紋影(Schlieren)這個現象最早是由英國發明家羅伯特·胡克(Robert Hooke)在1665年發現的,其後由德國科學家托普勒(August Joseph Ignaz Toepler)製造出第一個紋影攝影(Schlieren Photography)裝置。
紋影攝影技術可以拍到平時肉眼看不到的氣流形態,它的原理是利用氣流對光波的擾動,將不可被肉眼看見的氣流的變化,轉化成可以被看見的圖像。最原始的紋影攝影需要一個明亮的光源,精確放置的鏡片,一塊彎曲的鏡子,一個刀片擋住部分的光線,還有其他一些設備用以觀測到空氣中的波動並將其拍攝成像。右圖就是用紋影攝影技術拍下開槍時的氣流形態。
這項技術最初被應用於風洞的氣流研究,特別是高速激波的研究。但這種技術稍加改變,就可以應用於反隱身飛機。不管什麼飛機,在空氣中飛行的時候,都會引起相對平靜的氣流的劇烈擾動,就如同高速快艇在水面上飛馳,掀起一道白色的波浪一樣。飛機對氣流的擾動,會形成巨大的尾渦流,這些渦流會在空中保持很長一段時間,因此,機場上客機的飛機起飛必須間隔一段時間,以使后面的飛機避開前面飛機的渦流,避免發生飛機失控的事故。
飛機的渦流是如此的巨大和持久,雖然用肉眼看不見,但是在紋影攝像機面前,就如同平靜水面上的劃過的波浪一樣清晰。紋影攝影反隱身正是基於這個原理。紋影攝像機雖然看不見隱身飛機,但可以清晰的看見飛機飛行產生的空氣渦流軌跡,而這個渦流軌跡是無法用現有技術消除的,在攝像機上,就像藍天上飛機的尾氣雲一樣明顯。不管任何飛機,都無法擺脫被發現的命運,包括隱身飛機。雖然隱身飛機對自己的尾氣進行了很多技術處理,比如添加特殊的化學物質來降低尾流的溫度,採用特殊的噴射途徑,使其迅速與周圍的空氣混合,如此等等。通過降低紅外信號特征,來實現難以被探測的目的。但是,它無法改變的是,尾流會加熱周圍的空氣,使飛機飛過的地區溫度明顯高於天空背景的溫度。因此,改進紋影攝像機,使其工作的波段處於中遠紅外的波段,在紅外紋影攝像機面前,夜空中隱身飛機擾動的氣流軌跡,就像夜空中流星的軌跡一樣明顯,隱身就根本無從談起。
如果將紅外紋影攝像機,結合被動光學測距技術,就可以對隱身飛機進行有效的定位,多個紋影攝像機連接成監控網絡,就能對隱身飛機進行持續的跟蹤,並且能引導自己的飛機和防空導彈消滅隱身飛機。
美國國防部長羅伯特·蓋茨在2009年4月6日公佈了2010年國防預算案,其中建議停止生產美軍最先進的F22戰鬥機。我想停產F22戰鬥機的其中一個原因可能是因爲F22戰鬥機的其中一個昂貴的原因或賣點:"低可偵測性"(Low Observable)和"隱身性"(Stealth)只是在應用雷達的偵測上面,可是在紋影攝影技術下已變得沒有用武之地了。實在沒有必要用這般貴的造價去造一架"對方有能力偵測到"的"隱身"戰鬥機。
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