[发明专利]一种动态热隐身装置及方法

说明书

本发明属于红外技术领域，并具体公开了一种动态热隐身装置及方法，其包括多层旋转层和控制器，其中：所述旋转层的截面均为圆环状，多层旋转层从内至外依次同心设置，且各旋转层之间活动连接，最内部旋转层中的圆形区域为中心隐身区，该中心隐身区用于容纳待隐身物体；所述控制器与旋转层相连，该控制器用于根据背景热导率调整各旋转层的旋转角速度。进而通过实时连续调整各旋转层的旋转角速度，使整个动态热隐身装置的等效热导率等于背景热导率，从而实现动态隐身。本发明提出的动态热隐身装置对背景变化具有实时适应性，在背景变化时仍能保持热隐身效果，有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于红外技术领域，更具体地，涉及一种动态热隐身装置及方法。

背景技术

热隐身器件是基于热超构材料设计的一种热功能器件，是光学隐身器件在热学上的推广。观测者无法通过热隐身器件外的温度分布来得知隐身器件内部为何物。热隐身器件在军事领域有着极大的应用前景，热隐身技术可以用于隐藏己方军事人员及设备。热隐身器件的主要特点是：1.隐身区域内部温度梯度始终为零，观测者无法通过温度梯度判断隐身区域是否有物体以及物体的相关性质；2.不论隐身区域放置何种物体，都不会对器件外的温度场产生影响。

超构材料是一种具有特殊性质的人工材料。超构材料将基础的自然材料以特殊的方式进行排布，如打孔填充、层状设计等，来实现特异的性质。针对热超构材料，热超构材料从功能出发，设计满足功能要求的特殊热学性质参数，进一步设计满足热学性质参数要求的结构，最终实现有效调控热流的目的。目前，设计热隐身器件的主要方法是变换热学理论和散射消除理论。通过变换热学理论设计的热隐身器件要求结构具有各向异性的热导率，这给实验的制备带来了困难。基于散射消除理论设计的热隐身器件不需要各向异性的热导率，简化了实验制备。但上述两种方法设计的热隐身器件存在的共同问题是，热隐身器件无法在背景热导率改变的情况下保持热隐身效果。为了实现热隐身效果，器件的期望热导率与背景热导率相关。在背景热导率改变时，原先满足要求的器件热导率不再满足要求，热隐身器件将会失效。如果要求器件重新恢复热隐身效果，必须根据新的背景热导率计算器件的期望热导率，并相应地改变器件的结构或者组分材料。这种方式操作复杂并且不具备动态适应的实时性。

因此，为了解决静态热隐身器件存在的问题，提高热隐身器件的动态适应性，亟需一种具备实时适应性的动态热隐身装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种动态热隐身装置及方法，其目的在于，根据外部背景热导率改变，实时调整装置的等效热导率，实现动态热隐身。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种动态热隐身装置，包括多层旋转层和控制器，其中：

所述旋转层的截面均为圆环状，多层旋转层从内至外依次同心设置，且各旋转层之间活动连接，最内部旋转层中的圆形区域为中心隐身区，该中心隐身区用于容纳待隐身物体；所述控制器与旋转层相连，该控制器用于根据背景热导率调整各旋转层的旋转角速度。

作为进一步优选的，所述旋转层共有三层。

作为进一步优选的，所述旋转层采用金属材料制成。

作为进一步优选的，各旋转层的接触面之间填充有导热硅脂。

作为进一步优选的，各旋转层的宽度为0.5cm～3cm。

按照本发明的另一方面，提供了一种动态热隐身方法，其采用上述动态热隐身装置实现，包括如下步骤：

将待隐身物体放置在中心隐身区，控制器实时调整各旋转层的旋转角速度，使整个动态热隐身装置的等效热导率为纯实数，且该等效热导率等于背景热导率，从而实现动态隐身。

作为进一步优选的，内部第一层旋转层的角速度大于1.3rad/s。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优点：