转载自：新浪新闻
隐身飞机的出现推动了反隐身技术的发展。目前反隐身的一种方法是在电磁（ EM ）频谱方面将传统的雷达频率降低到 L 、 UHF 、 VHF 甚至 HF 频段。另一种有希望的方法是将频段升至更高的红外( IR ）频段，被动传感器可以在这个频段探测到由每个物体发出的热辐射。未来随着红外（ IR ）导弹、红外搜索和跟踪（ IRST ）系统能力的提高，真正的低可观测性将不仅需要在雷达多频段隐身，而且需要在 IR 频段实现隐身。
红外频段在技术上可以从300GHz的极高频( EHF )无线电频段顶部一直延伸到从430THz开始的可见光频段，波长范围从1mm到0.77um。然而，可用光谱目前只限于0.77~14um，它进一步分为三个子频段：0.7~1.5um的近红外（ NIR );1.5~6.0um的中波红外( MWIR ）和6~14um的长波红外( LWIR )。确切的界限会有所不同，可以在0.7~3.0um范围内包括一个短波长红外( SWIR )区域。
红外搜索与跟踪（ IRST )工作在 MWIR 和 LWIR 范围进行。早期的防空导弹在近红外段（ NIR ）内工作，但现在几乎全部在 MWIR 段，使用的波长在不断增大。
美国海军蓝色天使表演队的 F / A -18在中低波长红外中的图像，可以注意到发动机羽流的辐射强度明显较高。
红外传感器的升级
红外传感器的探测范围在持续改进，未来将朝着具有更有效的波长和更颗粒化的探测阵列的方向发展，而红外信号会随着形状、材料、观测角度、速度、背景、环境、海拔高度和传感器波长而变化。主要的红外信号发射源部位包括发动机的热部件、喷口的排气羽流和飞机的机身，以及阳光、天空和地面的反射。因此美国的隐身飞机通过遮盖发动机的发热部件、冷却排气、缩小羽流及采用低辐射的表面涂层抑制红外信号。
工作波段
有几种不同类型的红外传感器，对应于波段内不同波长的辐射敏感材料。未冷却的硫化铅（ PbS ）探测器的工作频段在2~3um。冷却的硫化铅或未冷却的硒化铅( PbSe )探测器的工作频段在3~4um。冷却的硒化铅、锢锑或汞确化镉（ HgCdTe )的新型传感器可以在4-5um的频段工作。汞啼化镉还可以与微量热探测器和量子阱红外光电探测器一起在 LWIR 段工作。此外，探测范围还受益于焦平面阵列的集成，随着探测器数目的增加，分辨率也随之提高。在 IR 区域内，所有温度高于绝对零度的物体都会发出辐射。随着温度升高，总辐射量将以开氏温度 K ／摄氏温度℃的四次方增加，而且辐射会通过波长传播，温度越高，辐射曲线的波长会更短。20℃(68℉）时物体的最大辐射波长为9.9um，而在1000℃时物体的最大辐射波长是2.3um。
辐射量也取决于材料。“发射率”指标表示在给定温度下的材料的辐射与理论上发射率为1的完美辐射体（称为“黑体”）的比值，发射率通常不随波长变化，但可以设计相应的材料，而且温度和发射率共同决定了材料的“辐射度”( radiance )，即单位面积的排放量。物体相对于传感器的“强度”，即信号强度取决于其在传感器处的投影面积，因为探测器对“辐照度”( irradiance ）或者排放物的浓度做出响应。因此，物体的 IR 强度取决于被探测的视角，并由于传感器是从球体中心向外探查，所以辐射量总是随着距离的平方而减小。
除了发射热辐射外，飞机还会分别遭受来自太阳、天空和地面的辐射，分别被称为阳光，天空散射光和地球反照光（简称地照，或地光）。控制 IR 信号需要考虑发射和反射辐射。由于能量守恒定律，所有入射辐射必须被吸收、传播或反射。发射率总是等于吸收率，而材料通常太厚以至于无法发射。如果发射率降低，反射率就会增加。
但辐射必须要到达传感器才能被探测到。由于主要由水蒸气和二氧化碳造成的分子吸收和镜面散射，在大气中传输的波长比在其他介质中传输的波长短，两者随着压力而变得越来越密集，气体越浓，“吸收带”越深也越宽。水蒸气密度也随温度而变化，但在9150m(30000ft）以上则非常稀薄，变得可以忽略。实际上，这种吸收探测限制在 MWIR 和 LWIR 的2~5um和8~14um的“大气窗口”中，意味着探测范围在较低的海拔和角度下总是较差。
最后，传感器必须将目标与它们间的任何背景辐射或路径辐射（ path radiance )区分开来。地面辐射取决于植被和温度，并且可能具有比目标更大的强度。天空的光芒随着时间的推移和纬度的增加而变化。清晰的天空可能有利于探测飞机，而云可以阻挡 R 辐射并反射强度大于目标的阳光。频段低于3um时，路径辐射的主要来源是由气溶胶散射的太阳光；超过3um时，空气的热散射增加到 MWIR 波段的末端。
大气透射的红外波长
总体 IR 信号水平
目标的总体 IR 信号水平（ lRSL ）是其所有部分的信号总和。每个组件的信号取决于其辐射度与背景和路径之间的对比度、在传感器上的投影面积、发射波长的大气衰减程度（与对比度和投影面积共同决定了组件的“对比度强度”）以及传感器对这些波长的响应能力。此，飞机的 IRSL 的主要决定因素取决于视角和子频段。
在 MWIR 段，飞机后部的 IRSL 最大，前面的最小。来自后端的红外信号主要由发动机的“热部件”，即喷管中心体、内壁和低压涡轮的后端面造成，这些零组件的温度在450~700℃之间，也就是喷管和排气羽流的温度。这也是几乎所有红外制导的防空导弹都工作在 MWIR 段的原因。
在机身后段的四分之一处，热部件仍然是红外信号的主要贡献者。排气羽流也是如此，但并不像人们所想象的那么明显。与固体不同，气体分子自由振荡，这使得它们在特定的“谱线”下发射和吸收能量。由于碳氢化合物燃烧的主要产物（水蒸气和二氧化碳）也在大气中，所以吸收的羽流的散热量比其他的信号组件多。然而，排出气体的高温高压使二氧化碳的吸收线增加到4.2um，会在4.15um和4.45um处产生尖峰。但大气依然会使它们衰减，特别是在低海拔地区。
而从侧面看，羽流的信号强度最大。它可以在飞机后面延伸超过15m(50ft)，但其辐射主要集中在前面的1.37m(4.5ft)。随传感器投影面积增加，机身也成为了主要的信号贡献者，机头、机翼前缘和进气口都是主要部位。因为羽流沿喷管轴线径向扩张，所
以尽管温度迅速降低，羽流仍然可见。
红外发射率随温度的变化
目前还没有关于现代作战飞机的 IRSL 公开资料，而且考虑到所有的因素， IRSL 也并没有像雷达截面积（ RCS ）这样具备可探测性的简单度量标准。为了进行基准测试，苏霍伊公司认为其苏﹣35上的 OLS -35MWIRIRST可以从后方90km(56mile）到前方35km的范围内侦察到一架苏﹣30尺寸的目标。但是苏﹣30是一款大型双发飞机，无法有效地抑制 IR 信号，理论上，距离后方约10km的位置，红外制导的地空导弾就能将其作为目标捕获。
飞机的 IR 抑制通常从发动机开始。热端部件的信号最容易用屏蔽抑制，主要通过增强排气与空气的混合来缩小羽流，从而更快地降低温度和压力。常见的技术包括增加发动机的涵道比，将温度更低的空气、水蒸气或碳颗粒注入排气中。另一种方法是增加具有 V 形、扇形或波纹状密封件的喷管，促进羽流的径向扩散并与空气混合， V 形的喷管后缘还能产生脱体涡以加速混合。这些增加的部件也能够减少噪声排放，这就是为什么新型客机的发动机配有 V 形排气喷管。
使用低发射率材料可以减少蒙皮的发射。理论研究表明，将蒙皮的发射率从1降低到0,可以使探测范围减半。具有不同折射率的分层材料可以使表面仅反射特定的波长，并在其他波长发射，例如，那些具有更大的大气衰减的波长。当然，隐身飞机上的表面涂层也必须考虑其雷达效应。
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