紅外線隱形技術之軍事用途

紅外線為英國科學家赫榭爾於1800年無意中發現，由物理學觀點，任何物體溫度高於絕對溫度零度（攝氏零下 273 度）均能發出紅外線熱輻射，尤其是坦克、車輛、飛機、飛彈及船艦等軍事載具，其高溫部位是良好的紅外線輻射熱源，容易被偵蒐武器系統發現或標定，進而受到致命的攻擊。為了降低軍事裝備或人員被發現的機率，紅外線軍事隱形技術因此應運而生。

一、紅外線隱形的特色

紅外線隱形具有複雜性、專屬性及全盤性的特色。

（一）複雜性：目標物本身的輻射源，依材質可分為固體輻射及氣體輻射；若以輻射性質分類，又可分為黑體、灰體及選擇性輻射體。當這些輻射的總和經大氣傳輸，到達偵蒐系統的偵測器，在傳輸過程中，受到時間、地理等環境因子改變而產生不同程度的衰減；目標物的訊號要能在偵測器上被分辨及確認，又受到當時背景輻射對比及雜訊干擾所影響，這些盤根錯節的關聯性，造成紅外線隱形考量的「複雜性」。

（二）專屬性：每一類型的目標物有獨特的輻射源，例如飛行載具、船艦及陸上行駛的車輛具有截然不同的紅外線特徵，即便如超音速戰機與戰鬥直升機均屬於飛行載具，但顯現的紅外線輻射卻屬於不同等級的輻射源。當要為這些特定目標進行紅外線隱形措施時，除了考慮輻射源屬性，還必須瞭解任務想定及所處的環境背景，才可為它量身訂作一件專屬的「隱形外套」。

（三）全盤性：紅外線波長涵蓋範圍為0.75～1,000微米的電磁波，介於可見光與微波之間。大氣中某些分子（如二氧化碳、水蒸氣等）及微粒子對於紅外線傳輸均能造成衰減，由實驗獲知，能夠順利透過大氣的紅外線輻射主要波段範圍分別為1～2.7微米、3～5微米及8～14微米，此三個波段範圍稱為紅外線的大氣窗口，絕大部分紅外線軍事探測器工作波長都介於這三個波段內。因此，為了達到紅外線隱形目的，各類軍事裝備均力圖降低紅外線輻射，以避開紅外線大氣窗口為目標。

二、紅外線隱形技術

紅外線探測元件日新月異，連帶提升軍事武器系統偵測、追蹤及導引的精確度，各類型先進紅外線制導武器也隨之相繼問世或更新程式。90年代中共在此領域已有長足進展，其新一代紅外線探測器──汞鎘碲（CMT）系列已發展出60個元件的探測頭，銻化銦（InSb）焦平面（FPA）的探測元件更高達128個，武器性能大幅提升。依此態勢，若想在充滿先進紅外線武器系統威脅下的戰場上存活，新世代武器裝備導入紅外線隱形設計是不容忽視的重點。綜觀近期紅外線隱形技術研發趨勢，並盱衡國內現有能量及工藝水準，應詳加籌畫，為國軍下一世代武器裝備剪裁合適的「隱形外套」。

（一）飛行載具：對於戰機、直升機及飛彈等飛行載具，在外型設計階段，應盡可能利用機翼、尾翼或機身等結構體，遮擋尾焰、尾管等主要熱源；蒙皮內襯部位採用發泡或纖維狀隔熱材料，阻絕內部的熱向外傳導，尤其引擎段採用此措施，可收立竿見影的功效；蒙皮外可考慮低輻射係數塗料或鍍膜的應用。至於引擎設計，應將燃燒效率納入優先考慮項目，由於燃油完全燃燒與否攸關尾焰紅外線訊跡強弱，若在飛行特性允許的範圍內，採用渦輪扇引擎是降低紅外線訊跡的明智抉擇。此外，採用向量噴嘴也是必要的設計。

（二）船艦：基於紅外線隱形考量，新世代的船艦將水線排煙作為設計準則，以隔熱材料抑制輪、電機艙及煙囪的熱訊跡；改善通風系統，防止船舷的溫度上升；並且依據各船艦任務場景及船舷溫度特徵，設計與背景輻射相當塗料，進行細部處理，期望將船艦紅外線影像隱匿於背景中，此即船艦紅外線隱形的最終目標。另外，船艦迷彩也是一項有效措施，尤其對小型海岸巡防艦艇，塊狀迷彩具有絕佳效果，對於大型船艦灑水及水霧系統亦是可以考慮的設計。

（三）坦克或履帶車輛：可採用遮蔽排氣口、改善通風系統、裝設隔熱材料及噴塗低輻射係數塗料等措施，作為紅外線抑制方案；然而，不可忽略偽裝網的應用，經由偽裝網迷彩及變形的陸上裝備，能迷惑可見光及紅外線偵蒐系統的偵照。新進發展的偽裝網更進步到具備防制雷達波偵測的功能，偽裝網是一項經濟實惠且功能顯著的裝備，對於輪型車輛同樣有效。至於人員穿著的偽裝迷彩服仍有發展空間。

三、老式武器的紅外線隱形補救措施

以上提出的紅外線隱形構想，均以開發新武器系統為出發點，若要對已服役的老式武器裝備進行紅外線隱形補救措施，必然事倍功半，但也並非不可能。對已服役裝備進行紅外線訊跡量測分析，是執行紅外線隱形改善措施的不二法門，根據量測結果，找出訊跡來源，再研擬改進方案，必要時以理論模擬代替實際施工，可以節省更動裝備的經費、人力與時程。就現役的戰艦與坦克而言，進行紅外線抑制措施的改善，可由隔熱及通風系統著手，低輻射係數塗料與偽裝迷彩的應用亦需因「艦」及因「車」制宜，依各載具紅外線特徵量身剪裁。

隨著紅外線探測技術快速發展，提高偵測器的精度及分辨率，以往的紅外線抑制措施已無法滿足現代戰爭的需求，發展新的紅外線隱形技術成為提高戰力及突防率的當務之急。上述的紅外線隱形措施已較為成熟，而仍在理論及奠基研究的技術則包含奈米材料應用、變色塗料結合智慧蒙皮的研發、等離子電場改變紅外特性的研究，這類先進技術將成為下一世代隱形技術應用的基礎。

吳嘉福／中山科學研究院

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