intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu giải pháp vật lý để thiết kế, chế tạo trang phục ngụy trang ảnh nhiệt

Chia sẻ: Boi Tinh Yeu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

49
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong công trình này đề xuất một vài giải pháp vật lý để khống chế bức xạ nhiệt với mục đích ngụy trang ảnh nhiệt. Trên cơ sở hiệu ứng truyền nhiệt và nhiễu xạ nhiệt, các biểu thức tường minh mô tả nhiệt năng của lớp vật liệu và phân bố cường độ nhiệt trong không gian đã được dẫn ra và mô phỏng số. Kết quả cho thấy, có thể quản lý các thông số vật lý sao cho trường nhiệt của vật liệu ngụy trang đồng nhất với phân bố trường nhiệt của nền đã chọn. Kết quả này cũng sẽ là cơ sở để thiết kế “áo” ngụy trang ảnh nhiệt trong thời gian tới.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu giải pháp vật lý để thiết kế, chế tạo trang phục ngụy trang ảnh nhiệt

Vật lý<br /> <br /> NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VẬT LÝ ĐỂ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO<br /> TRANG PHỤC NGỤY TRANG ẢNH NHIỆT<br /> Vũ Hữu Khánh*, Lê Văn Hoàng, Lê Ngọc Cường, Đỗ Xuân Doanh<br /> Tóm tắt: Trong công trình này, chúng tôi đề xuất một vài giải pháp vật lý để<br /> khống chế bức xạ nhiệt với mục đích ngụy trang ảnh nhiệt. Trên cơ sở hiệu ứng<br /> truyền nhiệt và nhiễu xạ nhiệt, các biểu thức tường minh mô tả nhiệt năng của lớp<br /> vật liệu và phân bố cường độ nhiệt trong không gian đã được dẫn ra và mô phỏng<br /> số. Kết quả cho thấy, có thể quản lý các thông số vật lý sao cho trường nhiệt của vật<br /> liệu ngụy trang đồng nhất với phân bố trường nhiệt của nền đã chọn. Kết quả này<br /> cũng sẽ là cơ sở để thiết kế “áo” ngụy trang ảnh nhiệt trong thời gian tới.<br /> Từ khóa: Vật lý quang phổ; Ảnh nhiệt; Ngụy trang ảnh nhiệt; Trang phục ngụy trang.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Ngụy trang là một phần không thể thiếu trong hoạt động quân sự. Dựa vào các hiện<br /> tượng tự nhiên và hoạt động của con người mà các phương pháp ngụy trang từ đơn giản<br /> đến hiện đại đã được phát triển dựa trên nền tảng khoa học, kỹ thuật và công nghệ. Các<br /> công nghệ tàng hình của chiến tranh hiện đại ngày nay là sự tổng hợp của nhiều công nghệ<br /> phức tạp, nó đã giúp tăng cường khả năng sống sót trong chiến tranh.<br /> Tuy nhiên, những bước phát triển mạnh mẽ trong công nghệ cảm biến đã làm giảm<br /> thậm chí vô hiệu hóa khả năng ngụy trang của các phương pháp truyền thống [1]. Những<br /> biện pháp ngụy trang truyền thống trước đây như: trát bùn, quấn lá cây,… đã tỏ ra không<br /> còn hiệu quả đối với các khí tài trinh sát đêm hiện đại, đặc biệt là thiết bị ảnh nhiệt<br /> (TBAN). Các loại vật liệu ngụy trang được nghiên cứu, sản xuất trong nước có các thông<br /> số, chỉ tiêu chất lượng tương đương với dây chuyển sản xuất được nhập khẩu. Sản phẩm<br /> vật liệu ngụy trang ảnh nhiệt được nghiên cứu, sản xuất trong nước rất đa dạng bao gồm:<br /> Sơn, lưới, tấm chắn, vải bạt, màn khói hóa học,… Các vật liệu dùng ngụy trang có thể là<br /> hữu cơ, vô cơ, polyme, kim loại, composit, blend,… [2-4].<br /> Tuy nhiên, các kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây mới chỉ dừng lại ở việc<br /> nghiên cứu hoặc sản xuất vật liệu có khả năng hấp thụ tốt bức xạ. Việc nghiên cứu ứng<br /> dụng các vật liệu vào công tác thiết kế, chế tạo các sản phẩm ngụy trang cho các mục tiêu<br /> ngụy trang cụ thể còn rất nhiều hạn chế. Đến nay vẫn chưa có sản phẩm nào cho thấy được<br /> hiệu quả tuyệt đối trong việc phòng chống khí tài quan sát ảnh nhiệt.<br /> Ngoài công nghệ chế tạo vật liệu hấp thụ hoặc phản xạ bức xạ nhiệt, thì việc sử dụng<br /> các nguyên lý vật lý để làm suy giảm cường độ là một vấn đề chưa công bố cho đến nay.<br /> Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi gợi ý áp dụng các nguyên lý vật lý của quá<br /> trình truyền lan, nhiễu xạ bức xạ nhiệt nhằm mục đích suy giảm hoặc khống chế bức xạ<br /> nhiệt. Trong mục hai, chúng tôi trình bày cơ sở lý thuyết quá trình truyền nhiệt qua vật liệu<br /> và quá trình nhiễu xạ bức xạ nhiệt qua cách tử. Mục ba là kết quả mô phỏng sự phụ thuộc<br /> của cấu hình vật lý của tấm vật liệu lên nhiệt năng của chúng và phân bố trường nhiệt<br /> trong không gian qua nhiều lớp cách tử vật liệu.<br /> 2. CƠ SỞ VẬT LÝ<br /> Nhiệt năng truyền qua độ dày lớp vật liệu có hệ số dẫn nhiệt  và độ gia tăng nhiệt độ<br /> dT/dL tuân theo công thức sau [5, 6]:<br /> dT<br /> dQ   dF .d (1)<br /> dL<br /> <br /> <br /> 156 V. H. Khánh, …, Đ. X. Doanh, “Nghiên cứu giải pháp vật lý … ngụy trang ảnh nhiệt.”<br /> Nghiên ccứu<br /> ứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Nếu<br /> ếu tấm<br /> t m vật<br /> vật liệu llàà đđồng<br /> ồng nhất th<br /> thìì nhi<br /> nhiệt<br /> ệt năng truyền qua mặt có diện tích S sẽ llà:<br /> à:<br /> dT<br /> dQ   S .d (2))<br /> dL<br /> Chúng ta xét llớp<br /> ớp vật liệu dẫn nhiệt nh nhưưmmột<br /> ột tấm vật liệu ngụy trang (VLNT) đđược ợc chia<br /> 2<br /> ấm nhỏ có diện tích s=xy (=<br /> thành N ttấm (=a như trong hhìnhình 1) cách nhau mmột<br /> ột khe hở có<br /> diện S’=h2. ss,, trong đó h là hệ<br /> ện tích S’= hệ số tỉ lệ (h<br /> (hình<br /> ình 1). Khi đó, nhi<br /> nhiệt<br /> ệt năng truyền qua diện<br /> tổng trong thời gian t ssẽẽ là:<br /> tích tổng l<br /> n N<br /> dT<br /> Q<br /> dL<br />  t  S (1  W(t )h)<br /> i 1 j 1<br /> (3))<br /> <br /> trong đó, W(t) là giá tr<br /> trịị ngẫu nhiên<br /> nhiên của<br /> của hhàm<br /> àm nhi<br /> nhiễu<br /> ễu trắng Gauss theo thời gian có giá trị <br /> [-1,1]<br /> 1,1]<br /> tả độ kín của khe giữa các diện tích nhỏ, n= t/t,, t là th<br /> mô tả thời<br /> ời gian truyền nhiệt vvàà<br /> dT/dL=(Tv-T- r)/L (hình 1). Phân bbố ố nhiệt ở đầu mặt ra của diện tích VLNT sẽ llà:<br /> n<br /> dT<br /> Q ( x, y )  t <br /> dL<br /> <br />  x y (1  W(ti )h)<br /> i 1<br /> (4))<br /> <br /> Như vậy,<br /> vậy, nhiệt năng tr trên<br /> ên truyền qua tiết diện S=xy ph<br /> truyền phụ<br /> ụ thuộc vvào<br /> ào thời<br /> thời gian truyền<br /> t,, hhệệ số h , Tv- Tr và đđộ<br /> ộ lớn của S.S<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 11. Mô ttả ả lưới<br /> l ới VLNT.<br /> Mục đích của ngụy trang ảnh nhiệt llàà bbằng<br /> Mục ằng mọi<br /> m cách sao cho nhi nhiệt<br /> ệt năng của VLNT ccàngàng<br /> giống<br /> ống với nhiệt năng của nền, tức llàà Q(x,y)= Qnền mà không ph phụụ thuộc vvào<br /> ào nhiệt năng tới<br /> nhiệt<br /> VLNT. Tuy nhiên<br /> nhiên, đđểể có nền nhiệt nhnhư ư nhau ((ảnh<br /> ảnh nhiệt thu đđược<br /> ợc như<br /> như nhau) thì còn phphụụ<br /> thuộc vvào<br /> thuộc ào khả<br /> khả năng phát xạ nhiệt của nền vvàà vvật ật liệu. Ngo<br /> Ngoài<br /> ài phương pháp hóa hhọcọc, vvật<br /> ật liệu<br /> đểể chọn vật liệu có hệ số phát xạ tr trùng<br /> ùng với<br /> với nền [[4],<br /> ], chúng ta có th<br /> thểể sử dụng ph ương pháp<br /> phương<br /> vật<br /> ật lý để thay đổi phân bố ccường ờng độ nhiệt trong không gian tr trước<br /> ước<br /> ớc tấm vật liệu. Ph<br /> Phương<br /> ương<br /> pháp chia nh<br /> nhỏỏ thành<br /> thành nhi<br /> nhiềuều tấm như<br /> như hình<br /> h nh 1 ssẽẽ llàm<br /> àm giảm<br /> giảm khả năng truyền nhiệt của VLNT.<br /> Ngoài ra, chúng ta có th thểể áp dụng hiện ttượng<br /> ợng nhiễu xạ qua cách tử.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2. Nhiễu<br /> Hình 2 Nhiễu xạ qua cách tử.<br /> <br /> <br /> Tạp<br /> ạp chí Nghi<br /> Nghiên<br /> ên cứu<br /> cứu KH&CN quân<br /> uân sự,<br /> sự, Số 655, 022 - 2020<br /> 2020 157<br /> Vật lý<br /> <br /> Một tấm VLNT được chia ra thành nhiều dải cách nhau một khe nhỏ. Khi đó tấm vật<br /> liệu sẽ đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ bức xạ nhiệt. Chúng ta xét một cách tử với N<br /> khe có độ rộng a và khoảng cách giữa chúng d (hình 2). Trong chế độ trường xa, tức là<br /> trong chế độ Fraunhofer một khe tạo ra phân bố trường nhiệt như sau [7, 8]:<br /> sin(  / 2)<br /> E  E0 cos (kr  t ) (5)<br />  /2<br /> trong đó,<br /> a<br />   2 sin , (6)<br /> <br />   arctg ( y / D ) (7)<br /> trong đó, E0 là biên độ trường nhiệt tại khe,  là bước sóng, k là số sóng,  là tần số, D là<br /> khoảng cách giữa khe và đầu thu, y là khoảng cách tới trục vuông góc với khe (hình 2).<br /> Bởi vì nguồn là đồng nhất nên giao thoa của chúng sẽ là tổng của mỗi phân bố qua từng<br /> khe. Chúng ta quan tâm đến tương quan pha của phân bố từ mỗi khe tại một điểm trên màn<br /> hình. Khi đó, phân bố của mỗi khe sẽ có dạng sau:<br /> sin(  / 2)<br /> E  E0 cos (kr  t  i ) (8)<br />  /2<br /> và tổng phân bố sẽ là:<br /> N<br /> E E<br /> 1<br /> i (9)<br /> <br /> Bây giờ, chúng ta thế mỗi khe bằng một cặp khe (ví dụ khe a và b) tại  d/2, khi đó cặp<br /> kế tiếp sẽ xác định tại 3d/2. Độ lệch pha giữa nhiệt trình từ tâm các khe và vạch trung<br /> tâm sẽ là: 1=/2, 2=3/2, …, p=(p-1/2), trong đó p là số thứ tự của các cặp<br /> và =2(d/) sin. Hay:<br /> sin(  / 2) N /2<br /> E  E0 <br />  / 2 p 1 <br /> cos (kr  t   p )  cos (kr  t   p )  (10)<br /> <br /> Từ (10), chúng ta tính được cường độ như sau:<br /> 2<br />  a  2<br />  sin(  sin )   N /2  d <br /> I  4I0    cos  (2 p  1) sin   (11)<br />   a sin   p 1    <br />   <br /> Sử dụng công thức (4) và (11), chúng ta có thể mô phỏng phân bố nhiệt năng trên mặt<br /> VLNT và cường độ trường nhiệt trong không gian sau VLNT. Bằng cách khảo sát ảnh<br /> hưởng của các tham số vât lý như hệ số tỉ lệ h, kích thước tấm nhỏ a, số lượng lớp VLNT<br /> lên phân bố nhiệt chúng ta sẽ lựa chọn tối ưu các tham số sao cho trường nhiệt của VLNT<br /> trùng với trường nhiệt của nền.<br /> 3. MÔ PHỎNG PHÂN BỐ NHIỆT NĂNG TRÊN TẤM VẬT LIỆU<br /> VÀ NGOÀI KHÔNG GIAN<br /> 3.1. Nhiệt năng trên tấm VLNT<br /> Giả thiết rằng lớp VLNT được chế tạo từ sản phẩm của gỗ có độ dày L=0,5 cm, khi đó<br /> hệ số truyền nhiệt sẽ là =1.4 W/m2K (1.4.10-4 W/cm2K ) [6]. Lớp vật liệu ngụy trang sử<br /> <br /> <br /> 158 V. H. Khánh, …, Đ. X. Doanh, “Nghiên cứu giải pháp vật lý … ngụy trang ảnh nhiệt.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> dụng như một tấm quàng sát người có nhiệt độ trung bình là 37 oC. Với nhiệt độ môi<br /> trường không khí ngày thường là 30 oC thì hệ số gia tăng nhiệt độ tính gần đúng là dT/dL=<br /> 14 oK/1cm. Sử dụng công thức (4), chúng ta mô phỏng nhiệt năng của tấm VLNT và so<br /> sánh nó với nhiệt năng của nền được giả định Qnền = 0,03 J. Trên hình 3, là nhiệt năng của<br /> VLNT và nền phân bố trên diện tích 1m2 khi không chia thành các tấm nhỏ.<br /> Như vậy, chúng ta thấy nhiệt năng của VLNT đang cao hơn nhiệt năng của nền. Để<br /> thay đổi nhiệt năng của VLNT, chúng ta khảo sát với các tham số vật lý thay đổi. Trên<br /> hình 4 là nhiệt năng của tấm VLNT được mô phỏng khi chia ra thành các tấm nhỏ với diện<br /> tích khác nhau.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Nhiệt năng của tấm VLNT chia Hình 4. Nhiệt năng của tấm VLNT được<br /> thành các diện tích 2,25 cm2 với h=0 (trên) chia thành các tâm nhỏ có diện tích 2,25<br /> và nền (dưới). cm2 (trên), 1 cm2 (giữa) và 0,25 cm2 (dưới)<br /> với hệ số tỉ lệ h=0,04.<br /> Chúng ta có nhận xét rằng nhiệt năng sẽ giảm khi tấm VLNT được chia ra thành các<br /> tẩm nhỏ có diện tích nhỏ hơn. Điều này có thể giải thích rằng, diện tích truyền nhiệt sẽ bị<br /> giảm do số khe hở tăng lên. Điều này có thể khẳng định khi xem xét đến ảnh hưởng của hệ<br /> số tỉ lệ (hình 5). Một điều đáng chú ý là khi tấm VLNT chia thành các tấm nhỏ diện tích 1<br /> cm2 thì nhiệt năng của nó (0,038J) tiệm cận với nhiệt năng của nền (0,03J). Từ hình 5<br /> chúng ta thấy, bằng cách thay đổi hệ số tỉ lệ h, nhiệt năng sẽ được tinh chỉnh theo.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Nhiệt năng của tâm VLNT chia Hình 6. Sự phụ thuộc nhiệt năng của tấm<br /> thành các tấm 1 cm2 với hệ số tỉ lệ h thay VLNT chia thành các tấm 1 cm2, vào hệ số<br /> đổi: 0,00,1 (từ trên xuống). tỉ lệ có yếu tố nhẫu nhiên.<br /> Chúng ta có nhận xét rằng, khi hệ số tỉ lệ h tăng thì nhiệt năng trên VLNT giảm. Như<br /> vậy, có thể khẳng định, nhiệt năng của VLNT có thể thay đổi bằng cách chia nhỏ thành<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 65, 02 - 2020 159<br /> Vật<br /> ật lý<br /> <br /> các ttấm<br /> ấm có diện tích khác nhau vvàà thay đđổi ổi khe giữa chúng. Điều đáng quan tâm ở đây llàà<br /> khi chia thành các ttấm ấm có diện tích 1 cm2 vvới ới khe hở có tỉ lệệ h = 0,1 thì nhi ệt năng của<br /> nhiệt<br /> VLNT ssẽ làà 0,0305 J ti tiệm<br /> ệm cận nhiệt năng của nền (0,03 J).<br /> Trong th thực<br /> ực tế, các khe hở sẽ không cố định vvàà thay đổi đ ngngẫu<br /> ẫu nhi<br /> nhiên<br /> ên phụ<br /> phụ thuộc vào<br /> vào đi<br /> điềuều<br /> kiện<br /> ện sử dụng vvàà khí hhậu.ậu. Để thấy đđượcợc điều nnày,<br /> ày, chúng tôi mô ph<br /> phỏng<br /> ỏng nhiệt năng của ttấm ấm<br /> VLNT vvới ới khe hở ngẫu nhi ên như trên hhình<br /> nhiên ình 6.<br /> Qua hình 6, chúng tôi nh ận thấy nhiệt năng giảm khi hệ số tỉ lệ tăng (đ<br /> nhận (đường<br /> ờng m àu đđỏ-m<br /> màu mũiũi<br /> tên ch<br /> chỉ).<br /> ỉ). Năm đường<br /> đ ờng m màu<br /> àu xanh còn llại<br /> ại nhận đđượcợc sau năm lần mô phỏng khác nhau. Ở đây<br /> chúng ta nhnhậnận thấy khi có yếu tố nhẫuẫu nhi<br /> nhiên<br /> ên thì nhi<br /> nhiệt<br /> ệt năng của nó cũng có giá trị ngẫu nhi<br /> nhiênên<br /> có th<br /> thểể giảm đi vvàà ccũng<br /> ũng có thể tăng llên<br /> ên so với<br /> với tr<br /> trường<br /> ờng hợp không tính đến ngẫu nhi ên.<br /> nhiên.<br /> Từ ừ các kết quả tr trên,<br /> ên, chúng ta khkhẳng<br /> ẳng định có thể khống chế nhiệt năng tr ên m<br /> trên mặt<br /> ặt tấm<br /> VLNT bbằng ằng cách chia nhỏ chúng với các diện tích vvàà khe hhở ở giữa chúng hợp lý. H Hơn<br /> ơn nnữa<br /> ữa<br /> cần<br /> ần chú ý đđên ên yếu<br /> yếu tố ngẫu nhi<br /> nhiên<br /> ên để<br /> để lựa chọn diện tích tấm nhỏ cho ph phù<br /> ù hợp.<br /> hợp.<br /> 3.2. Trư<br /> Trườngờng nhiệt trtrong<br /> ong không gian trư trước<br /> ớc yếu tố thu<br /> Trong hình 7 là mô hình thi thiết<br /> ết kế hệ nhiễu xạ nhiệt bằng các tấm VLNT (đ (đãã nghiên ccứu<br /> ứu<br /> ở mục trên).<br /> trên). Giả<br /> Giả sử một lớp vật liệu gồm nhiều tấm nhỏ hhình ình vuông có ccạnh<br /> ạnh d vvàà xếp<br /> xếp cách<br /> nhau m một<br /> ột khe độ rộng a nhỏ hhơn ơn nhiều<br /> nhiều so với cạnh d.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Mô hình llớp ớp VLNT.<br /> Mỗi một tấm nh<br /> Mỗi nhưư vvậy<br /> ậy hoạt động nh nhưưmmột<br /> ột cách tử nhiễu xạ theo hai chiều x vvà y. M Mộtột<br /> cơ ccấu<br /> ấu nhiễu xạ nhiệt có thể thiết kế với nhiều hơn một một lớp đđược<br /> ợc sắp xếp so le nhau và<br /> cách nhau m một<br /> ột khoảng D. Khi một một nguồn nhiệt có ccư ường<br /> ờng độ I00 chi<br /> chiếu<br /> ếu vào<br /> vào tấm<br /> tấm nhiệt. Một<br /> phần lớn nhiệt năng sẽ đđư<br /> phần ợc truyền qua tấm nhiệt, phụ thuộc vvào<br /> ược ào hệ<br /> hệ số truyền nhiệt của<br /> nó. Ph<br /> Phần<br /> ần nhỏ nhiệt năng sẽ truyền qua khe giữa các tấm nhỏ vvàà được được nhiễu xạ ra không<br /> khí. Phân bbố ố nhiệt năng trong mặt phẳng (X,Y) tuân thủ the theo<br /> o công ththức<br /> ức (10) với I00 là<br /> cường độ nhiệt tại khe của tấm thứ nhất. Nhờ phân bố nh<br /> cường nhưư công th<br /> thức<br /> ức (10) chúng ta có thể<br /> xác đđịnh<br /> ịnh đư<br /> được<br /> ợc cư<br /> cường<br /> ờng độ nhiệt tại các khe tr trên<br /> ên tấm<br /> tấm thứ hai, I01, I02 và trên di<br /> diện<br /> ện tích SS I03<br /> trước thiết bị ảnh nhiệt.<br /> trước<br /> Chúng tôi mô ph phỏng<br /> ỏng pphân<br /> hân bố<br /> bố cư<br /> cường<br /> ờng độ nhiệt tr trên<br /> ên diện<br /> diện tích SS cách ttấm<br /> ấm hấp thụ nhiệt<br /> mộtột khoảng 0,1cm, 0,5m vvàà 1cm. Phân bố bố này<br /> này được<br /> được mô phỏng sau lớp thứ nhất, thứ hai vvàà<br /> thứứ ba (hình<br /> (hình 8, 9, 10). C<br /> Chúng<br /> húng ta th<br /> thấy<br /> ấy cư<br /> cường<br /> ờng độ nhiệt giảm rất nhanh qua ba lớp. Giá trị cực<br /> đại<br /> ại của ccường độ nhiệt giảm ttừ 10-5<br /> ờng độ -<br /> ến 10-18<br /> I00 đến 18<br /> I00. Tuy nhiên ở đây, vị trị ccư ờng độ cực<br /> ường<br /> đại<br /> ại không đổi tr trên<br /> ên trong di ện tích S.<br /> diện S. Đi<br /> Điều<br /> ều nnày<br /> ày là do ccấu<br /> ấu trúc của m mỗii tấm<br /> tấm không đổi.<br /> Trong thực<br /> thực tế, do tác động của gió, của ng ngưười<br /> ời sử dụng nh nhưư di chuy<br /> chuyển,<br /> ển, hoạt động m màà các<br /> tấm<br /> ấm nhỏ ccách<br /> ách xa nhau ho hoặc<br /> ặc chồng lấn llên<br /> ên nhau, ttức<br /> ức là<br /> là độ<br /> độ lớn của khe sẽ thay đổi một cách<br /> <br /> <br /> 160 V. H. Khánh<br /> Khánh, …<br /> …, Đ. X. Doanh<br /> Doanh,, ““Nghiên<br /> Nghiên ccứu<br /> ứu giải pháp vật<br /> vật lý … ngụy<br /> ụy trang ảnh nhiệt<br /> nhiệt.”<br /> ”<br /> Nghiên ccứu<br /> ứu khoa học công nghệ<br /> <br /> ngẫu<br /> ngẫu nhi<br /> nhiên.<br /> ên. Với<br /> Với thay đổi ngẫu nhi<br /> nhiên<br /> ên ccủa<br /> ủa khe sẽ llàm<br /> àm cho phân bbốố ccư<br /> ường<br /> ờng độ<br /> độ nhiệt cũng sẽ<br /> thay đđổi<br /> ổi theo.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 8. Phân bố<br /> bố cư<br /> cường<br /> ờng độ nhiệt tr<br /> trên<br /> ên diện tích S =0,10,1 cm2 sau tấ<br /> diện tấm thứ<br /> th ứ nh<br /> nhấấtt (trái),<br /> tấm<br /> ấm thứ hai (giữa) vvàà tấm<br /> tấm thứ ba (phải).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 9. Phân bố<br /> bố cư<br /> cường<br /> ờng độ nhiệt tr<br /> trên<br /> ên diện tích S =0,50,5 cm2 sau tấ<br /> diện tấmm thứ<br /> thứ nhất (trái),<br /> tấm<br /> ấm thứ hai (giữa) vvàà tấm<br /> tấm thứ ba (phải).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 10. Phân bố bố ccư<br /> ường<br /> ờng độ nhiệt tr<br /> trên<br /> ên diện tích S =11 cm2 sa<br /> diện sauu tấm<br /> t m thứ<br /> thứ nhất (trái),<br /> tấm<br /> ấm thứ hai (giữa) vvà<br /> à tấm<br /> tấm thứ ba (phải).<br /> Đểể mô tả ngẫu nhinhiênên ccủa<br /> ủa khe, chúng tôi chọn d’ = 2dW(t), trong đó W(t) là giá tr trịị của<br /> hàm nhiễu<br /> nhiễu Gauss có giá trị trong khoảng [[-1,1].1,1]. Với<br /> Với lựa chọn nnày ày đđộ<br /> ộ rộng khe sẽ thay đổi<br /> ngẫu nhi<br /> ngẫu nhiên<br /> ên từ<br /> từ -2d<br /> 2d (ch<br /> (chồng<br /> ồng lấn) đến 2d tách rời nhau th thêm<br /> êm mmộtột độ rộng khe ban đầu. Tr Trên<br /> ên<br /> hình 11 là phân bbốố ngẫu nhi ên của<br /> nhiên của cường<br /> c ờng độ nhiệt trtrên<br /> ên diện<br /> diện tích <br /> SS = 1 1 cm2 sau llớp<br /> 1 ớp thứ<br /> nhất với 6 lần mô phỏng khác nhau. Kết quả cho thấy vị trí ccư<br /> nhất ường<br /> ờng độ lớn nhất không ccòn òn<br /> cố<br /> ố định m màà nó thay đđổi<br /> ổi ngẫu nhi<br /> nhiên<br /> ên trên mmặt<br /> ặt phẳng S.<br /> S. Đ Đồng<br /> ồng thời, giá trị ccư ờng độ đỉnh<br /> ường<br /> thay đđổi<br /> ổi một cách ngẫu nhi ên trong m<br /> nhiên một<br /> ột khoảng nhất định. Mặc ddù ù vậy,<br /> vậy, cưc ường<br /> ờng độ đỉnh<br /> giảm<br /> ảm nhiều lần so với ccường ờng độ đầu vvào<br /> ào trong kho ảng 10-44 đến<br /> khoảng ến 10-66 lần.<br /> ần. Có thể thấy, có<br /> trường hợp ở đó giá trị ccư<br /> trường ờng độ đỉnh đạt giá trị 10 I00 (hình 11a) > 10-5<br /> ường -4 -<br /> I00 (hình 10a).<br /> Điều nnày<br /> Điều ày là do xuxuất<br /> ất hiện khe rộng hhơn.<br /> ơn.<br /> <br /> <br /> Tạp<br /> ạp chí Nghi<br /> Nghiên<br /> ên cứu<br /> cứu KH&CN quân<br /> uân sự,<br /> sự, Số 655, 022 - 2020<br /> 2020 161<br /> Vật<br /> ật lý<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a b<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> c d<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> e f<br /> Hình 11. Phân bbốố ccường<br /> ờng độ nhiệt tr<br /> trên<br /> ên diện tích S với<br /> diện với yếu tố ngẫu nhi<br /> nhiên<br /> ên ccủa<br /> ủa khe.<br /> 4. K<br /> KẾT<br /> ẾT LUẬN<br /> Bài báo đđãã áp dụng<br /> dụng nguy ên lý truyền<br /> nguyên truyền nhiệt vvàà nhiễu<br /> nhiễu xạ nhiệt để khống chế tr ường<br /> trường nhiệt<br /> trong không gian trưtrước<br /> ớc đầu thu ảnh nhiệt. Bằng các ccơ ơ sở<br /> sở lý thuy<br /> thuyết,<br /> ết, phân bố nhiệt năng đđãã<br /> được mô phỏng cho VLNT giả định từ sản phẩm gỗ với các cấu trúc khác nhau vvàà ssố<br /> được ố lớp<br /> khác nhau. KKết<br /> ết quả nhận đđược<br /> ợc khẳng định bằng ph phương<br /> ương pháp vvậtật lý chúng ta có thể tạo ra<br /> lớp<br /> ớp VLNT có phân bố nhiệt tr trùng<br /> ùng với<br /> với phân bố nhiệt của nền.ền. Đồng thời<br /> thời, có th<br /> thểể lựa chọn<br /> các tham ssố<br /> ố thiết kế vật lý ngo<br /> ngoài<br /> ài tham ssốố vật liệu để đạt đđược<br /> ợc mục đích ngụy trang.<br /> L<br /> Lời ơn Nhóm tác gi<br /> ời cảm ơn: giảả cảm ơn sự<br /> sự giúp đỡ về ý ttư<br /> ưởng<br /> ởng khoa học của PGS.TS Hồ Quang Quý!<br /> <br /> <br /> <br /> 162 V. H. Khánh<br /> Khánh, …<br /> …, Đ. X. Doanh<br /> Doanh,, ““Nghiên<br /> Nghiên ccứu<br /> ứu giải pháp vật<br /> vật lý … ngụy<br /> ụy trang ảnh nhiệt<br /> nhiệt.”<br /> ”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. JV Ramana Rao, “Introduction to Camouflage and Deception,” Defence Research &<br /> Development Organisation, Ministry of Defence New Delhi - 110 011, (1999), 21-24.<br /> [2]. Lê Văn Dũng, Lã Xuân Thảo, Nguyễn Ngọc Độ, Nguyễn Anh Đức, “Nghiên cứu hỗn hợp<br /> chất tạo khói chống thiết bị quan sát ảnh nhiệt”. NCKHCNQS,Số 41, 2-2016, 134-139.<br /> [3]. Lê Ngọc Cường, Vũ Hữu Khánh, Lê Văn Hoàng, Trần Quốc Tuấn, “Nghiên cứu chế<br /> tạo bia ảnh nhiệt thụ động phục vụ hiệu chỉnh và huấn luyện sử dụng kính ngắm ảnh<br /> nhiệt”, NCKHCNQS, Số 58, 12-2018, 124-129.<br /> [4]. Nguyễn Trần Hùng, “Nghiên cứu công nghệ chế tạo vải ngụy trang ảnh nhiệt, ứng<br /> dụng chế thử bộ quần áo cho bộ đội trinh sát”, Đề tài KHCN cấp BQP, Viện<br /> KH&CN QS, 2018.<br /> [5]. H.Đ. Tín, “Truyền nhiệt & tính toán thiết bị trao đổi nhiệt,” NXB Khoa học và Kỹ<br /> thuật (2001), 2-10.<br /> [6]. Lars_Schott Sorensen, “Heat Transmission Coefficient Measurements in Buildings<br /> Utilizing a Heat Loss Measuring Device”, Sustainability 5(8):3601-3614.<br /> [7]. S. Calixto,N. C. Bruce, and M. R. Aguilar, “Diffraction grating-based sensing<br /> optofluidic device for measuring the refractive index of liquids”, OPTICS EXPRESS,<br /> Vol. 24, No. 1, 2016, 180-190.<br /> [8]. D. Bogunovic, S.G. Raymond, S. Janssens, and D. Clarke, “Refractive index gratings<br /> in electro-optic polymer thin films”, Applied Optics 55 (2017), 4676.<br /> ABSTRACT<br /> RESEARCH OF PHYSICAL SOLUTIONS TO DESIGN AND CREATE<br /> THERMAL IMAGE CAMOUFLAGED CLOTHING<br /> Several physical solutions were proposed to control heat radiation with the<br /> intention of thermal image camouflage. Based on the heat transfer and diffraction<br /> effects, explicit expressions describing the thermal energy of the material layer and<br /> spatial distribution of heat intensity were derived and simulated numerically. The<br /> results showed that it was possible to manage the physical parameters so that the<br /> heat field of the camouflage material was consistent with the heat field distribution<br /> of the selected background environment. This result will also be the basis for<br /> designing thermal image camouflaged clothing shortly.<br /> Keywords: Physical spectroscopy; Thermal imaging; Thermal camouflage; Camouflage costume.<br /> <br /> Nhận bài ngày 03 tháng 12 năm 2019<br /> Hoàn thiện ngày 03 tháng 01 năm 2020<br /> Chấp nhận đăng ngày 17 tháng 02 năm 2020<br /> <br /> Địa chỉ: Viện Vật lý kỹ thuật/ Viện Khoa học Công nghệ Quân sự.<br /> *Email: khanhvlkt@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 65, 02 - 2020 163<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2