "프레데터"의 기초가되었습니다. 그러나 그들은 " 보이지 않는 표지. " 사실, 다른 해결책이 이미 설명되어 있으며, 능동 위장에 비해 훨씬 효과적이고 실용적입니다. 그것들은 변형 광학이라고 알려진 현상을 기반으로합니다. 즉, 가시 광선을 포함한 일부 파장은 "구부러져 서"돌을 감싸는 물과 같은 물체 주위의 흐름으로 향하게 할 수 있습니다. 결과적으로 객체 뒤에있는 객체는 마치 빈 공간을 통과 한 것처럼 보이는 반면 객체 자체는 사라집니다. 이론 상으로는, 변형 광학은 물체를 가릴뿐만 아니라 물체가 위치하지 않는 곳에서도 볼 수있게합니다.
변형 광학을 통한 보이지 않는 원리의 도식적 표현
메타 물질의 구조에 대한 예술적 표현
그러나이 작업을 수행하려면 대상 또는 영역을 마스킹 도구를 사용하여 마스킹해야합니다. 마스킹 도구는 전자기파만으로는 탐지 할 수 없어야합니다. 메타 도구 (metamaterials)라고 불리는 그러한 도구에서 셀룰러 아키텍처가있는 구조는 본질적으로 액세스 할 수없는 재료의 특성 조합을 만드는 데 사용됩니다. 이 구조는 전자기파를 물체 주위로 유도하여 다른 물체에 나타나게 할 수 있습니다.
그러한 메타 물질의 일반적인 개념은 음의 굴절이다. 반대로, 모든 천연 물질은 양의 굴절률을 가지며, 한 매질에서 다른 매질로 이동할 때 얼마나 많은 전자기파가 구부러 지는지를 나타내는 지표입니다. 굴절이 작동하는 방식에 대한 고전적인 일러스트레이션 : 지팡이의 잠긴 부분이 물 표면 아래에서 구부러진 것처럼 보입니다. 물이 음의 굴절을 가진다면 스틱의 물속에 잠긴 부분이 반대로 물 표면에서 튀어 나옵니다. 또는 수중 수영하는 물고기가 물 표면 위의 공기 속에서 움직이는 것처럼 보일 수도 있습니다.
새로운 마스킹 메타 머티리얼 (Duke University) 1 월 2009
완성 된 3D 메타 머터의 전자 현미경 이미지. 분할 금 나노 링의 공진기는 직선으로 배열된다.
Berkeley 소재 University of California의 연구원이 개발 한 전자 현미경 메타 머터 리얼 (상단 및 측면)의 도식 표현 및 이미지. 상기 물질은 다공성 알루미나 내에 매립 된 평행 나노 와이어로 형성된다. 음의 굴절 현상에 따라 물질을 통해 가시 광선이 통과함에 따라 반대 방향으로 벗어납니다
메타 물질이 음의 굴절률을 갖기 위해서는 구조 매트릭스가 사용 된 전자기파의 길이보다 작아야합니다. 또한, 유전율 (전계 통과 능)과 자기 투자율 (자기장에 대한 반응성)의 값은 음의 값을 가져야합니다. 수학은 메타 물질을 생성하는 데 필요한 설계 매개 변수의 필수적인 부분이며, 재료가 보이지 않음을 보장한다는 것을 입증합니다. 놀랍지 만 1 mm에서 30까지 다양한 전자 레인지 범위에서 파장을 사용하여 작업 할 때 더 큰 성공을 거두었습니다. 사람들은 400 나노 미터 (보라색 및 자외선)의 파장을 가진 가시 광선이라고하는 전자기 방사선의 좁은 범위에서 세계를 봅니다. 마젠타 빛)에서 700 나노 미터 (진한 적색 빛).
듀크 대학교 (Duke University)의 엔지니어 팀이 2006에서 2009의 metamaterial의 실현 가능성을 시연 한 후 XNUMX은 새로운 유형의 마스킹 도구를 제작했다고 발표했다. 이 분야의 최신 업적은 메타 물질의 생성 및 생산을위한 새로운 알고리즘 그룹을 개발해야 할 의무가 있습니다. 최신 실험실 실험에서 마스킹 제를 통해 평면 거울면의 "돌출부"로 향하는 마이크로 웨이브 빔이 돌출부가없는 것처럼 동일한 각도로 표면에서 반사되었습니다. 또한, 컨실러 (concealer)는 일반적으로 그러한 변형과 관련된 산란 된 광선의 형성을 방지합니다. 근본적인 마스킹 현상은 도로 앞에있는 더운 날에 보이는 신기루와 흡사합니다.
병렬 및 경쟁 프로그램에서 캘리포니아 대학의 과학자들은 2008의 중간에서 가시 스펙트럼 및 근적외선 스펙트럼의 정상적인 방향을 바꿀 수있는 3-D 물질을 처음 개발했다고 발표했습니다. 연구원은 두 가지 명확한 접근법을 따랐다. 첫 번째 실험에서은과 비전 도성 마그네슘 불소의 교번 층을 몇 개 접고 이른바 나노 메쉬 "메쉬"패턴을 층으로 절단하여 용적 측정 광학 메타 머티리얼을 만들었습니다. 음의 굴절은 1500 나노 미터 파장에서 측정되었습니다. 두 번째 메타 물질은 다공성 알루미나 내부에 뻗어있는은 나노 와이어로 이루어져있다. 그것은 스펙트럼의 붉은 영역에서 660 나노 미터 파장에서 음의 굴절을 보였다.
두 재료는 모두 음의 굴절률을 보였으 나 빛을 통과하는 동안 흡수되거나 "손실 된"에너지의 양은 미미했습니다.
왼쪽에는 가시 스펙트럼에서 음의 굴절률을 달성 할 수있는 캘리포니아 대학에서 개발 된 첫 번째 3-D "net"메타 머터 리얼의 개략도가 나와 있습니다. 주사 전자 현미경으로 완성 된 구조의 오른쪽 이미지. 인터레이스 된 레이어는 빛을 뒤로 뒤집을 수있는 작은 윤곽선을 형성합니다.
또한 1 월에 2012, 스투 트가 르트 대학 (University of Stuttgart)의 연구원들은 광학 범위의 파동에 대해 스플릿 링 (split rings)을 사용하는 다중 레이어 메타 물질 제조에 성공했다고 발표했습니다. 언제든지 반복 할 수있는이 계층화 된 절차는 메타 물질로 잘 정렬 된 3 차원 구조를 만들 수 있습니다. 이 성공의 핵심은 거친 나노 리소그래피 표면을 나노 미터 제조 과정에서 건식 에칭 프로세스에 견딜 수있는 강력한 참조 마크와 결합하여 평탄화 (정렬)하는 방법이었습니다. 그 결과, 완전히 평평한 층과 함께 완벽한 정렬이 얻어졌다. 이 방법은 또한 각 층에서 임의의 형상을 생산하는 데 적합합니다. 따라서보다 복잡한 구조를 만들 수 있습니다.
물론 인간의 눈으로 볼 수있는 가시 스펙트럼에서 작동 할 수있는 메타 물질이 만들어지기 전에 더 많은 연구가 필요할 수 있습니다. 예를 들어 의류에 적합한 실용적인 재료가 필요합니다. 그러나 몇 가지 기본 파장으로 작동하는 마스킹 물질조차도 엄청난 이점을 제공 할 수 있습니다. 그들은 야간 투시 시스템을 비효율적으로 만들 수 있으며, 예를 들어 무기 타겟팅에 사용되는 레이저 광선과 같이 보이지 않는 물체를 만들 수 있습니다.
작업 개념
선택된 물체를 거의 투명하게 보이게하여 사실상 보이지 않게 만드는 현대의 이미 저 및 디스플레이를 기반으로하는 광전자 시스템이 제안되었습니다. 이러한 시스템은 전통적인 위장과 달리 장면 및 조명 조건의 변화에 따라 변경 될 수있는 이미지를 생성하기 때문에 활성 또는 위장 위장 시스템으로 불립니다.
적응 형 위장 시스템의 주요 기능은 물체 뒤의 장면 물체 (배경)를 시청자에게 가장 가까운 표면에 투사하는 것입니다. 즉, 오브젝트 뒤의 장면 (배경)이 오브젝트 앞에있는 패널에 전송되어 표시됩니다.
일반적인 액티브 위장 시스템은 가면을 찍을 필요가있는 물체의 모든 보이는 표면을 덮을 수있는 커버 형태로 배열 된 유연한 평판 디스플레이의 네트워크 일 가능성이 높습니다. 각 디스플레이 패널에는 활성 픽셀 센서 (APS) 또는 다른 고급 이미 저가 포함되어 있으며, 이는 패널에서 앞으로 보내지며 패널 영역의 작은 부분을 차지합니다. "베일"에는 각 APS의 이미지가 마스크 된 대상의 반대편에있는 추가 디스플레이 패널로 전송되는 교차 연결된 광섬유 가닥 네트워크를 지원하는 와이어 프레임도 포함됩니다.
모든 이미 저의 위치와 방향은 이미지의 주 이미 저 (센서)에 의해 결정되는 단일 센서의 위치와 방향과 동기화됩니다. 방향은 주 이미지 센서에 의해 제어되는 수평 조절 도구에 의해 결정됩니다. 외부 조명 측정기에 연결된 중앙 컨트롤러는 모든 조명 패널을 자동으로 조정하여 외부 조명 조건과 일치시킵니다. 마스크 된 대상의 밑면은 인위적으로 강조 표시되어 위의 마스크 된 대상의 이미지가 자연광 아래에있는 것처럼 땅을 표시합니다. 이것이 달성되지 않으면 그림자의 겉보기 이질성과 이산성이 위에서 아래로 보이는 관찰자에게 가시화됩니다.
디스플레이 패널은 그러한 패널의 총 수가 자신을 수정하지 않고도 다양한 객체를 마스킹하는데 사용될 수 있도록 크기 및 구성 될 수있다. 일반적인 위장 시스템과 서브 시스템의 크기와 무게를 추정했다. 일반 이미지 센서의 부피는 15 cm 3보다 작지만 시스템은 10 m 길이, 3 m 높이 및 5 kg 너비의 대상을 마스킹한다. 마스크 된 물체가 차량 인 경우 적응 형 위장 시스템은 작동에 부정적인 영향을 미치지 않으면 서 차량의 전기 시스템에 아무런 문제없이 작동 할 수 있습니다.
BAE Systems의 적응 형 군사 장비의 적응 위장의 흥미로운 솔루션
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