空军之翼视频@逆向照明与光学超材料,视觉隐身魔法75年,灯泡( 三 )


“国防承包商告诉《大众科学》 , 在内华达州高度保密的格鲁姆湖空军基地(51区) , 两架隐形飞机正在测试一种更加奇特的蒙皮 。 蒙皮由自电磁导电的聚苯胺基雷达吸收复合材料制造 , 这种材料通电时是透明的 , 非常类笔记本电脑用的LCD 。
这种新材料具有吸引力的原因在于 , 它可以瞬间改变亮度和颜色 。 安装在飞机各表面的感光器读取环境光以及天空和地面的颜色 , 机载计算机会就能自动调整蒙皮的亮度、颜色和纹理 , 以匹配飞机上方的天空和下方的地景 。 ”
该文章发表之后的20年中 , 出现了类似系统的更多测试列子 。 在2008年和2009年 , FlightGlobal报道了在小型无人机上使用电致发光面板以及更新的一种LED发光伪装系统 , 后者使用与上文相同的光感测和投影原理 。 该报道写道:“传感器和照明技术的最新发现有望彻底改变人们对视觉隐身的旧观念 。 现在 , 当飞机在空中飞行时 , 嵌入蒙皮的传感器可以精确测量天空背景的亮度 。 ”类似系统正在世界各地的实验室中进行测试 。
空军之翼视频@逆向照明与光学超材料,视觉隐身魔法75年,灯泡
文章图片
使用逆向照明技术后消失在天空中的无人机
2015年 , 几家初创公司开始测试使用商用电子墨水显示器显示与周围天空相似的颜色和亮度来对小型无人机进行主动伪装 。 测试已经进展到确定无人机整个机身或机翼结构是否都能装上电子墨水面板 , 从而使其在某些情况下把整架飞机变成半透明效果 。
洛克希德·马丁公司在2015年发布的一份新闻稿可能与F-35“闪电II”战斗机的视觉隐身技术有关 , 新闻稿透露罗切斯特大学和劳伦斯伯克利国家实验室双双制造出一种可扩展的隐身设备 , 使用光学超材料将3D物体变得不可见 。 所谓超材料 , 就是自然界中不存在的具有特殊性质的工程材料 。
尽管超材料研究已经成为隐身技术的常见话题 , 但如何使用在视觉隐身领域尚不得而知 。 有意思的是在这份新闻稿中 , 洛马公司一再称F-35为“隐身战斗机” , 而没有详细区分是雷达隐身还是视觉隐身 , 也许是暗示该机已经采用了光学超材料 。
超越逆向照明的光学超材料
虽然降低飞机视觉特征的方法已经存在多年 , 但光学超材料可能是使飞机真正实现视觉隐身的关键 。 超材料的设计和应用已成为一个被广泛应用的重要研究领域 , 不局限于飞机光学伪装 。
美国国防情报局国防预警办公室的先进航空武器系统应用项目(AAWSA)在2010年编写的题为“视觉隐身:理论与实验”的国防情报研究文档(DIRD) , 概述了从理论到实践的多种视觉隐身方法 , 讨论了可以操纵或吸收可见光的各种超材料 。 但该报告得出的结论是 , 尽管在实验室中有可能制造出过滤特定波长光线的超材料 , 但这些材料从根本上仍然无法有效掩盖暴露在整个可见光谱中的物体 。
空军之翼视频@逆向照明与光学超材料,视觉隐身魔法75年,灯泡
文章图片
不过该报告指出:“视觉隐身从一个想法变成可行硬件 , 最大的挑战不是技术 , 而是想象力!”
完美视觉隐身装置是不可能的 , 因为这需要能将光速变得接近无穷大的超材料 。 人们可能会制造出不完美的隐形装置 , 并且合适飞机的弯曲几何形状 。 对于电磁波隐身的硬件已经成为现实 , 尚不清楚在可见光谱范围内的隐身是否将成为现实 。 最有可能的是 , 这将更多取决于新理论研究而不是新材料的进步 , 此外还有数学 , 直觉和想象力的应用 。
同样 , 美国空军研究实验室在2011年至2016年之间资助了其他研究 , 尝试了各种光学超材料和“变形光学”甚至“隐身斗篷”装置的制造方法 。 空军研究实验室2013年的报告得出结论:“超材料研究的最新进展已经通过转换光线将光学隐身变为可能 , 创造了一种能够通过转移周围电磁辐射来有效掩盖内部空间的壳体 。 ”但报告也承认说:“理想与现实之间任然存在很大差距 。 ”
尽管如此 , 科学家们已经模仿章鱼和其他头足类动物皮肤发表了成功的研究结果 , 使“薄薄的薄片可以保形包裹在物体上以调节其视觉外观” , 类似于章鱼控制皮肤色素细胞来适应周围环境 。 从美国空军资助的研究数量以及最近私人实验室在材料和光学技术的进步来看 , 使用这种材料来实现某种程度上的视觉隐身是合理的 。
但是再一次 , 这种自适应伪装无法使飞机完全或几乎完全不可见 , 而是从整体上降低其视觉特征 , 缩短被目视发现的距离 , 能否实用化还要看其成本和对飞机性能的影响 。 尽管完全视觉隐身仍是一项学术和理论研究 , 但大幅降低视觉特征仍很有现实意义 。
【空军之翼视频@逆向照明与光学超材料,视觉隐身魔法75年,灯泡】对看不见的飞机的需求
自适应伪装对执行各种各样任务的飞机都有明显的好处 , 尤其是对于打算在敌方领空上长期盘旋的隐身侦察机 。 像RQ-170“哨兵”这样的隐身无人机已经具有很低的红外特征 , 并能通过雷达隐身外形、严格的辐射排放控制、电子战以及动态任务计划来躲避雷达 , 但视觉隐身能力仍对该机的生存至关重要 。


推荐阅读