文献综述
引言
飞机、火箭、军舰等运动目标具有强大的动力源，运动时会发出强大的红外辐射。除此之外，速度极高的飞机和火箭运动时与大气摩擦产生的热，也是强大的红外辐射，容易被红外探测器发现与识别[1]。红外制导导弹由此而来。作为攻击舰艇的有用武器，红外制导导弹技术发展迅猛。红外诱饵弹是诱骗敌方红外制导导弹脱离真实目标的红外辐射弹。红外诱饵弹多采用镁粉、硝化棉和聚四氟乙烯等光混合物为诱饵剂。当敌方导弹来袭时，红外诱饵剂点然后形成假目标，诱导红外制导导弹偏离真实目标[2-3]。
研究方法
从20世纪60年代红外诱饵剂开始使用起，红外诱饵剂已经成为主要的对抗红外制导的手段。诱饵是否能够成功诱导导弹运行轨迹、偏离真实目标，关键在于幼儿与真实目标特性的相似程度，而目前诱饵与真实目标的特性仍然存在差异，最主要的差异是温度。根据黑体辐射定理，高燃温诱饵容易产生低温平台所不具有辐射特征，如紫外波段，因此采用光谱识别技术的制导系统，可以利用光谱特征或双色能量比等手段分辨出诱饵与真实目标的频谱差异[4]。1991年加拿大军方研制出了一种可以对抗红外导弹的红外诱饵弹。该弹采用自燃液体燃烧以产生高温热源的办法对抗红外导弹。由于该弹产生的红外辐射与飞机尾气产生的红外辐射以及燃烧现象相似，能够有效诱导多光谱红外制导导弹及红外成像制导导弹[5]。
镁和聚四氟乙烯组成的烟火剂具有很高的能量 ,被广泛应用于红外诱饵弹、火箭发动机的点火药剂等方面。作为红外诱饵剂, 镁 /聚四氟乙烯在燃烧过程中 ,在近 、中和远红外三个窗口内能产生强烈的红外辐射,能有效地对红外制导 、探测和观瞄系统进行干扰或诱骗[6-7]。镁 /聚四氟乙烯红外诱饵剂的红外辐射强度为药剂比光能与质量燃烧速度之积。2004年陈明华等人建立了镁/聚四氟乙烯药柱在恒面和减面燃烧条件下红外辐射强度的计算模型,通过一系列实验测定了药柱的比辐射能、线燃烧速度以及冷却时间 ,最后计算了药柱燃烧时的红外辐射强度,并与实验结果进行了比较[8]；2008年陈明华、马桂海为了研究燃烧速度对镁 /聚四氟乙烯红外诱饵剂辐射强度的影响 ,首先对不同配比镁/聚四氟乙烯红外诱饵剂的燃烧速度 、辐射强度和质量辐射能量进行了测定和计算, 确定了在镁与聚四氟乙烯的配比为 50∶50时, 燃烧时的红外辐射强度最大;然后在镁与聚四氟乙烯混合物中加入不同含量的碳纤维,实验发现随着碳纤维含量的增加 ,燃烧速度和红外辐射强度迅速增加;通过分析确定了导温系数随着碳纤维含量增加而提高 ,进而使燃烧速度加快 ,使得红外辐射强度的增加[9]。
第一代与第二代红外制导导弹的工作波段都在近红外，因此此前的诱饵剂研究主要集中在近红外范围内。三代开始远红外成像技术普遍应用，红外诱饵剂的研究范围也进一步拓展。然而对于红外制导导弹的第四代产品采用的红外成像或双色匹配等识别跟踪技术来说，传统的点源型诱饵弹已经不再适用。随着新型干扰材料的发展，通过降低燃烧温度和改善辐射强度的空间布局，面源型诱饵弹开始普遍应用。
镁/聚四氟乙烯诱饵剂配方燃烧时，其火焰温度较高，最高温度可达 2000～2500 K[10]。计算结果表明，航行过程中的舰船主要高温红外辐射源为烟囱排烟出口，其温度约为450K[11]。若要使诱饵能够有效引诱导弹，最好的方法就是降低镁/聚四氟乙烯诱饵剂的燃烧温度，减小诱饵与真实目标的频谱差异。
各国军事专家对于此项技术改进试验了许多新的方法。英国Huddersfield 大学研究人员对镁-铝合金、硝酸钡和高氯酸钾的配方开展了试验研究，并与采用硫酸盐替代高氯酸钾的配方，分析计算了硫酸盐和硫酸锶配方的低温放热反映性能[12]；德国研制开发出了一种具有高辐射强度的可燃箔条弹， 这种红外诱饵弹在空中爆燃之后， 燃烧所形成的微粒会形成红外辐射云， 向空中发射装有这些箔条的诱饵弹就会形成热辐射云层，从而起到假目标和诱导的效应；2009 年，埃及军方开展了红磷基诱饵剂的理论与实验研究，与镁/聚四氟乙烯诱饵弹相比，红磷基诱饵弹在空间散布面积较大，且能模拟保护目标，光谱辐射强度低，比较适合光谱与空间应用[13]；法国法德圣路易研究所开展用红磷替代纳米铝作还原剂开发新一代烟火药——红磷基纳米铝热剂的研究，结果显示，CuO/P 混合物与传统的铝基铝热剂一样，一加热就会剧烈燃烧，具有很强的反应活性[14]；2014年林红雪等人以传统镁/聚四氟乙烯配方的红外诱饵剂为基础，以燃烧时间、燃烧温度和红外辐射强度作为考核参数，对以红磷和氧化铜作为功能添加剂的薄膜型低燃温红外诱饵剂进行了实验研究。以镁、聚四氟乙烯、红磷和氧化铜的导热性系数作为参量，综合比较了不同配方对反应速度的影响，以及对燃烧温度、辐射强度的影响[15]；2015年杜珺等人为进一步提高药剂红外辐射，选择在 KNO3 /M g-Al 诱饵剂中添加具有较强热效应的硼粉(B)，研究不同比例 B 粉对药剂的质量燃速、燃烧温度和辐射亮度等燃烧及红外辐射特性影响规律，以获得提高诱饵剂远红外辐射强度的合适 B 比例[16]；2016年叶淑琴等人将 P/CuO 高热剂作为添加剂，通过工艺与配方设计制成薄膜型箔片，使其既具有离散面源的箔片特性，同时又具有低燃温的特点，实现了低温点火与低温稳定燃烧，并对样品的燃烧速度、辐射强度、燃烧温度等参数进行了测试与分析[17]。
结论
根据诸多文献材料，本课题的研究方法与其他的文献相差不大，都是以镁 /聚四氟乙烯为基础，按不同配方比制作成药柱，建立燃烧模型，记录下燃烧时间与燃烧温度，分析其燃烧产物。假设药柱的燃烧是层流燃烧且药剂的粒度 、组成和压药密度固定，我们根据辐射强度与燃烧速度、冷却时间的关系计算出红外辐射强度，最终得到影响诱饵剂燃烧的因素。
- 确定基本参数
红外诱饵剂燃烧时的辐射强度取决于药剂的组成以及质量燃烧速度。比辐射能是单位质量的药剂燃烧后产生的辐射能量, 由药剂的组成确定。燃烧时间为从药柱燃烧开始到结束的时间，由于燃烧伴随着可见光的产生，因此可用可见光的发光开始与结束时间来代表药柱的燃烧时间。总辐射时间为药柱燃烧产生红外辐射的时间。冷却时间的物理意义是药柱燃烧产物温度从最大值下降到与环境相同的时间，在这个时间段内，燃烧产物的红外辐射强度从最大值下降到不能被红外辐射计测量。
- 辐射强度的计算
计算时应假设1）在开放环境条件下 , 药柱的燃烧是层流燃烧 ；2）当药剂的粒度 、组成和压药密度固定后，药柱的线燃烧速度、比辐射能以及冷却时间是唯一的。
理论计算前应首先根据实验结果确定药剂与药柱的基本参数。从药柱的一端点燃 ,控制其为恒/减面燃烧 。用可见光光度计测定燃烧时间,用两台红外辐射计测定燃烧时的中、远红外辐射强度。测定燃烧时间和总辐射时间，根据实验结果计算出燃烧速度和比辐射能。
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