טכנולוגיית STEALTH

(של לורנצו פסטורנזי)
07 / 02 / 20

הצורך להסתתר בעיני האויב היה גורם צבאי חשוב מאז ימי קדם. דוגמה לכך היא קרב יער טאטובורג משנת 9 לספירה, בו הושמדו שלוש לגיונות רומיים ו -6 קבוצות עזר על ידי קואליציה של שבטים גרמאניים בהנהגת ארמיניוס. הברברי בנה סוללה שאורכה 600 מטרים במקביל לשביל שאחריו צבא רומא והסתיר שם את רוב כוחותיו. עם חלוף אויבים בלתי מעורערים, הגרמנים שיחררו מתקפת הפתעה הרסנית שהביאה את אחת התבוסות הצבאיות הקשות ברומא בתולדותיה.

עם לידת הרדארים, הסתתרות ממראה האויב קיבלה משמעות חדשה, והרחיבה מושג זה לכל הספקטרום האלקטרומגנטי וכבר לא רק לתדרים הנראים בעין האנושית. במיוחד בתחום התעופה, בעקבות התפתחות צורות ההגנה האוויריות השונות שנצפו במלחמת העולם השנייה, הפכה החשיבות של מציאת פתרונות להשגת "יכולת הצפייה הנמוכה" של כלי הטיס שלה. הסובייטים והאמריקנים מימנו מספר מחקרים על כך בכך שהתחילו להתפתח כביכול טכנולוגיות התגנבות.

חשוב להדגיש כי המילה מתורגמת ל"התגנבות ", ולא" בלתי נראית ". היבט זה מגדיר בדיוק מה המטרה של פילוסופיה זו, כלומר ירידה ראיותיו לתצפית על ידי האויב. למעשה, לא ניתן להשיג כלי טיס שאינו נראה לחלוטין לרדאר.

אז מהן האסטרטגיות שננקטות בשלב התכנון לייצור מטוס התגנבות?

ראשית, חשוב להבין כיצד עובד מכ"ם. ראשי תיבות זה (Raאל dהגדרה and rזווית - גילוי רדיו ומדידת מרחק באיטלקית) מציין אנטנה אחת או יותר המסוגלות לפלוט, לקבל ולנתח אות בצורה של גל אלקטרומגנטי (גלי רדיו או מיקרוגל) על מנת לקבוע את המיקום ואולי גם את המהירות של העצמים (מוגדרים יעד) שקיימה אינטראקציה עם הגלים האלקטרומגנטיים האלה.

אז אנטנת הרדאר פולטת אות לחלל, אותו הגל משתקף על ידי יעד בכיוונים שונים, כולל זה המתחבר לרדאר, נותח איתות ההחזרה שמקבלת האנטנה.

מניתוח זה אנו משיגים את הזמן שחלף בין פליטת הגל לקליטה שלו.

בידיעת מהירות ההתפשטות של הגל האלקטרומגנטי (בוואקום זה שווה למהירות האור) אתה יכול לחשב בקלות את מרחק היעד האנטנה:

לצורך חישוב הכיוון בו נמצא המטרה, במקום זאת משתמשים באנטנות כיווניות (כלומר אנטנות הפולטות גל אלקטרומגנטי רק בכיוון מסוים).

מושג שימושי נוסף להבנת טכנולוגיות התגנבות הוא מחלקה מכ"ם. ה- RCS הוא מדד לכמה כוח משתקף לכיוון הרדאר על ידי היעד "המואר" על ידי הגל האלקטרומגנטי שנשלח ולכן הוא מדד לכמה העצם ניתן לגלות על ידי הרדאר עצמו. ככל שפרמטר זה קטן יותר, כך קשה יותר לאתר את המטרה במרחק מסוים מכיוון שפחות כוח חוזר לרדאר ולכן לא ניתן להבחין ביניהם מהו "רעש הרקע", כלומר מהפרעות. לכן, RCS משפיע גם על המרחק המרבי בו ניתן לזהות יעד. לדוגמה, ה- RCS המשויך ל- DC-9 הוא בסדר גודל של 20 ואילו זה של מכונית עומד על 100, ולכן עם אותם מכ"ם ותנאים אותם ניתן לזהות את המכונית במרחק גדול יותר מהאנטנה בהשוואה ל DC-9. פרמטר זה תלוי בעיקרו בצורת היעד והגיאומטריה שלו, בחומרים מהם הוא מורכב (במיוחד על פני השטח שלו), במיקומו ובזווית שלו ביחס לרדאר ובמידה מינימלית בגודל שלו. מסיבה זו יתכן של- DC-9, בזכות צורותיו המעוגלות, יש RCS קטן יותר מאשר מכונית למרות הממדים הגדולים בהחלט.

(בטבלת ה- RCS המשוערת של כמה מטוסים צבאיים)

תכנון ההתגנבות נועד אפוא לצמצם את חתך הרדאר של המטוס. כדי להשיג זאת, נעשות מספר שיטות:

  1. מעצביםהרעיון העומד מאחורי שיטה זו מורכב בעיצוב צורות ומשטחים של מטוסים המכוונים באופן שישקף את אירוע הגל האלקטרומגנטי בכיוונים אחרים מזו המחבר את המטוס לרדאר. אנו מנסים אפוא להימנע כי בכל נקודה במטוס יש פני השטח הפונים למיקום האפשרי של מכ"ם אויב. היישום של שיטה זו נראה במיוחד על ה- Lockheed F-117 Nighthawk. יישומה עם זאת מסתיר בעיות הקשורות לאווירודינמיקה, שכן צורות פרטניות וזוויתיות כאלה משפילות את ביצועיו והופכות את הכלים הממוחשבים הדרושים ליציבות ובקרת הרכב. רעיון העיצוב כולל גם את הרעיון של הובלת מטענים (כלי נשק וכו ') במפרצים פנימיים מיוחדים כך שאלו, אשר לא ניתן לייעל את צורתם במיוחד, אינם תורמים לתפקוד הכללי של כלי הטיס . אסטרטגיה זו מיושמת ב- Lockheed F-35.

  2. חומרים סופגים מכ"מ: החומרים הסופגים מכ"ם (RAM) הם תרכובות המסוגלות להמיר חלק מהאנרגיה של האות המקורי לחום, ובכך להפחית את עוצמת האות המוחזר. חומרים אלה שימושיים במיוחד באזורים בהם ניתן לאמץ עיצוב באופן שולי בלבד או שלא ניתן להשתמש בהם באופן מוחלט, כמו במקרה של הקצה המוביל של הכנפיים ובאזור צריכות האוויר. התחזוקה של חומרים אלה יקרה מאוד והשימוש בהם גורם לעלייה בעלויות הייצור ובמשקל המטוס, היבט שלילי שלא ניתן לזלזל בו.

  3. אמצעי נגד אלקטרונייםאמצעי הנגד האלקטרוניים מבוססים על הרעיון להפיק אות חלופי ביחס לזו המשתקפת על ידי המטוס כך שכאשר הוא מתווסף להד הוא יבטל או יקטין בחוזקה. כדי שזה יהיה אפשרי, על היעד לדעת את הכיוון, המשרעת, התדר והשלב של הגל האלקטרומגנטי שמוקרן על ידי מכ"ם האויב ועליו להיות מסוגל לייצר את האות המטריד הנכון, לפלוט אותו בזמן הנכון ובכיוון הנכון. . ברור כי הבעיות הטכניות הקשורות בפיתוח שיטה זו אינן רבות וביצוע שלה באופן שגוי יגרום לעלייה חזקה ב- RCS.

טכנולוגיית התגנבות הייתה אמיתית משחק מחליף במה שהיא לוחמה אווירית והיא הדרישה העיקרית לכל מטוס צבאי מהדור החמישי. נכון לעכשיו סוג זה של מטוסים מורכב רק מ- F-22 ו- F-35 (תמונה בתחתית), אך בקרוב המשפחה צריכה להתרחב.

מה שהיה פעם טכנולוגיה ש"מצב האמנות "שלה היה בבעלות רק ארצות הברית של אמריקה, פותחה כעת על ידי רוסיה (תראה את האור עם סוחוי Su-57 פאק פא) ומסין (היא קיימת על החדשה צ'נגדו J-20).

הספקות נותרו ביחס לרמה בפועל של stealthness של "גרסת הייצוא" של ה- F-35 (תמונה). למעשה, ארצות הברית תמיד התנגדה לשיתוף הידע שלה בנושא התגנבותלמשל מניעת מכירת ה- F-22 (הנחשבת לספינת הדגל בהקשר זה) למדינות שלישיות, אם כי בעלות ברית, כמו במקרה של בריטניה. יתרה מזאת, בהתחשב בייצור המשוער הגדול של כלי טיס זה, יתכן שכדי להכיל את עלויותיו הוא לא נועד ליצור מטוס שהיה מתקדם כמו F-22 ביחס לטכנולוגיה זו, אלא מטוס שהיה קשה לזהות אותו על ידי מכ"מים שעובדים רק בתדרים בין 8 ל -18 גיגה הרץ (למשל מ- מכ"ם בקרת אש סוללות נגד מטוסים). עם זאת, לאף אזרח אין גישה לנתוני קיבולת התגנבות המטוס, כך שכל זה נותר רק ספקולציות.

מקורות:

https://www.researchgate.net/publication/287536552_Integrated_review_of_stealth_technology_and_its_role_in_airpower

https://www.researchgate.net/publication/259503614_Low_Observable_Principles_Stealth_Aircraft_and_Anti-Stealth_Technologies

תווי הרצאה של מסלול הרדאר (Politecnico di Milano)

תמונות: חיל האוויר האמריקני / הגנה מקוונת