۵ پیشرفت بزرگ در تکنولوژی پنهانکاری هواپیما

نوآوری ها در فناوری پنهانکاری برای هواپیماهای نظامی برای مدت بسیار طولانی در حال شکل گیری بوده است. با توسعه سطوح مقطع آکوستیک و راداری برای به حداقل رساندن فرکانس های بصری و رادیویی، فناوری پنهانکاری در چند دهه اخیر به طور قابل توجهی تکامل یافته است. دولت ایالات متحده برای اولین بار در سال ۱۹۸۰ برنامه های پنهانکاری را برای ورود عمیق تر به حریم هوایی دشمن، بدون شناسایی شدن، آغاز کرد.

۱- کاهش سطح مقطع راداری از طریق شکل هواپیما

F-117 Nighthawk

طول: ۲۰.۰۹ متر

طول بال ها: ۱۳.۲۱ متر

ارتفاع: ۳.۷۸ متر

مساحت بال: ۷۲ متر مربع

هوابُر (شهپر): سطح مقطع لوزی، سه سطح فوقانی، دو سطح پایینی

وزن خالی: ۱۳,۳۸۱ کیلوگرم

حداکثر وزن برخاست: ۲۳,۸۱۴ کیلوگرم

حداکثر سرعت: ۱,۱۰۰ کیلومتر در ساعت

حداکثر سرعت: ۰.۹۲ ماخ

برد: ۱,۷۲۰ کیلومتر

سقف پروازی: ۴۵,۰۰۰ فوت (۱۴,۰۰۰ متر)

کاهش های سطح مقطع راداری (RCS) از مهم ترین و موثرترین راه حل ها برای قابلیت های پنهانکاری موثر است. در حالی که توسعه سریع فناوری راداری در طول جنگ جهانی دوم اتفاق افتاد، جمینگ راداری، فریب و کاهش سطح مقطع به عنوان پیشرفت های ضروری در به حداقل رساندن قابلیت شناسایی نیز از راه رسیدند.

نقاط عطف مهمی در دهه ۱۹۸۰ به دست آمد، به ویژه با جنگنده پنهانکار F-117 ساخت لاکهید مارتین. F-117 دارای سطح مقطع راداری تقریباً ۰.۰۰۱ متر مربع است که چندین مرتبه کوچکتر از سطح مقطع راداری هواپیماهای معمولی است.

به ادعای لاکهید مارتین،

«برای اولین بار، ما توانستیم یک برنامه کامپیوتری برای پیش بینی دقیق بازگشت سطح مقطع راداری (RCS) به هر شکلی توسعه دهیم – به شرطی که بتوان آن را از صفحات صاف ساخت. این امر در کنار سایر فناوری‌های پیشرفته، F-117 را با حذف برتری های دفاع هوایی دشمن، تبدیل به یک تغییر دهنده قدرت هوایی تعیین‌کننده کرد».

در حالی که این برتری به قیمت باقی ماندن در سرعت های مادون صوت بدست آمده بود، طراحی غیرمعمول این هواپیما نقش مهمی در کاهش ردپای رادار آن ایفا می کرد. علاوه بر این، نسبت ابعاد بال کم و زاویه شیب بالا به هواپیما اجازه می‌دهد امواج راداری ورودی را به طرفین منحرف کند.

۲- مواد جاذب رادار در انواع مختلف

جاذب رنگ توپ آهنی: حاوی کره هایی است که با آهن کربونیل یا فریت پوشانده شده اند تا نوسانات مولکولی را از میدان مغناطیسی متناوب القاء کنند.

جاذب فوم: به عنوان پوشش یک محفظه بدون انعکاس برای اندازه گیری تابش الکترومغناطیسی استفاده می شود.

جاذب جاومن: ماده جاذب رادار

جاذب تشدید کننده ارتعاش حلقه شکاف: برای جلوگیری از انعکاس مستقیم به منبع راداری در اشکال چندوجهی استفاده می شود.

نانولوله کربنی: فرکانس راداری می تواند توسط نانولوله های چند جداره جذب شود.

استفاده از مواد پیشرفته و جاذب راداری (RAM) تضمین می کند که لبه های هواپیما قابل تشخیص نیستند که از شناسایی راداری جلوگیری می کند. این مواد با جذب انرژی تابشی از یک ایستگاه راداری (مستقر در هوا یا زمین) به روکش بدنه و تبدیل آن به گرما به جای بازتاب، عمل می کنند.

مواد با کامپوزیت های دی الکتریک (عایق بار) و الیاف فلزی حاوی ایزوتوپ های فریت ذاتاً قابلیت مشاهده کمی دارند و در عین حال استحکام بیشتری را تولید می کنند. کامپوزیت های سرامیکی و پوشش های تخصصی می توانند دمای بسیار بالاتری را تحمل کنند. این مواد به لطف خواص حرارتی و مکانیکی خود، مقاومت حرارتی و ساییدگی بیشتری نیز دارند.

۳- ردپای مادون قرمز

طراحی کارآمد و تکنیک های خنک کننده، ردپای اگزوز را به حداقل می رساند.

لوله های دم غیر دایره ای برای به حداقل رساندن سطح مقطع اگزوز استفاده می شود، مانند Lockheed F-117 Nighthawk

استفاده از نازل های مستطیلی در جنگنده F-22 ساخت لاکهید مارتین، سطح مقطع اگزوز را به حداقل می رساند.

جنگنده F-35 ساخت لاکهید مارتین از فلپ های نازل دندانه دار استفاده می کند که نویز و در نتیجه ردپای راداری را به حداقل می رساند.

تزریق هوای خنک به اگزوز برای تقویت فرآیند خنک‌سازی مانند بمب افکن B-2 Spirit ساخت نورثروپ

یکی از دستاوردهای قابل توجه بدست آمده در فناوری پنهانکاری در بخش موتور به دست آمد، جایی که سطح مقطع اگزوز از طریق طراحی نازل های اگزوز به حداقل رسید. این به نوبه خود، ردپای مادون قرمز (IR) را کاهش می دهد. F-117 Nighthawk از یک دم غیر دایره ای به شکل شکاف برای به حداقل رساندن مساحت و همگن سازی ناگهانی گازهای داغ خروجی از اگزوز به هوای سرد محیط استفاده می کند.

به همین شکل، جنگنده F-22 Raptor ساخت لاکهید مارتین از نازل های مستطیلی شکل استفاده می کند، در حالی که F-35 Lightning II دارای فلپ های نازل دندانه دار است. این پیشرفت‌های طراحی به پخش سریع هوای گرم در محیط کمک می‌کنند.

جنگنده F-22 Raptor ساخت لاکهید مارتین

طول: ۱۸.۹۲ متر

طول بال ها: ۱۳.۵۶ متر

ارتفاع: ۵.۰۸ متر

مساحت بال؛ ۷۸.۰۴ متر مربع

نسبت ابعاد: ۲.۳۶

هوابُر: هوابُر سری NACA 6

وزن خالی: ۱۹,۷۰۰ کیلوگرم

وزن ناخالص: ۲۹,۴۱۰ کیلوگرم

حداکثر وزن برخاست: ۳۸,۰۰۰ کیلوگرم

حداکثر سرعت: ۲.۲۵ ماخ (۲,۴۱۴ کیلومتر در ساعت) در ارتفاع بالا و ۱.۲۱ ماخ (۱,۴۸۲ کیلومتر در ساعت) در سطح دریا

سوپرکروز: ۱.۷۶ ماخ (۱,۸۷۰ کیلومتر در ساعت) در ارتفاع بالا

برد: ۳۰۰۰ کیلومتر یا بیشتر با دو مخزن سوخت خارجی

برد رزمی: ۸۵۰ کیلومتر با ۱۸۵ کیلومتر در حالت سوپرکروز و ۱,۱۰۲ کیلومتر در سرعت مادون صوت

برد فرابری: ۳,۲۲۰ کیلومتر

سقف پروازی: ۶۵,۰۰۰ فوت (۲۰,۰۰۰ متر)

یک نقطه عطف مهم دیگر در فناوری پنهانکاری با تقویت فرآیند خنک سازی هوای اگزوز حاصل شد. هوای سرد به جریان اگزوز تزریق می‌شود تا فرآیند خنک‌سازی را تقویت کند و در نتیجه تفاوت بین هوای خروجی از اگزوز و محیط را به حداقل برساند. گردش سیالات خنک کننده، مانند سوخت در داخل لوله اگزوز، می تواند ردپای حرارتی هواپیما را نیز به حداقل برساند. برخی از هواپیماها ممکن است گاز اگزوز را بالای سطح بال تخلیه کنند تا از مشاهده آن جلوگیری کنند. صرف نظر از روش، ایده کاهش مادون قرمز دود خروجی اگزوز است.

۴- کاهش میزان قابل مشاهده بودن هواپیما با استفاده از تکنیک های مختلف

استتار بصری

طرح های رنگ مات و تیره

طرح های برهم زننده

چراغ های یهودی (Yehudi)

استتار بصری یکی از ساده ترین فناوری هایی است که برای کاهش قابلیت دیده شدن هواپیما استفاده می شود. رنگ، مواد و بافت در قسمت بیرونی هواپیما خطوط ردپای هواپیما را می شکند. بسیاری از هواپیماها با رنگ های مات و تیره رنگ آمیزی می شوند که امکان استتار در آسمان را فراهم می کند، به ویژه در طول شب که اغلب هواپیماها در آن عملیات انجام می دهند.

برای هواپیماهایی که در نور روز کار می کنند، به ویژه توسط نیروی هوایی ایالات متحده، این هواپیماها بر انتخاب رنگ خاکستری برای نمای بیرونی و در طرح های مختل کننده برای به حداقل رساندن تشخیص آنها در آسمان تأکید دارند. سال‌ها تحقیق در مورد تکنیک‌های استتار نشان داده است که رنگ خاکستری به بهترین شکل هواپیماها را در آسمان پنهان می‌کند. نکته قابل توجه اینکه وسایل نقلیه فضایی دارای سطوح آینه ای هستند تا نماهای فضای خالی را به ناظران خودی و غیرخودی نشان دهند.

۵- کاهش انتشار فرکانس رادیویی از طریق سنسورها و سیستم های غیرفعال

هواپیماهایی که از این تکنولوژی استفاده می کنند:

F-117 Nighthawk

B-2 Spirit

F-22 Raptor

F-35 Lightning II

J-20

Su-57

B-21 Raider

FC-31

SU-75 Checkmate

همانطور که هواپیما در آسمان پرواز می کند، چندین انرژی قابل تشخیص از خود ساطع می کند که آن را در برابر شناسایی آسیب پذیر می کند. این انرژی‌ها چه از رادارهای داخلی، سیستم‌های ارتباطی، اشتراک‌گذاری فرکانس رادیویی یا نشت از منابع الکترونیکی باشند، می‌توانند ردپای خاصی را به نمایش بگذارند که توسط دشمن قابل شناسایی است.

سیستم های مادون قرمز و رادار غیرفعال از فعال شدن پاسخ گیرنده هشدار راداری جلوگیری می کنند. به عنوان مثال، F-117 از یک سیستم حسگر تلویزیونی مادون قرمز غیرفعال و کم نور برای هدف گیری استفاده می کند، در حالی که F-22 Raptor دارای رادار پیشرفته LPI است که هواپیماهای دشمن را بدون ایجاد هشدار برایش روشن می کند.

به ادعای لاکهید مارتین،

«اگرچه F-117 در سال ۲۰۰۸ توسط نیروی هوایی ایالات متحده بازنشسته شد، هواپیمایی است که همچنان جذاب و الهام بخش است. این هواپیما راه را برای آینده فناوری پنهانکاری هموار کرد و باعث می شود حیرت زده از خود بپرسیم که چقدر بیش از این می توانیم محدودیت های چیزهای امکان پذیر را عقب تر برانیم».

منبع خبر