Технология стелс - Stealth technology

F-117 самолет-невидимка
PL-01 малозаметная наземная машина
Surcouf Французский стелс-фрегат

Технология стелс, также называемый низкая наблюдаемая технология (LO технология), является субдисциплиной военной тактики и пассивной и активной электронные средства противодействия,[1] который охватывает ряд методы используется для изготовления персонала, самолет, корабли, подводные лодки, ракеты, спутники, и наземная техника менее заметны (в идеале невидимый ) к радар, инфракрасный,[2] сонар и другие методы обнаружения. Это соответствует военный камуфляж для этих частей электромагнитного спектра (т. е. многоспектральный камуфляж ).

Развитие современных стелс-технологий в Соединенные Штаты началось в 1958 г.,[3][4] где ранее попытки предотвратить радиолокационное слежение за его U-2 самолеты-шпионы во время Холодная война посредством Советский союз был безуспешным.[5] Дизайнеры обратились к разработке конкретной формы для самолетов, которая, как правило, уменьшала обнаружение за счет перенаправления электромагнитное излучение волны от радаров.[6] Радиационно-поглощающий материал также был протестирован и создан для уменьшения или блокирования радиолокационных сигналов, отражающихся от поверхностей самолетов. Такие изменения формы и состава поверхности включают технологию невидимости, которая в настоящее время используется на Northrop Grumman B-2 Spirit "Стелс-бомбардировщик".[4]

Концепция скрытности заключается в том, чтобы действовать или прятаться, не давая вражеским силам никаких указаний на присутствие своих войск. Эта концепция впервые была исследована с помощью камуфляжа, чтобы внешний вид объекта сливался с визуальным фоном. Поскольку потенциал технологий обнаружения и перехвата (радар, инфракрасный поиск и отслеживание, ракеты земля-воздух и т. д.), а также степень воздействия на дизайн и работу военного персонала и транспортных средств. Некоторые военные формы обрабатываются химикатами, чтобы уменьшить их инфракрасная подпись. Современный скрытность автомобиль изначально проектировался так, чтобы спектральная подпись. Степень скрытности, заложенная в данной конструкции, выбирается в соответствии с предполагаемыми угрозами обнаружения.

История

Камуфляж, чтобы помочь или избежать хищников, появился еще до человечества, и охотники использовали растительность для укрытия, возможно, с тех пор, пока люди охотились. Невозможно установить раннее применение камуфляжа в войне. Способы визуального сокрытия на войне были задокументированы Сунь Цзы в его книге Искусство войны в V веке до нашей эры, а Frontinus в его работе Стратегемата в 1 веке нашей эры.[7]

В Англии нерегулярные отряды егерей в 17 веке были первыми, кто принял тусклые цвета (распространенные в ирландских отрядах 16 века) в качестве формы камуфляж, следуя примерам с континента.

В течение Первая Мировая Война, немцы экспериментировали с использованием Cellon (Ацетат целлюлозы ), прозрачный укрывной материал, чтобы уменьшить заметность военного самолета. Единичные примеры Фоккер Э.III Eindecker истребитель-моноплан, Альбатрос C.I двухместный наблюдательный биплан, и Линке-Хофманн Р.И. прототип тяжелого бомбардировщика были прикрыты Cellon. Однако солнечный свет, отражающийся от материала, делал самолет еще более заметным. Cellon Было также обнаружено, что он быстро разлагается как от солнечного света, так и от изменений температуры в полете, поэтому попытки сделать самолет прозрачным прекратились.[8]

В 1916 году англичане модифицировали небольшой Дирижабль класса СС для ночной разведки немецких рубежей на Западный фронт. Оснащенный двигателем с глушителем и черным газовым баллоном, корабль был невидим и неслышен с земли, но несколько ночных полетов над территорией, удерживаемой немцами, не дали полезной информации, и от этой идеи отказались.[9]

Камуфляж рассеянного света, корабельная форма встречное освещение камуфляж, был опробован Королевский канадский флот с 1941 по 1943 год. Американцы и британцы развивали эту концепцию для самолетов: в 1945 году Грумман Мститель с Иегуди огни достиг 3000 ярдов (2700 м) от корабль до того, как его увидят. Эта способность была устарела радар.[10]

Подводная лодка U-480 возможно, была первой подводной лодкой-невидимкой. Он показал безэховое резиновое покрытие плитки, один слой которых содержал круглые воздушные карманы для поражения ASDIC сонар.[11] Радаропоглощающие краски и материалы из резиновых и полупроводниковых композитов (кодовые наименования: Сампф, Schornsteinfeger) использовались Кригсмарине на подводных лодках во время Второй мировой войны. Испытания показали, что они эффективны в снижении радиолокационных сигнатур как на коротких (сантиметрах), так и на длинных (1,5 метра) волнах.[12]

В 1956 году ЦРУ начало попытки уменьшить радиолокационный разрез (RCS) U-2 самолет-разведчик. Были разработаны три системы: Trapeze, серия проводов и ферритовых бусинок вокруг формы самолета, покрывающий материал со встроенной печатной платой и краска, поглощающая радар. Они были развернуты в полевых условиях на так называемом грязные птицы но результаты были неутешительными, увеличение веса и сопротивления не стоило снижения скорости обнаружения. Более успешным было нанесение камуфляжа на изначально голый металлический самолет; Темно-синий оказался наиболее эффективным. Его вес составлял 250 футов при максимальной высоте, но самолет-перехватчик было труднее увидеть.[13]

В 1958 году США Центральное Разведывательное Управление запросил финансирование на самолет-разведчик для замены существующих самолетов-разведчиков U-2,[14] и Локхид обеспеченные договорные права на его производство.[3] "Келли" Джонсон и его команда в Lockheed's Скунс Работает было поручено произвести А-12 (или OXCART), который работал на большой высоте от 70 000 до 80 000 футов и со скоростью Мах 3.2, чтобы избежать обнаружения радаров. Различные формы самолетов, предназначенные для уменьшения обнаружения радаров, были разработаны в более ранних прототипах, получивших названия от A-1 до A-11. A-12 имел ряд скрытных функций, в том числе специальное топливо для уменьшения заметности выхлопного шлейфа, наклонные вертикальные стабилизаторы, использование композитных материалов в ключевых местах и ​​общую отделку радиопоглощающей краской.[13]

В 1960 году ВВС США уменьшили радиолокационное сечение самолета. Райан Q-2C Firebee дрон. Это было достигнуто за счет специально разработанных экранов над воздухозаборником и радиационно-поглощающий материал на фюзеляже и радиопоглощающую краску.[15]

В 1970-х годах Министерство обороны США запустило проект Локхид Хав Блю, с целью разработки истребителя-невидимки. Между Lockheed и Northrop чтобы обеспечить многомиллиардный контракт. Lockheed включила в свое предложение текст, написанный Советский -русский физик Петр Уфимцев с 1962 г. Метод краевых волн в физической теории дифракции., Советское Радио, Москва, 1962. В 1971 году эта книга была переведена на английский язык с тем же названием Отделом иностранных технологий ВВС США.[16] Эта теория сыграла решающую роль в разработке американских самолетов-невидимок F-117 и B-2.[17][18][19] Уравнения, изложенные в документе, количественно определяют, как форма самолета повлияет на его обнаруживаемость с помощью радара. радиолокационный разрез (RCS).[20] Это было применено Lockheed в компьютерном моделировании, чтобы разработать новую форму, которую они назвали «Безнадежный алмаз», игра слов на Надежда Бриллиант, обеспечение договорных прав на производство F-117 Nighthawk начиная с 1975 года. В 1977 году Lockheed произвела две модели в масштабе 60% по контракту Have Blue. Программа Have Blue была демонстрацией стелс-технологий, которая длилась с 1976 по 1979 год. Northrop Grumman Молчаливый синий также сыграл роль в разработке композитных материалов и криволинейных поверхностей, малонаблюдаемых объектов, технологии полета по проводам и других инноваций в области технологий невидимости. Успех Have Blue привел ВВС к созданию Старший тренд Программа, в которой разработан F-117.[21][22]

Принципы

Технология Stealth (или LO для низкая наблюдаемость) не одна технология. Это набор технологий, используемых в комбинации, которые могут значительно сократить расстояния, на которых можно обнаружить человека или транспортное средство; тем более радиолокационные сокращения поперечного сечения, но также акустический, тепловой, и другие аспекты.

Снижение радиолокационного поперечного сечения (RCS)

Основная статья: Поперечное сечение радара

Почти с момента изобретения радар были опробованы различные методы, чтобы свести к минимуму обнаружение. Быстрое развитие радаров во время Второй мировой войны привело к столь же быстрому развитию многочисленные противорадиолокационные меры за период; ярким примером этого было использование мякина. Современные методы включают Радиолокационные помехи и обман.

Период, термин скрытность в отношении самолетов с пониженной радиолокационной сигнатурой стал популярным в конце восьмидесятых, когда Lockheed Martin Истребитель-невидимка F-117 стал широко известен. Первое крупномасштабное (и публичное) использование F-117 было во время Война в Персидском заливе в 1991 году. Однако истребители-невидимки F-117A впервые были использованы в боевых действиях во время Операция Just Cause, то Вторжение США в Панаму в 1989 г.[23]

Форма автомобиля

Самолет

Основная статья: Процесс проектирования самолетов
В F-35 Lightning II предлагает лучшие скрытые функции (например, дверцу шасси), чем предыдущие американские многоцелевые истребители, такие как F-16 Боевой сокол

Возможность проектирования самолетов таким образом, чтобы уменьшить их радиолокационное поперечное сечение, была признана в конце 1930-х годов, когда были применены первые радиолокационные системы слежения, и было известно, по крайней мере, с 1960-х годов, что форма самолета имеет большое значение. в обнаруживаемости. В Авро Вулкан, британский бомбардировщик 1960-х годов, несмотря на большие размеры, имел удивительно малые размеры на радарах и иногда полностью исчезал с экранов радаров. Теперь известно, что он имел незаметную форму, если не считать вертикального элемента хвоста. Несмотря на то, что он был разработан до низкого радиолокационный разрез (RCS) и другие факторы незаметности всегда принимались во внимание,[24] в технической записке Royal Aircraft Establishment от 1957 года говорилось, что из всех самолетов, изученных до сих пор, Vulcan оказался самым простым радиолокационным отражающим объектом из-за своей формы: только один или два компонента вносят значительный вклад в эхо в любом аспекте они являются вертикальный стабилизатор, что особенно актуально для RCS с боковым аспектом), по сравнению с тремя или более в большинстве других типов.[25][27] Писая о радиолокационных системах, авторы Саймон Кингсли и Шон Кеган выделили форму Вулкана, уменьшающую RCS.[28] Напротив, Туполев 95 Российский дальний бомбардировщик (Название отчетности НАТО «Медведь») был заметен на радарах. Теперь известно, что пропеллеры а лопасти реактивной турбины создают яркое радиолокационное изображение;[нужна цитата ] У Медведя четыре пары больших (диаметром 5,6 метра) воздушные винты встречного вращения.

Еще один немаловажный фактор - внутренняя конструкция. Некоторые самолеты-невидимки имеют прозрачную или поглощающую радар оболочку, за которой находятся структуры, называемые возвратные треугольники. Радарные волны, проникая через кожу, задерживаются в этих структурах, отражаясь от внутренних поверхностей и теряя энергию. Этот метод был впервые использован в серии Blackbird: А-12, YF-12A, Локхид SR-71 Блэкберд.

Самый эффективный способ отражать радиолокационные волны обратно в излучающий радар - это использовать ортогональные металлические пластины, образующие угловой отражатель состоящий либо из двугранной (две пластины), либо из трехгранной (три ортогональные пластины). Эта конфигурация имеет место в хвостовой части обычного самолета, где вертикальная и горизонтальная части хвостовой части расположены под прямым углом. Самолеты-невидимки, такие как F-117 используйте другое расположение, наклонив хвостовые поверхности, чтобы уменьшить угловые отражения, образующиеся между ними. Более радикальный метод - опустить хвост, как в B-2 Spirit. B-2 чистый, низкое сопротивление летающее крыло конфигурация дает ему исключительную дальность действия и уменьшает его радиолокационный профиль.[29][30] Конструкция летающего крыла больше всего напоминает так называемую бесконечную плоскую пластину (поскольку вертикальные управляющие поверхности резко увеличивают RCS), идеальную форму невидимости, поскольку у нее не будет углов для отражения обратных радиолокационных волн.[31]

YF-23 S-образный канал воздухозаборник двигателя скрывает двигатель от зондирующих радиолокационных волн

Помимо изменения хвоста, стелс-дизайн должен похоронить двигатели внутри корпуса. крыло или же фюзеляж или, в некоторых случаях, когда к существующему самолету применяется скрытность, установите перегородки в воздухозаборниках, чтобы лопасти компрессора не были видны для радаров. Незаметная форма не должна иметь сложных выступов или выступов любого вида, а это означает, что оружие, топливные баки и другие предметы не должны переноситься снаружи. Любой незаметный автомобиль становится незаметным, когда открывается дверь или люк.

Параллельное выравнивание краев или ровных поверхностей также часто используется в скрытых конструкциях. Техника предполагает использование небольшого количества ориентаций краев в форме конструкции. Например, на F-22A Raptor, передние кромки крыла и хвостовые плоскости установлены под одинаковым углом. Другие меньшие конструкции, такие как перепускные двери воздухозаборника и дозаправка в воздухе диафрагмы, также используйте те же углы. Результатом этого является возврат узкого радиолокационного сигнала в очень определенном направлении от излучателя радара, а не возврат сигнала радара. рассеянный сигнал обнаруживается под разными углами. Эффект иногда называют «блеском» после очень короткого сигнала, наблюдаемого при прохождении отраженного луча через детектор. Оператору радара может быть трудно отличить событие блеска от цифрового сбоя в системе обработки.

Скрытность планеры иногда видны характерные зазубрины на некоторых выступающих краях, например, на портах двигателя. В YF-23 такие насечки на выхлопных отверстиях. Это еще один пример параллельного совмещения деталей, на этот раз на внешнем планере.

Требования к формованию сильно снижали F-117 аэродинамические свойства. это по своей природе нестабильный, и не может летать без электродистанционная система управления.

Точно так же покрытие кабина навес с тонкая пленка прозрачный проводник (осажденный паром золото или же оксид индия и олова ) помогает уменьшить радиолокационный профиль самолета, потому что радиолокационные волны обычно попадают в кабину, отражаются от объектов (внутренняя часть кабины имеет сложную форму, причем один только шлем пилота формирует значительный возврат) и, возможно, возвращаются на радар, но проводящее покрытие создает контролируемую форму, которая отклоняет приходящие радиолокационные волны от радара. Покрытие достаточно тонкое, чтобы не ухудшать зрение пилота.

K32 HMS Helsingborg, корабль-невидимка

Корабли

Основная статья: Военно-морская архитектура

Суда также применяют аналогичные методы. Хотя раньше Эсминец типа "Арли Берк" включены некоторые функции уменьшения сигнатуры.[32][33] в норвежский язык Корвет типа Skjold была первая береговая оборона, и французы Фрегат типа La Fayette первый выход в океан корабль-невидимка поступить на службу. Другими примерами являются Тайваньский Корвет-невидимка Tuo Chiang, Немецкий Фрегаты типа Sachsen, то Шведский Корвет типа Visby, то USS Сан Антонио док-амфибия, и самый современный военный корабль конструкции.

Материалы

Неметаллический планер

Диэлектрик композитные материалы более прозрачны для радара, тогда как электропроводящие материалы, такие как металлы и углеродные волокна отражают электромагнитную энергию, падающую на поверхность материала. Композиты также могут содержать ферриты для оптимизации диэлектрических и магнитных свойств материала для его применения.

Радиопоглощающий материал

Основная статья: Радиационно-поглощающий материал
Кожа Бомбардировщик Б-2

Радиопоглощающие материалы (RAM), часто в виде красок, используются особенно на краях металлических поверхностей. Хотя материал и толщина покрытий RAM могут различаться, принцип их работы одинаков: поглощает излучаемую энергию наземной или воздушной радиолокационной станции в покрытие и преобразует ее в тепло, а не отражает обратно.[34] Современные технологии включают диэлектрические композиты и металлические волокна, содержащие изотопы феррита. Краска включает нанесение пирамидоподобных колоний на отражающие поверхности с зазорами, заполненными ОЗУ на основе феррита. Пирамидальная структура отклоняет падающую радиолокационную энергию в лабиринте RAM. Один из часто используемых материалов называется железный шар краска.[35] Он содержит микроскопические железные сферы, которые резонируют с приходящими радиоволнами и рассеивают большую часть своей энергии в виде тепла, оставляя мало для отражения к детекторам. FSS - это планарные периодические структуры, которые действуют как фильтры для электромагнитной энергии. Рассматриваемые частотно-избирательные поверхности состоят из токопроводящих накладных элементов, наклеенных на слой феррита. FSS используются для фильтрации и поглощения микроволн.

Радиолокационные меры и ограничения невидимости

Низкочастотный радар

Формирование предлагает гораздо меньше преимуществ скрытности против низкочастотный радар. Если радар длина волны примерно в два раза больше цели, полуволна резонанс Эффект по-прежнему может приносить значительную прибыль. Однако низкочастотный радар ограничен отсутствием доступных частот (многие из них активно используются другими системами), отсутствием точности дифракционно-ограниченные системы учитывая их длинные волны и размер радара, что затрудняет транспортировку. Длинноволновый радар может обнаружить цель и приблизительно определить ее местонахождение, но не предоставить достаточно информации, чтобы идентифицировать ее, навести на нее оружие или даже направить к ней истребитель.[36]

Несколько эмиттеров

Большая часть скрытности приходит в направлениях, отличных от прямого возврата. Таким образом, обнаружение может быть лучше достигнуто, если излучатели отделены от приемников. Один эмиттер, отдельный от одного приемника, называется бистатический радар; один или несколько излучателей, отдельных от более чем одного приемника, называются мультистатический радар. Есть предложения использовать отражения от излучателей, таких как гражданское радио. передатчики, включая радиовышки сотовой связи.[37]

Закон Мура

К Закон Мура вычислительная мощность радиолокационных систем со временем растет. Это в конечном итоге подорвет способность физической невидимости скрывать транспортные средства.[38][39]

Корабль просыпается и брызги

Радиолокаторы бокового обзора с синтезированной апертурой могут использоваться для определения местоположения и курса судов по их шаблонам следа.[40] Их можно обнаружить с орбиты.[41] Когда корабль движется по морскому пути, он выбрасывает облако брызг, которое может быть обнаружено радаром.[42]

Акустика

Смотрите также: Акустическая подпись, Шум самолета, и Снижение шума вертолета

Акустическая невидимость играет первостепенную роль в подводные лодки и наземная техника. Подводные лодки используют обширные резиновые опоры для изоляции, гашения и предотвращения механических шумов, которые могут открывать подводные места пассивный сонар массивы.

Ранняя стелс самолет наблюдения использовал медленный поворот пропеллеры чтобы вас не услышали вражеские войска внизу. Самолет-невидимка, который остается дозвуковой можно избежать отслеживания ударная волна. Наличие сверхзвуковых и реактивных самолетов-невидимок, таких как SR-71 Блэкберд указывает, что акустическая подпись не всегда играет важную роль в проектировании самолетов, поскольку Blackbird больше полагался на свою очень высокую скорость и высоту.

Одним из способов снижения шума несущего винта вертолета является регулируемое расстояние между лезвиями.[43] Стандартные лопасти ротора расположены равномерно и производят больший шум на заданной частоте и ее гармоники. Использование различного расстояния между лопастями позволяет распространить шум или акустическую сигнатуру ротора на больший диапазон частот.[44]

Видимость

Дальнейшая информация: Военный камуфляж, Активный камуфляж, Камуфляж для самолетов, и Камуфляж корабля

Самая простая технология - визуальная камуфляж; использование краски или других материалов для окрашивания и разделения линий автомобиля или человека.

Большинство самолетов-невидимок используют матовая краска и темных цветов, и работают только ночью. В последнее время интерес к дневному свету Stealth (особенно со стороны ВВС США) подчеркивает использование серой краски в подрывные схемы, и предполагается, что Иегуди огни может быть использован в будущем, чтобы скрыть планер (на фоне неба, в том числе ночью, самолеты любого цвета кажутся темными[45]) или как своего рода активный камуфляж. Первоначальная конструкция В-2 имела крыльевые баки для след - ингибирующее химическое вещество, которое, как утверждают некоторые, является хлорфторсульфоновой кислотой,[46] но в окончательной версии он был заменен датчиком инверсионного следа, который предупреждает пилота, когда он должен изменить высоту.[47] при планировании миссии также учитываются высоты, на которых вероятность их формирования минимальна.

В космосе зеркальные поверхности могут использоваться для отражения взглядов на пустое пространство известным или предполагаемым наблюдателям; этот подход совместим с несколькими схемами скрытности радара. Тщательный контроль ориентации спутника относительно наблюдателей имеет важное значение, и ошибки могут привести к увеличению заметности, а не к желаемому снижению.

Инфракрасный

Основная статья: инфракрасная подпись
Смотрите также: Инфракрасное противодействие

Выхлопной шлейф вносит значительный вклад в инфракрасное излучение. Одним из способов уменьшения ИК-подписи является создание некруглого выхлопная труба (форма прорези) для минимизации выхлопа поперечное сечение области и максимально увеличить смешивание горячих выхлопных газов с холодным окружающим воздухом (см. Lockheed F-117 Nighthawk). Часто для ускорения этого процесса в выхлопной поток намеренно вводится холодный воздух (см. Райан AQM-91 Светлячок и Northrop Grumman B-2 Spirit ). В Закон Стефана – Больцмана показывает, как это приводит к снижению энергии (Тепловое излучение в инфракрасном спектре), что снижает тепловую сигнатуру. В некоторых самолетах выхлопная струя выпускается над поверхностью крыла, чтобы защитить ее от наблюдателей внизу, как в Локхид F-117 Nighthawk, и нездоровый Fairchild Republic A-10 Тандерболт II. Достигать инфракрасная невидимость, выхлопной газ охлаждается до температур наиболее ярких излучает находятся поглощается атмосферным углекислым газом и водяным паром, значительно уменьшая инфракрасную видимость выхлопного шлейфа.[48] Еще один способ снизить температуру выхлопных газов - это охлаждающая жидкость жидкости, такие как топливо, внутри выхлопной трубы, где топливные баки служат радиаторы охлаждается потоком воздуха вдоль крыльев.[нужна цитата ]

Наземный бой включает использование как активных, так и пассивных инфракрасных датчиков. Таким образом Корпус морской пехоты США (USMC) документ о требованиях к униформе наземной боевой техники определяет стандарты качества инфракрасного излучения.[49]

Снижение радиочастотного (RF) излучения

Смотрите также: Радиоволна

Помимо уменьшения инфракрасного и акустического излучения, малозаметный автомобиль должен избегать излучения любой другой обнаруживаемой энергии, например, от бортовых радаров, систем связи или RF утечка из корпусов электроники. В F-117 использует пассивный инфракрасный и телевизор с низким уровнем освещенности сенсорные системы для прицеливания оружия и F-22 Raptor имеет продвинутый LPI радар который может освещать самолеты противника, не вызывая приемник радиолокационной сигнализации отклик.

Измерение

Размер изображения цели на радаре измеряется радиолокационный разрез или RCS, часто обозначаемый символом σ и выражается в квадратных метрах. Это не равная геометрическая площадь. Идеально проводящая сфера проектируемой площади сечения 1 м2 (т.е. диаметр 1,13 м) будет иметь RCS 1 м2. Обратите внимание, что для длин волн радара, намного меньших диаметра сферы, RCS не зависит от частоты. И наоборот, квадратная плоская тарелка площадью 1 м2 будет иметь RCS σ = 4π А2 / λ2 (куда А= площадь, λ= длина волны), или 13 982 м2 на частоте 10 ГГц, если радар расположен перпендикулярно плоской поверхности.[50] При ненормальном углы падения, энергия отражается от приемника, уменьшая RCS. Говорят, что современные самолеты-невидимки имеют RCS, сравнимые с небольшими птицами или большими насекомыми.[51] хотя это сильно варьируется в зависимости от самолета и радара.

Если бы RCS была напрямую связана с площадью поперечного сечения цели, единственный способ уменьшить ее - уменьшить физический профиль. Скорее, отражая большую часть излучения или поглощая его, цель достигает меньшего радиолокационного сечения.[52]

Тактика

Самолет-невидимка, такой как Локхид F-117 Nighthawk, обычно используются против хорошо защищенных вражеских объектов, таких как Командование и контроль центры или ракета земля-воздух (SAM) батареи. Радар противника будет покрывать воздушное пространство вокруг этих участков с перекрывающимся покрытием, что сделает необнаруженное проникновение обычных самолетов практически невозможным. Самолет-невидимка также может быть обнаружен, но только на близком расстоянии от радаров; для малозаметного самолета имеются существенные пробелы в зоне действия радара. Таким образом, незаметный самолет, летящий по соответствующему маршруту, может остаться незамеченным радаром. Даже если обнаружен самолет-невидимка, радары управления огнем работающие в диапазонах C, X и Ku не могут окрашивать (для наведения ракет) низко наблюдаемые (LO) струи, кроме как на очень близких дистанциях.[53] Многие наземные радары используют Допплер фильтровать в улучшить чувствительность к объектам, имеющим радиальная скорость компонент относительно радара. Планировщики миссий используют свои знания о местонахождении вражеских радаров и диаграмме RCS самолета, чтобы спроектировать траекторию полета, которая минимизирует радиальную скорость, одновременно предоставляя наиболее низкие аспекты RCS самолета для радара угрозы. Чтобы иметь возможность летать по этим «безопасным» маршрутам, необходимо понимать зону действия радара противника (см. электронный интеллект ). Бортовые или мобильные радиолокационные системы, такие как АВАКС может усложнить тактическую стратегию скрытной операции.

Исследование

После изобретения метаповерхностей традиционные средства уменьшения RCS были значительно улучшены.[54][55][56] Как упоминалось ранее, основная цель при формировании цели состоит в том, чтобы перенаправить рассеянные волны от направления обратного рассеяния, которое обычно является источником. Однако это ухудшает характеристики с точки зрения аэродинамики.[57] Одно из возможных решений, которое активно изучается в последнее время, состоит в использовании метаповерхностей, которые могут перенаправлять рассеянные волны без изменения геометрии цели.[54][55][56] Такие метаповерхности в первую очередь можно разделить на две категории: (i) метаповерхности шахматной доски, (ii) метаповерхности градиентного индекса. По аналогии, метаматериалы с отрицательным индексом являются искусственными структурами, для которых показатель преломления имеет отрицательное значение для некоторого диапазона частот, например, в микроволновом, инфракрасном или, возможно, оптическом диапазоне.[58] Они предлагают еще один способ уменьшить обнаруживаемость и могут обеспечить почти невидимость электромагнитного излучения на заданных длинах волн.

Плазменная невидимость это явление, предложенное для использования ионизированного газа, названное плазма, чтобы уменьшить RCS транспортных средств. Взаимодействие между электромагнитное излучение и ионизированный газ были тщательно изучены для многих целей, включая сокрытие транспортных средств от радаров. Различные методы могут образовывать слой или облако плазмы вокруг транспортного средства для отклонения или поглощения радаров, от более простых электростатических до радиочастота (RF) более сложные лазерные разряды, но они могут быть трудными на практике.[59]

Существует ряд технологических исследований и разработок, направленных на интеграцию функций системы управления полетом самолета Такие как элероны, лифты, элевоны, закрылки, и флапероны в крылья для выполнения аэродинамических целей с преимуществами более низкой RCS для скрытности за счет более простой геометрии и меньшей сложности (механически проще, меньше движущихся частей или поверхностей или их отсутствие, меньше обслуживания) и меньшей массы и стоимости (до 50% меньше) , сопротивление (на 15% меньше во время использования) и, инерция (для более быстрой и сильной реакции управления на изменение ориентации транспортного средства для уменьшения обнаружения). Два многообещающих подхода - это гибкие крылья и флюидика.

В гибких крыльях большая часть или вся поверхность крыла может изменять форму в полете, отклоняя воздушный поток. Адаптивные податливые крылья являются военными и коммерческими усилиями.[60][61][62] В X-53 Активное аэроупругое крыло был ВВС США, Боинг, и НАСА усилие.

В флюидика, закачка жидкости исследуется для использования в самолет для управления направлением двумя способами: контролем циркуляции и вектором тяги. В обоих случаях более крупные и сложные механические части заменяются более мелкими и простыми жидкостными системами, в которых большие силы в жидкости отклоняются меньшими струями или потоками жидкости с перерывами, чтобы изменить направление движения транспортных средств. Движущиеся механические управляющие поверхности составляют важную часть поперечного сечения РЛС самолета.[63] Отсутствие механических поверхностей управления может уменьшить возврат радара.[63][64][65] BAE Systems провела испытания двух беспилотных летательных аппаратов с жидкостным управлением, один из которых был назван Demon в 2010 году.[64][63] и еще один, начинающийся в 2017 году под названием MAGMA, с Манчестерский университет.[65]

При управлении циркуляцией возле задних кромок крыльев системы управления полетом самолета заменяются прорезями, через которые проходят потоки жидкости.[66][67][68]

Список самолетов-невидимок

Основная статья: Список самолетов-невидимок

Список кораблей с пониженной сигнатурой

Основная статья: Корабль-невидимка

Корабли военно-морского флота во всем мире включают функции уменьшения сигнатур, в основном с целью уменьшения дальности обнаружения противокорабельных ракет и повышения эффективности противодействия, а не фактического предотвращения обнаружения. К таким кораблям относятся:

Список вертолетов-невидимок

Основная статья: Вертолет-невидимка

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Rao, G.A .; Махуликар, С.П. (2002). «Комплексный обзор стелс-технологий и их роли в авиации». Аэронавигационный журнал. 106 (1066): 629–641.
  2. ^ Mahulikar, S.P .; Sonawane, H.R .; Рао, Г.А. (2007). «Инфракрасные сигнатурные исследования аэрокосмических аппаратов». Прогресс в аэрокосмических науках. 43 (7–8): 218–245. Bibcode:2007PrAeS..43..218M. Дои:10.1016 / j.paerosci.2007.06.002.
  3. ^ а б Ричельсон, Дж. (10 сентября 2001 г.). «Наука, технологии и ЦРУ». Архив национальной безопасности. Университет Джорджа Вашингтона. Получено 6 октября 2009.
  4. ^ а б Мерлин, Питер У. (5–8 января 2009 г.). Дизайн и разработка Blackbird: проблемы и извлеченные уроки (PDF). 47-я встреча AIAA по аэрокосмическим наукам, включающая форум New Horizons и аэрокосмическую выставку. Орландо, Флорида: Американский институт аэронавтики и астронавтики. Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-10-18. Получено 2009-10-06.
  5. ^ Кадирчи, С. "Радиочастотная невидимость (или малозаметная) и технологии противодействия радиочастотной невидимости: последствия скрытых радиочастотных помех для ВВС Турции В архиве 2011-07-20 на Wayback Machine." Военно-морская аспирантура, Монтерей, Калифорния, доктор философии. Тезис. Март 2009 г. По состоянию на 6 октября 2009 г.
  6. ^ Юэ, Т. (30 ноября 2001 г.). «Обнаружение бомбардировщика-невидимки B-2 и краткая история» «Стелс»"". Технология - Интернет-издание. Массачусетский Институт Технологий. Получено 5 октября 2009.
  7. ^ Вей, Адам Леонг Кок (2014-03-15). «Принципы специальных операций: обучение у Сунь-Цзы и Фронтинуса». Сравнительная стратегия. 33 (2): 131–144. Дои:10.1080/01495933.2014.897119. ISSN  0149-5933. S2CID  154557121.
  8. ^ Haddow, G.W .; Грош, Питер М. (1988). Немецкие гиганты - немецкие R-самолеты 1914–1918 гг. (3-е изд.). Лондон: Патнэм. ISBN  0-85177-812-7.
  9. ^ Эбботт, Патрик (1989). Британский дирижабль на войне, 1914–1918 гг.. Теренс Далтон. С. 31–33. ISBN  0861380738.
  10. ^ «Военно-морской музей Квебека». Рассеянное освещение и его использование в заливе Чалёр. Королевский канадский флот. Архивировано из оригинал 23 мая 2013 г.. Получено 18 сентября 2012.
  11. ^ «Покрытие подводной лодки против сонара». Uboataces. Получено 18 сентября 2012.
  12. ^ Хепке, Герхард (2007). «Радарная война 1930–1945 годов» (PDF). Английский перевод Ханной Либманн. Радарный мир: 45. Получено 19 сентября 2012. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  13. ^ а б Педлоу, Грегори У .; Велценбах, Дональд Э. (1992). Центральное разведывательное управление и воздушная разведка: программы U-2 и OXCART, 1954–1974 (отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Центральное разведывательное управление.
  14. ^ Poteat, Джин (1998). «Стелс, противодействие и ELINT, 1960–1975» (PDF). Исследования в области интеллекта. 48 (1): 51–59.
  15. ^ "1960-е годы AQM-34 Райан Файрби (США)". PBS. Получено 14 января 2015.
  16. ^ Национальный центр воздушной разведки, авиабаза Райт-Паттерсон, Огайо, 1971. Технический отчет AD 733203, Центр технической информации Министерства обороны США, Станция Камерон, Александрия, Вирджиния, 22304-6145, США
  17. ^ Браун, М.В. «Два конкурирующих конструктора проложили путь к созданию боевых самолетов-невидимок», New York Times, Sci. Times Sec., 14 мая 1991 г.
  18. ^ Браун, М.В. «Lockheed верит в советскую теорию при разработке F-117», Aviation Week Space Technology, стр. 27 декабря 1991 г.
  19. ^ Рич, Бен и Л. Янош, Скунс Работает, Маленький Браун, Бостон, 1994.
  20. ^ Knott, E.F .; Shaeffer, J.F .; Тулей, М. (2004). Поперечное сечение радара - второе издание. Роли, Северная Каролина: SciTech Publishing. С. 209–214. ISBN  1-891121-25-1. Получено 7 октября 2009.
  21. ^ Кевин (14 июля 2003 г.). «F-117A Senior Trend». F-117A: Черный Джет. Получено 2019-09-02.
  22. ^ Гебель, Грег (1 марта 2010 г.). «Старший тренд». Vectorsite.net. Архивировано из оригинал 3 января 2012 г.. Получено 2019-09-02.
  23. ^ Крокер, Х. В. III (2006). Не наступай на меня. Нью-Йорк: Форум Короны. п.382. ISBN  978-1-4000-5363-6.
  24. ^ Sweetman, Билл. «Бомбардировщик, который не видит радар». Новый ученый, 4 марта 1982 г.
  25. ^ Доусон 1957, стр. 3.
  26. ^ Седдон и Голдсмит 1999, стр. 343.
  27. ^ В письме для Американского института аэронавтики и астронавтики Дж. Седдон и Э. Л. Голдсмит отметили, что «из-за его формы крыла, небольшого вертикального оперения и заглубленных двигателей под некоторыми углами [Avro Vulcan] был почти невидим для радаров».[26]
  28. ^ Кингсли и Куеган 1999, стр. 293.
  29. ^ Кродди и Виртц 2005, стр. 341–342.
  30. ^ Сиуру, 1993, стр. 114–115.
  31. ^ «B-2: Дух инноваций» (PDF). Корпорация Northrop Grumman. Получено 2015-02-04.
  32. ^ "DDG-51 Арли Берк-класс". Сайт ФАС. Федерация американских ученых. Архивировано из оригинал 24 декабря 2013 г.. Получено 2 февраля 2011.
  33. ^ Бенсон, Роберт (ноябрь 1998 г.). "Арли Берк: стержень военно-морского флота". Азиатско-Тихоокеанский оборонный форум. Федерация американских ученых. Получено 2 февраля 2011.
  34. ^ http://www.researchinventy.com/papers/v3i12/D0312015019.pdf
  35. ^ Вулховер, Натали (21 января 2011 г.). "Как самолеты-невидимки уклоняются от врага?". Живая наука. Бат, Англия: Future plc. Получено 2019-07-01.
  36. ^ Брифинг генерал-майора Карлсона по Stealth Fighters, вторник, 20 апреля 1999 г.
  37. ^ MIT "The Tech - онлайн-издание" статья Обнаружение бомбардировщика-невидимки B-2 и краткая история "малозаметности" автор: Tao Yue, опубликованный 30 ноября 2001 г. в (том 121, выпуск 63)
  38. ^ Вызовы глобального оппозиционного движения JSF
  39. ^ Руководство Военно-морского института по мировым системам военно-морского вооружения Норман Фридман, Введение, стр. X
  40. ^ Рид, Артур М .; Милгрэм, Джером Х. (1 января 2002 г.). "Корабельные следы и их радарные изображения". Ежегодный обзор гидромеханики. 34 (34): 469–502. Bibcode:2002АнРФМ..34..469Р. Дои:10.1146 / annurev.fluid.34.090101.190252.
  41. ^ Грациано, Мария; Грассо, Марко; д'Эррико, Марко (2017). «Анализ эффективности обнаружения судового следа по радиолокационным изображениям Sentinel-1». Дистанционное зондирование. 9 (11): 1107. Bibcode:2017RemS .... 9.1107G. Дои:10.3390 / RS9111107.
  42. ^ https://www.researchgate.net/publication/271464016_Radar_backscattering_from_sea_foam_and_spray
  43. ^ "Вертолет-невидимка: Усовершенствованный вертолет специального назначения MH-X". GlobalSecurity.org. Получено 28 апреля 2012.
  44. ^ Эдвардс, Брайан (май 2002 г.). Психоакустическое тестирование модулированного расстояния между лопастями основных роторов - NASA / CR-2002-211651 (PDF). НАСА. п. 1.2. CiteSeerX  10.1.1.15.3782. Получено 1 июля 2019.
  45. ^ Буш, Ванневар; Конант, Джеймс; Харрисон, Джордж (1946). «Камуфляж самолета-поисковика» (PDF). Исследования видимости и некоторые применения в области камуфляжа. Управление научных исследований и разработок Национального комитета оборонных исследований. стр. 225–240. Получено 12 февраля, 2013.
  46. ^ Aeronautics.ru В архиве 2004-01-14 на Wayback Machine (Мертвая ссылка)
  47. ^ Госнелл, Мариана (июль 2007 г.). "Линии полета: почему инверсионные следы остаются". Воздух и космос. Получено 2019-07-01.
  48. ^ Копп, Карло (ноябрь 1989 - январь 1990). «Оптическая война - новый рубеж». Австралийская авиация. Австралийская авиация (оригинал). 1989 (Ноябрь). Получено 2019-06-23.
  49. ^ Джунек, Ларри; Кэмерон, Меган; То же, Сьюзен; Моррис, Элизабет; Шонесси, Майкл (28 мая 2010 г.). «Поддержка истребителей: наблюдения за наземной боевой формой Министерства обороны США; GAO-10-669R». Счетная палата правительства. Федеральное правительство США. Получено 2019-06-23.
  50. ^ Кнотт, Юджин; Шеффер, Джон; Тулей, Майкл (1993). Радиолокационный разрез, 2-е изд.. Artech House, Inc. стр. 231. ISBN  0-89006-618-3.
  51. ^ F-22 Raptor Stealth GlobalSecurity.org
  52. ^ Билл Свитман, Нетрадиционное оружие: что мы узнали о технологии стелс из боевой карьеры F-117, Smithsonian Air & Space Magazine, 1 января 2008 г.
  53. ^ «Как Россия может когда-нибудь сбить бомбардировщик-невидимку F-22, F-35 или B-2». 2018-11-08.
  54. ^ а б А. Ю. Моди; М. А. Аляхья; К. А. Баланис; К. Р. Биртчер, "Метод на основе метаповерхности для широкополосного сокращения RCS двугранных угловых отражателей с множественными отскоками", в IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.67, no.12, pp. -, декабрь 2019. Дои: 10.1109 / TAP.2019.2940494
  55. ^ а б Modi, A. Y .; Balanis, C.A .; Birtcher, C.R .; Шаман, Х. (январь 2019). «Новый класс метаповерхностей RCS-редукции на основе подавления рассеяния с использованием теории массивов». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 67 (1): 298–308. Bibcode:2019ITAP ... 67..298M. Дои:10.1109 / TAP.2018.2878641. S2CID  58670543.
  56. ^ а б Modi, A. Y .; Balanis, C.A .; Birtcher, C.R .; Шаман, Х. (октябрь 2017 г.). «Новый дизайн поверхностей уменьшения поперечного сечения сверхширокополосного радара с использованием искусственных магнитных проводников». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 65 (10): 5406–5417. Bibcode:2017ITAP ... 65,5406M. Дои:10.1109 / TAP.2017.2734069. S2CID  20724998.
  57. ^ Ли, Юнфэн; Чжан, Цзецю; Цюй, Шаобо; Ван, Цзяфу; Чен, Хунья; Сюй, Чжо; Чжан Аньсюэ (05.06.2014). «Уменьшение поперечного сечения широкополосного радара с использованием двумерных метаповерхностей фазового градиента». Письма по прикладной физике. 104 (221110): 221110. Bibcode:2014АпФЛ.104в1110Л. Дои:10.1063/1.4881935.
  58. ^ Shelby, R.A .; Смит, Д. Р.; Шульц, С. (2001). «Экспериментальная проверка отрицательного показателя преломления». Наука. 292 (5514): 77–79. Bibcode:2001Наука ... 292 ... 77С. Дои:10.1126 / science.1058847. PMID  11292865. S2CID  9321456.
  59. ^ Адамович, И.В .; Rich, J. W .; Чернухо, А.П .; Жданок, С.А. (2000). «Анализ энергетического баланса и устойчивости неравновесной воздушной плазмы высокого давления» (PDF). Труды 31-й конференции AIAA по плазмодинамике и лазерам, 19–22 июня 2000 г.. С. Документ 00–2418. Архивировано из оригинал (PDF) 10 сентября 2006 г.
  60. ^ Скотт, Уильям Б. (27 ноября 2006 г.). "Морфинговые крылья". Авиационная неделя и космические технологии.
  61. ^ "FlexSys Inc .: Aerospace". Архивировано из оригинал 16 июня 2011 г.. Получено 26 апреля 2011.
  62. ^ Кота, Шридхар; Осборн, Рассел; Эрвин, Грегори; Марич, Драган; Флик, Питер; Пол, Дональд. «Адаптивное совместимое крыло для миссии - конструкция, изготовление и летные испытания» (PDF). Анн-Арбор, Мичиган; Дейтон, Огайо, США: FlexSys Inc., Исследовательская лаборатория ВВС. Архивировано из оригинал (PDF) 22 марта 2012 г.. Получено 26 апреля 2011.
  63. ^ а б c Топор, Дэвид (13.02.2019). «Бомбардировщики F-22 и B-2 устарели: грядет новое поколение сверхмалых малозаметности». Национальный интерес. Центр национальных интересов. Получено 2019-06-21.
  64. ^ а б Кристофер, Домбровски (2010-10-05). «Новый испытательный самолет летит без рулей». Ars Technica. Wired Media Group. Получено 2019-06-21.
  65. ^ а б «Успешное завершение первых летных испытаний беспилотного летательного аппарата МАГМА». BAE Systems. 2017-12-13. Получено 2019-06-21.
  66. ^ Джон, Филипп (2010). «Программа комплексных промышленных исследований безлопастных летательных аппаратов (FLAVIIR) в авиационной технике». Труды Института инженеров-механиков, Часть G: Журнал аэрокосмической техники. Лондон: Публикации по машиностроению. 224 (4): 355–363. Дои:10.1243 / 09544100JAERO580. HDL:1826/5579. ISSN  0954-4100. S2CID  56205932. Архивировано из оригинал на 2018-06-23.
  67. ^ "Витрина беспилотного летательного аппарата демонстрирует безлопастный полет". BAE Systems. 2010 г.. Получено 2010-12-22.
  68. ^ «Демонические беспилотные летательные аппараты вошли в историю, летая без закрылков». Metro.co.uk. Лондон: Associated Newspapers Limited. 28 сентября 2010 г.

Библиография

  • Доусон, T.W.G., G.F. Кухня и Г. Планер. Измерения радиолокационного отражения от вулкана методом оптического моделирования. Фарнборо, Хантс, Великобритания: Royal Aircraft Establishment, сентябрь 1957 г. Файл каталога национального архива, AVIA 6/20895
  • Уфимцев Петр Я., "Метод краевых волн в физической теории дифракции", Москва, Россия: Изд-во. Сов. Радио [Издательство Советского Радио], 1962, стр. 1–243.
  • Дусе, Арно; Фрейтас, Нандо де; Гордон, Нил (2001) [2001]. Последовательные методы Монте-Карло на практике. Статистика для инженерных и информационных наук (1-е изд.). Берлин: Springer-Verlag. ISBN  978-0-387-95146-1. Получено 2009-03-11.
  • Аналоги Стелса - Northrop Grumman
  • Противодействие скрытности
  • Как достигается "малозаметность" на F-117A
  • Патент США № 6297762. 2 октября 2001 г. Электронная система противодействия (Раскрыто устройство для обнаружения разности фаз между принятыми сигналами на двух разнесенных антеннах и для последующей ретрансляции противофазных сигналов равной амплитуды от двух разнесенных антенн.)
  • «Управление полетом с многоосевым вектором тяги и предотвращение катастрофических отказов», отчеты в Департамент транспорта США / FAA, Технический центр, ACD-210, FAA X88 / 0 / 6FA / 921000/4104 / T1706D, FAA Res. Бенджамин Гал-Ор, Грант № 94-G-24, CFDA, № 20.108, 26 декабря 1994 г .; "Вектор движения, сверхманевренность и самолет-робот", Бенджамин Гал-Ор, Springer Verlag, 1990, ISBN  0-387-97161-0, 3-540-97161-0.
  • Зулер, Пол А. От радуги к вкусу: скрытность и дизайн Lockheed Blackbird, Американский институт аэронавтики и астронавтики, 2009 г. ISBN  1-60086-712-X.

внешняя ссылка