Как сделать самолет стелс
Добавил пользователь Skiper Обновлено: 04.10.2024
Все о методах, используемых для того, чтобы скрыть самолеты и лодки от обнаружения радарами и датчиками.
Многие лодки и самолеты имеют довольно странную форму и конструкцию, однако тому есть вполне понятное объяснение: они созданы, чтобы быть незаметными. Существуют две основные технологии, с помощью которых обнаруживают объекты на расстоянии: радары и инфракрасные датчики. Стелс-технология разработана, чтобы сделать такие объекты незаметными для обоих инструментов обнаружения.
Из нового выпуска научной передачи SciShow вы узнаете, как работают обнаруживающие устройства и как стелс-технологии позволяют сделать самолеты и подводные лодки незаметными.
По теме
Фотогалерея: ВВС России получают первый серийный Су-57
Истребители F/A-18 Hornet КМП США начали оснащать передовыми радарами
Популярное
Первый запущенный за 11 лет украинский спутник, возможно, потерян
Химики вычислили источник земной воды
Китай начал отапливать города от атомных реакторов. Будет ли так в России?
Пока Германия закрывает свои последние реакторы, КНР планирует ввести 150 новых атомных энергоблоков в ближайшие 15 лет. И часть из них будет вырабатывать совсем не электричество, а нечто, многократно более востребованное нашей цивилизацией: тепло. На отопление человечество тратит намного больше энергии, чем на электроэнергетику, а отапливаться от солнечных батарей и ветряков не выйдет наверняка. Несколько процентов от выработки электроэнергетики и сегодня уходят на отопление — но более 90% нужды в тепле покрывает не она, а обособленная от нее теплоэнергетика, в виде котельных в жилых кварталах и газовых котлов в отдельно стоящих домах. Заменить эти источники одной электроэнергией невозможно: от нее тепло будет выходить в несколько раз дороже.
откроем википедию и глянем, что это такое. Стелс - это комплекс способов снижения заметности боевых машин в радиолокационном, инфракрасном и других областях спектра обнаружения посредством специально разработанных геометрических форм
и использования радиопоглощающих материалов и покрытий, что заметно уменьшает радиус обнаружения и тем самым повышает выживаемость боевой машины. Технологии снижения заметности являются самостоятельным разделом военно-научной дисциплины электронных средств противодействия, охватывают диапазон техники и технологий изготовления военной техники.
Многие помнят фильм Люди Икс где у них был стелс самолет, так вот я огорчу, такого варианта стелса нет.
В данной статье мы рассмотрим только радиолокационную заметность
её основные параметры и то как она влияет на летательный аппарат в целом, а самое главное, я попытаюсь это сделать простыми словами, чтобы даже те кто не погружен
в данную тематику смогли разобраться.
В радиолокационном диапазоне длин волн основной параметр, который определяет заметность аппарата (будь то беспилотник, самолёт, ракета и т.д) это эффективная поверхность рассеивания (ЭПР) данный параметр определяется по формуле:
Рисунок 1. Определение ЭПР
R – расстояние от цели до радиолокационной станции; Es – отраженная электромагнитная волна; Eo – падающая электромагнитная волна. Измеряется она либо в м2 либо в дБ
Рисунок 2 сравнение показателя от типа ЛА
Теперь рассмотрим разницу значения ЭПР малозаметных истребителей и огромных бомбардировщиков. Разница в параметрах заметности достигает нескольких порядков.
Теперь должен был прийти в голову вопрос, а для чего её снижать? зачем? за что и тд.
Ответ очень прост, заметность летательного аппарата (ЛА), а точнее расстояние на котором его смогут обнаружить (распознать, селлектировать), напрямую влияет на его эффективность, то есть чем выше боевая эффективность ЛА, тем меньшее количество ЛА понадобится на выполнение той или иной миссии, а это в свою очередь сказывается на стоимости. Если говорить еще проще, то с более высоким показателем заметности (нет, ответственность не больше) будет более высокая вероятность того, что РЛС обнаружит ЛА и он будет сбит.
Данная зависимость наглядно вытекает из приближенной формулы оценки дальности обнаружения.
Теперь перейдем к более интересному как люди снижают ЭПР
Методы снижения ЭПР
Есть несколько вариантов снизить ЭПР ЛА их физический смысл заключается в том, чтобы когда радиолокационная станция (РЛС) излучила электро-магнитную волну (ЭМВ, волна) и она попала на поверхность ЛА - волна не должна вернуться назад на РЛС. Необходимо сделать так, чтобы волна либо отразилась в противоположном РЛС направлению либо рассеялась.
Рассмотрим несколько вариантов они НЕ универсальны и они напрямую зависят от условий в которых используется ЛА. Начнем.
Использовать малозаметную форму.
Применение радиопоглащающих материалов и покрытий.
Управление рассеиванием радиоволн.
Малозаметная форма
Если совсем кратко, то вот
Рисунок 3. В-2
Рассмотрим основные параметры малозаметной формы
Они обуславливаются следующим:
Заметность ЛА зависит от аэродинамической схемы, при выборе облика малозаметного ЛА необходимо ориентироваться на его отражающие формы. Значения ЭПР различных ЛА в зависимости от типа (облика) планера (рис.2) показывает, что оптимальная аэродинамическая схема ЛА с малой ЭПР – это летающие крыло.
Острые кромки аэродинамических поверхностей ЛА являются ребрами, на которых дифрагируют падающие лучи. В связи с этим в компоновке малозаметных ЛА должно быть минимизировано число направлений, по которым ориентированы отражающие кромки аэродинамических поверхностей. Все аэродинамические поверхности имеют одинаковую стреловидность (рис.4)
Рисунок 4. Параллельность кромок
Вместе с тем, необходимо, что корпус ЛА форма которого образована плоскими поверхностями, ориентированных таким образом, чтобы отражение от них не совпадали с направлением локации (рис. 5);
Рисунок 5. а) Форма F-117 б) Форма В-2
ЭПР сильно зависит от компоновки самолета и, в частности, от внутренней формы каналов воздухозаборников (ВЗ), сопел, кабины, антенных отсеков различных бортовых РЛС (это отдельный геморрой), наличия или отсутствия подвесного оружия.
Наиболее существенный вклад в ЭПР ЛА вносит воздухозаборник двигателя.
Для снижение его ЭПР ВЗ делают S-образным и размещают его сверху корпуса ЛА
(в основном у беспилотников применяется данное решение)
Рисунок 6 S-образный воздухозаборник
на счет бортовой антены это отдельная история не хочу касаться данного вопроса.
Радипоглащающие материалы и покрытия (РПП/РПМ)
РПМ представляют класс материалов, применяемых в технологии снижения заметности для маскировки средств вооружения и военной техники от обнаружения радиолокационными средствами противника. Являются составной частью общего направления, связанного с разработкой средств и методов уменьшения демаскирующих признаков оружия и военной техники в основных физических полях. При взаимодействии электромагнитного излучения с РПМ происходят одновременные процессы поглощения, рассеяния (вследствие структурной и геометрической неоднородности материала) и интерференции радиоволн.
Различие между собственно материалами (РПМ) и покрытиями (РПП) до некоторой степени условно и предполагает, что первые входят в состав конструкции объекта,
а вторые — как правило, наносятся на его поверхности. Условность разделения связана
и с тем обстоятельством, что любой радиопоглощающий материал является не только материалом, но микроволновым устройством-поглотителем. Способность материала поглощать высокочастотное излучение зависит от его состава и структуры. РПМ и РПП не обеспечивают поглощения излучения любой частоты, напротив, материал определенного состава характеризуется лучшей поглощающей способностью при определенных частотах. Не существует универсального поглощающего материала, приспособленного для поглощения излучения радиолокационной станции (РЛС) во всем частотном диапазоне.
Основные места применение РПП (РПМ) воздухозаборник ; антенны и антенные обтекатели; внешние подвески; фюзеляж; места сопряжения фюзеляжа с хвостовым оперением; киль; уголковые отражатели; крыло; оперение.
вроде универсальная штука, но при больших скоростях иначе говоря при интенсивном аэродинамическом нагреве, РПП (РПМ) не выдержит поэтому не ко всем типам аппаратов данное решение подходит.
Управление рассеянием радиоволн
Рассеяние радиоволн так же может происходить за счет изменения электрических свойств среды. В настоящее время известны два основных способа ионизации пространства, применяемых в интересах борьбы с радиоэлектронными системами.
Распыление и сжигание легкоионизируемых элементов (цезия, натрия)
Высотные ядерные взрывы
Ионизированный газ, это плазма, она обладает рядом параметров которые могут как поглатить так и отразить электромагнитную волну, данный метод основан на физическом принципе смысл его заключается в том, что плазма обладает некой концентрацией электронов, когда ЭМВ сталкивается с электронами они начинают совершать колебания с частотой равной частоте ЭМВ, затем электроны сталкиваются с нейтральными молекулами атомами и ионами и тем самым увеличивая их кинетическую энергию таким образом она переходит в тепловую энергию.
Ну и самый главные вывод, который можно сделать, что во всех ракурсах практически невозможно сделать идеальный малозаметный аппарат, он все равно где-то да будет светиться, а так тут перечислены основные методы по снижению РЛ заметности.
список литературы:
Вождаев В. В Характеристики радиолокационной заметности летательных аппаратов: монография
У концептов летательных аппаратов может быть самая разная судьба: одни становятся известными на весь мир, а о других знают лишь единицы. Как раз к последним и относится Northrop Tacit Blue, который на самом деле вообще мало похож на авиалайнер. Однако именно он стал демонстрационным макетом для испытаний стелс-технологий. Впрочем, это не помогло получить билет в жизнь.
Стелс-технологии — теория, практика и ошибки
Предпосылками к созданию боевого самолёта, способного скрытно преодолевать ПВО противника, послужили большие потери тяжёлых бомбардировщиков США во Вьетнаме от действий советских зенитно-ракетных комплексов. Попытки создать самолёт-невидимку предпринимались и раньше, но все они были безуспешными пока не появилось теоретическое обоснование возможности создания такого самолёта.
Учёный рассчитал, что если изменить форму фюзеляжа самолёта с привычной округлой на угловатую (фасеточную) и использовать плоские панели, наклонённые под определёнными углами, то они могут эффективно отражать сигналы радиолокационных систем в сторону от радара, а значит, оставаться для них невидимыми. Казалось бы, что теперь можно приступать к разработкам первого в мире самолёта-невидимки, но в Советском Союзе идеи Уфимцева сочли не перспективными, а расчёты учёного - противоречащими всем законам аэродинамики, и подобный самолёт даже не сможет оторваться от земли.
В 1964 году в журнале Московского института радиотехники (сейчас МИРЭА) была опубликована статья Уфимцева с таким же названием, что и книга. Именно её обнаружил аналитик компании Локхид Мартин Денис Оверхолcер. К началу 1970 годов компьютеры и программное обеспечение уже значительно продвинулись в своём совершенстве, и была подготовлена почва для расчётов внешнего облика самолёта-невидимки.
Спустя 16 лет, в июле 1978 года Главное разведывательное управление Генштаба Вооружённых сил СССР получило уведомление, что в США ещё с начала семидесятых активно ведутся разработки по технологии, позволяющей делать самолёты незаметными для радаров. Но, что это были за разработки? Выяснилось, что в основу американских технологий легли расчёты Петра Уфимцева, взятые из его книги.
Изучив труд Уфимцева, американские специалисты по опубликованным в нём формулам рассчитали параметры нового самолёта и пришли к выводу, что подобный аппарат действительно может быть невидим для существующих на тот момент радаров. Разработка самолёта-невидимки началась незамедлительно, он стал сверхсекретным проектом Пентагона. А Бен Рич, который руководил программой разработки, называет теорию Уфимцева, краеугольным камнем, позволившим осуществить прорыв в технологии стелс.
Несмотря на то, что полученный дизайн абсолютно противоречил законам аэродинамики и делал полёт такого самолёта неустойчивым, а его управление сложным, концепция невидимости стала для конструкторов Локхид идеей фикс.
Аэродинамическое качество F-117A равно 4 (для сравнения: у Су-27 - 11,6, у F-15С - 10), в результате полёт на сверхзвуковой скорости для него невозможен, ограничивается радиус действия, уменьшается боевая нагрузка и манёвренность. Его максимальная скорость составляла 993 км/час, боевой радиус 860 км, в двух отсеках вооружения размещалось по одной корректируемой бомбе или ракете, боевая нагрузка 2300 кг. Самолёт не имел БРЛС и средств РЭБ, т.к. их работа умножала на ноль все достигнутые параметры скрытности. Для наведения на цель использовалась инфракрасная система с лазерным дальномером-указателем, который вычислял дальность до цели для бомб с лазерным наведением, т.е. самолёт не мог с высокой точностью атаковать цели в облачную погоду. Для навигации использовалась инерциальная система и приёмник спутниковой навигации.
По курсу 1990 года программа разработки F-117A оценивалась в $6,56 млрд, а стоимость одного самолёта — $111,2 млн. Всего было произведено 64 машины, включая 5 опытных образцов.
И всё же штурмовик (а не истребитель) F-117A Nighthawk американцы назвали технологическим превосходством США над остальным миром. Его внешний вид действительно впечатлял — угловатый фантастический дизайн заставлял думать, что это — совершенство, которого другим странам никогда не достигнуть.
27 марта 1999 года самолёт-невидимка F-117A (серийный № 82-0806) был сбит в районе деревни Буджановцы в 40 км к западу от Белграда. Согласно сербской версии, цель была поражена через 17 секунд после пуска двумя ракетами 5В27Д зенитно-ракетного комплекса С-125. Первая ракета оторвала крыло, а вторая попала в сам самолёт. По американской версии, в самолёт - в крыло - попала только одна ракета, вторая прошла мимо.
До этого американцам удавалось все сбитые самолёты эвакуировать с места крушения, но в этот раз скрыть потерю невидимки Штатам не удалось. Новость о первом сбитом самолёте-невидимке стала сенсацией, это был сильнейший удар по американскому военно-промышленному комплексу. Вплоть до 25 ноября 1999 года — более полугода, военные США не признавали, что F-117A - гордость их авиастроения могла быть обнаружена радарами противника и уничтожена. Теперь об этом знал весь мир.
F-117A - сверхоружие, которое должно было заставить дрожать от страха всех врагов США, самый совершенный самолёт в мире, специально созданный для скрытного проникновения через системы ПВО противника. Но реальная жизнь показала, что амбициозная, дорогостоящая, высокотехнологичная разработка оказалась не так эффективна, как рассчитывали. Неужели американские инженеры ошиблись? Как получилось, что радары устаревших систем ПВО смогли обнаружить самолёт-невидимку?
Малозаметные самолёты не являются абсолютно невидимыми для средств обнаружения ПВО. В первую очередь для радиолокационных станций существенно снижается дальность их обнаружения. Эффективность используемых американцами стелс-технологий зависит от частоты, на которой работает и облучает цель РЛС. Американская технология радиолокационной невидимости была рассчитана на радиоволны Х-диапазона — от 8 до 12 ГГц. Это сантиметровая длина волны, на которой работают большинство современных радаров ПВО и бортовые радиолокационные станции самолётов. Более старые советские РЛС используют L-диапазон — дециметровые волны с частотами от 1 до 2 ГГц. Эти РЛС прекрасно видят самолёты-невидимки на больших расстояниях.
Выходит, что конструкторы и учёные компании Локхид Мартин допустили ошибку и узнали об этом только после реального боевого применения F-117A, первых результатов и потерь. А может им помогли допустить такую ошибку?
При проверке формуляров, которыми пользовался Толкачёв, выяснилось, что в них внесены не все инвертарные номера документов, которые он брал за последние годы. Библиотекарь помнила, что примерно год назад в его карточке уже не оставалось места для записей, а теперь она была едва заполнена. В КГБ провели экспертизу и выяснили, что формуляр ведущего конструктора был подделан. Более того, стало известно, что Толкачёв неоднократно брал в научно-технической библиотеке секретные издания, напрямую не связанные с его специализацией.
Девять месяцев, с октября 1984 года по июнь 1985, Толкачёв продолжал снабжать ЦРУ сверхсекретными данными о советских разработках, но эта информация уже была филигранной подделкой КГБ.
Все современные российские комплексы ПВО и БРЛС боевых самолётов работают в нескольких диапазонах волн и сканируют пространство в различных диапазонах частот. Поэтому планы Пентагона на то, что новый бомбардировщик B-21 Raider или страдающий от недоработок истребитель F-35 смогут свободно и безнаказанно проникнуть в воздушное пространство России или стран, оснащённых российскими системами ПВО, могут быть реальностью только в головах американских генералов, год из года требующих средства для противостояния мнимой российской угрозе.
Читайте также: