לוחמת אוויר מודרנית מוגדרת על ידי זיהוי חיישן.יכולתו של מטוס לשרוד ולהשלים את משימתו במרחב האווירי המתוכסת תלויה ישירות ביכולתו להימנע, לבלבל, או להביס את מכ"ם האויב ומערכות המעקב האינפרא אדום.המדד הקריטי ביותר ליכולות אלה הוא Radar Cross-Section (RCS) בעוד מהירות ויציבות התמרון נותרו בעלי ערך, או חוסר יכולת ציות נמוכה (LO) – הידוע בעיקר כגניבות – הפך למטרה העיקרית של 5 ללוחמים אסטרטגיים ו-5.

גניבה היא לא טכנולוגיה אחת.זהו משמעת הנדסית ברמה מערכות המשלבת אווירודינמיקה, מדעי חומרים, תיאוריה אלקטרומגנטית ולוחמה אלקטרונית לפילוסופיה עיצוב מאוחדת. מאמר זה בוחן את האסטרטגיות הצבאיות להשתמש מהנדסים צבאיים כדי להשיג RCS נמוך מאוד ולשמור על יתרון טקטי מכריע נגד מערכות הגנה אווירית משולבת מתקדמות (IADS).

הפיזיקה של רדאר קרוס-סודיות

RCS הוא מדד של איך לזהות אובייקט הוא על ידי מכ"ם.זהו היחס של הכוח שמשתקף בחזרה למקלט המכ"ם לנפח יחידה, ביחס לכוח שישקף על ידי תחום ביצוע מושלם של גודל נתון.זה בדרך כלל מתבטא ב decibels יחסית למ"ר אחד (dBm).

כדור מתכת סטנדרטי עם קטע צלב של 1 m2 יש RCS של 0 dBm. A 4 דור לוחם כגון F-16 או MiG-29 יש RCS של בערך 5 m2 (7 dBm) - בערך שווה ערך של ציפור גדולה או מטוס קטן. לעומת זאת, מטוס הדור החמישי כמו ה-F-35 II מכוון להיקף של R בטווח של CM עד 20, אשר מייצג מספר קיבולת פיזית של כדור.

ההשפעה של RCS על זיהוי יכולות נשלטת על ידי משוואה טווח המכ"ם:

(ב) ויקרא י"ד): "[דרוש מקור]" (בראשית כ"ד:2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאשר PleaFLT:0 irveFLT:1 מקבל כוח ו ⁇ הוא המטרה RCS. כי היחס של RCS לזיהוי טווח עוקב אחר מערכת יחסים שורשית רביעית, צמצום RCS על ידי גורם של 100 מקטין את טווח הגילוי על ידי גורם של 10. AF-35 עם RCS של -30 db יכול לטוס הרבה יותר קרוב לאויב מאשר F-16 זוהה לפני מזוהה לפני שהוא.

החלקה של מטוס המכ"ם מושפע משלושה גורמים עיקריים: גיאומטריה (שאפ), הרכב החומרי (הפונקציונליות והכושר), ואפקטים חוזרים.העיצוב חייב לשלוט בכל שלושת בו זמנית.

Airframe Shaping: The Cornerstone of Low Observability

גלים רדאר נוסעים קווים סטרייטים.אם גל פוגע על פני השטח והוא משתקף בחזרה אל המקור, כי המטרה היא לזהות.המטרה המרכזית של עיצוב גרוטאות היא לנער גלי מכ"ם הרחק מהאנטנה המקבלת, ללא קשר לנטייתו של המטוס ביחס לאיום.

פנים מול גיאומטריה

המטוס העתיק ביותר לגנוב, כולל F-117 Nighthawk, שנשען על משטחים מעוקלים. על ידי בניית מסגרת האוויר של לוחות משולשים גדולים, שטוחים, מעצבים הבטיחו כי אנרגיית מכ"ם תתבטא בדבורים צרים, צפויים ולא חזרה אל המכ"ם. בעוד יעיל נגד מכ"ם גבוה, גישה זו מטילה עונשים חמורים אווירודינמיקה - F-117 הוא בלתי יציב וצפוני.

גלגול מתמיד ו- Edge Alignment

מטוסים מודרניים לגנוב משתמשים משטחים מעוקלים רצופים בשילוב עם היערכות ברורה.F-22 Raptor משתמש כנף בצורת יהלום עם הקצוות המובילים סחף 42 מעלות.הייצבים האופקיים והצפוניים חולקים זווית זו גורפת בדיוק זו.זה מתמקדת השתקפות מכ"ם לארבעה קצוות צרים, מצמצם את החזרה מכל זווית אחרת.

המונחים: Corner Reflectors

כאשר שני משטחים מוליכים נפגשים בזווית נכונה, הם יוצרים משקף פינה המחזיר אנרגיה מכ"ם ישירות למקור. גניבת מטוסים נועדו לחסל צומת אורטוקונים. צומתי כנפיים-הפוגה משולבים עם ממלאים גדולים. צומת זנב ורטרי אופקי להימנע מזווית של 90 מעלות.

חומרים ומבנה ראדאר-אבסטורבנט

גם עם עיצוב אופטימלי, כמה אנרגיית מכ"ם יכה את מסגרת האוויר. Radar-Absorbent Materials (RAM) להמיר את האנרגיה האלקטרומגנטית הזו לחום, למנוע אותה להיות מחוסנים מחדש.

RAM מגנטי (MAGRAM)

MAGRAM משתמש ferrite או חלקיקי ברזל פחמן השעתה במריצה פולימרית.כאשר גלי מכ"ם אינטראקציה עם חלקיקים אלה, התחומים המגנטיים לסובב והאנרגיה מתמוססת כמו חום. סוג זה של RAM הוא כבד אבל רחב פס.F-22 משתמש אריחים MAGRAM על הקצוות המובילים שלה ושפתיים כדי לספוג אנרגיה ב- X-band ו- Ku-band בתדרים המשמשים ברובם של אש-בקר.

דיאלקטרי RAM והפסדים

דיאלקטרי RAM סופג אנרגיה מכ"ם באמצעות היסטריה חשמלית ולא היסטראס מגנטית. סיבים מוליכים כגון פחמן שחור או מתכתי מוטבעים במריצה לא מוליכים (איור זכוכית, Kevlar) כאשר גל מכ"ם עובר דרך החומר, האלמנטים המוליכים יוצרים חימום התנגדות.

Resonant and Circle Analog RAM

RAM Resonant מכוון לאורכי גל ספציפיים. עובי אידיאלי של קולטן חוזר הוא רבע מאורך הגל המכ"ם. Jaumann סופגנים משתמשים בשכבות מרובות מופרדות על ידי Spacers כדי להשיג ספיגה על פני רוחב פס רחב יותר. mber Analog (CA) RAM משתמש על פני משטחים אדסנסטיביים - דפוסים מוליכים מודפסים על תת-חשמלי - כדי ליצור ספיגה גבוהה על פני השטח הוא משקף את התדרים יעיל מאוד.

צבע כדור ברזל

ה-F-117 השתמש בציפוי מיוחד הידוע בשם "צבע כדור ברזל" שכלל מיקרוספירות מפרטקס.ציפוי זה ספג אנרגיה מכ"ם בלהקות גבוהות יותר, בעוד שנותר קשה מספיק לעמוד בהתחממות אווירודינמיקה.זה היה כבד, נדרש יישום זהיר בסביבות מבוקרות אקלים, והיה נוטה לפצח.

שילוב וידוי אוויר

מעבר לעיצוב רחב וחומרים, תכונות ספציפיות של מערכת אוויר חייבות להיות משולבות בזהירות כדי למנוע זיהוי מכ"ם.

בתי נשק פנימיים

חנויות חיצוניות - טילים, פצצות, טנקים טיפות, וקודדים - הם משקפים מכ"ם מסיביים. AIM-120 AMRAAM מותקן על כנף pylon יכול להגדיל את RCS של המטוס עד 10 עד 20 dBsm. עיצובים לגנוב את הקרנת החיצונית לחלוטין.נשקים מלוטשים במפרץ הפנימי מאחורי דלתות אלקטרו-hydraulally פועל.

זה מטיל מגבלות משמעותיות.המטוס צריך להיות גדול יותר כדי להכיל את אותו מטען.המשגרים מלכודות חייב להרחיב במהירות את התחמושת לתוך זרם האוויר ולהבטיח הפרדה חיובית.דלתות המפרץ ניתן להשתמש כמו משטחים אווירודינמיקה; F-22 ו-F-35 להשתמש דלתות מפרץ הפתוח שלהם כמו במהירות הבלמים במהלך רצפים של כלי נשק.

מנוע Inlet ו- Exhaust Design

להבי המעריצים המסתובבים של מנוע סילון הם משקף כמעט מושלם של גלי מכ"ם.אם מכ"ם אויב יכול "לראות" את המעריצים, ה-RCS גדל באופן דרמטי.

S-ducts (serpentine ducts) מעוקלים ערוצי אינלט שחוסמים קו ישיר של הראייה אל פנים המנוע.F-35 משתמש S-duct מעוקל מאוד שהופכ את זרימת האוויר 180 מעלות אנכי לפני שהוא מגיע המנוע. B-2 על גבי הזרוע, באמצעות הפתיל עצמו כדי להגן על המנוע מכל משטח מבוסס אוויר, בנוסף מחסומים שקוף או מכ"ם ניתן להחליף מכ"ם עם ריצוף כדי למעילים.

ניהול Exhaust הוא קריטי באותה מידה עבור חתימה אינפרא אדום, אבל צינור סילון עצמו הוא גם משקף מכ"ם.F-22 משתמש חרטה שטוחה, מלבנית המסיכה את הפנים טורבינות. B-2 משתמש ב nozzal non-metally כי הוא שקוף לרדאר בתדרים מסוימים.

תוכנית אלורמנט ו Apertures

כל אנטנה, חיישן, ובדיקה על מטוס קונבנציונלי הוא משקף מכ"ם פוטנציאלי.בעיצוב לגנוב, אלה קורות נספגים בעור או מכוסה בחומרים אלקטרוניקה בתדר המאפשרים מכ"ם ידידותי ותקשורת לעבור בזמן חסימת מכ"ם חיצוני.מערכת המיקוד אלקטרו-אופטי של F-35 (EOTS) רכובת בחלון ספידרמוס, שומרת על פרופיל נמוך של מטוסים.

גניבת מידע: Infrared and Acousticחת חתימה Reduction

רדאר אינו תחום הגילוי היחיד.מערכות חיפוש והמסלולים (IRST) וחיישנים אקוסטיים התקדמו באופן משמעותי, ומטוסי הגניבה המודרניים חייבים לנהל את חתימותיהם לאורך כל הספקטרום האלקטרומגנטי.

דיכוי אינפרא אדום

מנועי Jet מייצרים חום עז.הצנרת הממצה היא מקור עיקרי של חתימה IR, במיוחד באמצע גל אינפרא אדום (MWIR) גל אורכי גל בשימוש על ידי מבקשי טילים.גנבת משלבת עיצובים ממצה ומקרר.הפסל של F-35 ממצה במהירות אוויר קריר דרך אינסטלציה משנית, ערבובו עם האווירה החמה לפני שהוא לא מקטין במהירות את המסלולים האלה על ידי הטמפרטורות מעוטות במהירות.

Aerodynamic Heating

במהירויות סופר-קולוניות, החיכוך מחמם את העור של המטוס, ויוצר חתימה רחבה של IR. מעצבים מכים זאת באמצעות בחירה חומרית זהירה וניהול תרמי.ה-Blackbird ה- SR-71 השתמש בטייטניום וצבע שחור מיוחד כדי לקרינה חום ביעילות, אם כי זה לא היה מטוס גרוטאות.מודרני LO להגביל את ההפלגה סופר-קולונית מתמשכת כדי להפחית את הבנייה התרמית.

חתימה אקוסטית

בעוד פחות קריטי עבור לוחמי סילון, חתימה אקוסטית היא שיקול עיקרי עבור כלי רכב אוויריים לא מאוישים (AV) ומסוקים. דחפורים נמוכים-ללא רעש, רוטרים מעוטים, וגיאומטריה מסוימת להב להפחית את יכולת הגילוי האקזוטית. מסוק RAH-66 Comanche, אם כי ביטל, שילב רוטטור הראשי של 5 להבים ו זנב טרנזיר המיועד לרעש מינימלי.

חתימה חזותית

מטוסים בעלי יכולת נמוכה צבועים עם ציפויים של הזדונות, בעלי יכולת נמוכה, אשר מפחיתים את הגמלות והניגודיות נגד השמיים.מערכות תאורה יכולות לעבור למצבים אינפרא אדום-רק עבור פעולות הלילה, מונעים זיהוי חזותי תוך מתן אפשרות לטייס לראות דרך משקפי ראיית לילה.

אמצעי מניעה אלקטרוניים וגניבה פעילה

עיצוב פיזי מקטין את החזרה המכ"ם, אך מערכות לוחמה אלקטרונית מספקות את השכבה הסופית של ההגנה.טכניקות Active Stealth מרמה או מכ"מים של האויב לפני שגילוי יכול להתרחש.

חוסר יכולת נמוכה של Intercept (LPI) Radar

הדופקים הרדאר המסורתיים הם אנרגיה גבוהה וקל לזהות.ל.איי. השתמש בטכניקות פרוספקטרום, תדירות הנפיחות, וגלי גל מורכבים להפיץ את האנרגיה שלהם על פני להקה רחבה. to a Enemy Electronic Support Measures (ESM) המקלט, אות LPI נראה כמו רעש רקע עד שהמטוס קרוב מאוד.

זיכרון רדיו דיגיטלי (DRFM) Jammers

DRFM דחפורים את הדופק הנכנס, לאחסן אותו, ולעבור אותו מחדש עם שינויים.זה מאפשר ל-Dabmer ליצור מטרות שקריות קוהרנטיות המופיעות אמיתיות למכ"ם מתקדם מערכות DRFM יכול לבטל את העור בפועל של המטוס חוזר על ידי העברת עותק בלתי מופרע של הדופק, ובכך להפחית ביעילות את RCS קדימה.

חתלתול על ידי Decoys ו- Expendable Active Loads

כדי להניף את מכ"ם, כגון ce-50 ו- על-55, הם משדרים קטנים שנטועים מאחורי המטוס.הם פולטים אות שנועד למשוך טילים מודרך מכ"ם, למשוך אותם מהמטוס.Miniature Air-Launched Decoys (MALD) הם מל"טים מתוכנתים שמעתיקים את חתימתו של לוחם או מחבלים בגודל מלא.

התקפה אלקטרונית ולוחמה סייבר

פעולות לגנוב מודרניות משלבות אפקטים קינטיים עם התקפה אלקטרונית.הדור הבא ג'מר (NGJ) נועד לדכא את ההגנה האווירית של האויב על ידי מניעת ספקטרום המכ"ם עצמו.יכולות של לוחמה סייבר יכולות לשבש את הפיקוד והשליטה ברשתות, יצירת חלונות של הזדמנות עבור כמרים גנובים.

מציאות ותחזוקה

הטכנולוגיה הגנובת דורשת רמה גבוהה של קיום.ציפוי של חוסר יכולת נמוכה הם שבריריים ומידרדרים לאורך זמן.גשם, אבק, חול וטיסה מהירה גבוהה מתפתלת על פני השטח של מכ"ם-ה-F-117 נדרשים צוותי תחזוקה להוציא 20 עד 40 שעות חזרה לממלאי מכ"ם וצבע לכל שעה של טיסה זו ידועה כ"זהוב"סטנדרט של תחזוקה".

המטוס המודרני השתפר באופן דרמטי.F-35 תוכנן עם ציפוי "בלתי אפשרי" הדורש תחזוקה משמעותית פחות מאשר F-22 או F-117. הציפויים מוחלים בלוחים גדולים, prefabricated שניתן להחליף במהירות.עם זאת, פעולות משדות אוויריים או פגומים נשאר אתגר.

גניבה גם דורשת בקרת פליטות קפדניות (EMCON) מטוס גרוטאות המשדר אות רדיו בעוצמה גבוהה אינו גונב עוד.טייסים חייבים לנהל את התקשורת שלהם, קישורים נתונים ופליטות מכ"ם בזהירות כדי להימנע מאזהרה חיישנים של האויב.ה- MADL של F-35 (Multifunction Advanced Data Link) הוא כיוון, צר-beam אנטנה המפחיתה את הסיכוי של יירוט בעוד שמירה על קישוריות.

מסקנה: עתיד של חוסר אחריות

מאבק הזרוע בין גילוי לבין גניבה ממשיך. מכ"מים נמוכים (VHF, UHF) יכול לזהות מטוסים גרוטאות, אבל יש להם החלטה גרועה ולא יכול לספק פתרון בקרת אש. מכ"ם קוונטי ורשתות מכ"ם דוסטטיים פסיביים מאיים על מנת לנפץ את היתרון של עיצובים גנובים נוכחיים.

תוכנית הדור הבא של חיל האוויר האמריקני (NGAD) ו- B-21 Raider משלבת שיעורים של עשרות שנים של פעולות שוד.פלטפורמות אלה ככל הנראה משלבות גרוטאות פס רחבות קיצוניות עם לוחמה אלקטרונית אדפטיבית, מערכות פתוחות-ארכיטקטורה, ומבצעים מאוישים באופן אופציונלי.העלות של גניבה ירדה, ומאפשרות להתרבות רחבה יותר על פני המבנה הכוח, כולל רחפנים ותותחנים ארוכי טווח.

הפיזיקה הבסיסית נשארת זהה: למזער את החזרה, לספוג את השוה, ולבלבל את המקלט.כאשר טכנולוגיית החיישן מתפתחת, כך גם האסטרטגיות להשגת גרוטאות, ולהבטיח כי עקשנות נמוכה נותרה הגורם המכריע בקרבות האוויר של העתיד.