تكنولوژي پنهانكاري و معرفی نمونه‌هایی از هواگردهای پنهانکار

[IRGCAF 27]

[align=center][/align]

تاريخچه تكنولوژي پنهان‌كاري

بررسي تاريخچه‌ي فعاليت‌هايي كه در راستاي ايجاد قابليّت پنهان‌كاري در وسايل پرنده (و همچنين ساير جنگ‌افزارهـا) صورت گرفته است، نكات قابل توجهي را آشكار ساخته است:

آمريكايي‌هـا، بيش از همه و پيش از ساير كشورهـا در اين زمينه سرمايه‌گذاري كرده‌اند؛

با توجه به ميزان سرمايه‌گذاري‌هاي آمريكا در اين زمينه، به نظر مي‌رسد، هزينه‌هاي تحقيق و توسعه در اين زمينه بسيار زياد است. تعداد قابل توجّهي از پروژه‌هاي مطرح شده در اين زمينه، در نيمه‌هاي كار به دلايل مالي، لغو شده‌اند و نيمه‌كاره مانده‌اند. از اين دست مي‌توان به پروژه‌ي "دارك استار" كه در 1999 توسط وزارت دفاع ايالات متحده لغو شد و پروژه‌ي "آرورا" كه احتمالاً در سال 1990 لغو شده، اشاره كرد؛

تعداد قابل توجهي از پروژه‌‌هاي انجام شده در زمينه‌ي پنهان‌كاري، كه اتفاقـاً هزينه و زمان قابل توجهي را به خود اختصاص داده‌اند، فقط براي اثبات و ارزيابي تكنولوژي و به عنوان پيش زمينه‌اي براي پروژه‌هاي اصلي انجام شده‌اند. از اين دست مي‌توان به پروژه‌ي "تكيت بلو" كه به عنوان پيش زمينه‌ي ساخت "بي 2" توسط نورثروپ در فاصله‌ي سالهاي 1978 تا 1985 به انجام رسيد و همچنين پروژه‌ي "اسنيكي پيت"كه به عنوان پيش زمينه‌ي ساخت "اف 22" توسط جنرال دايناميكس به انجام رسيد، اشاره كرد.

عوامل مؤثر در مشاهده‌شدن يك پرنده

مشاهده شدن يك وسيله‌ي پرنده توسط تجهيزات و ادوات شناسايي دشمن، با يكي از روش‌هاي زير صورت مي‌گيرد:

سطح مقطع راداري و انعكاس امواج راداري به سمت گيرنده‌؛

امواج فرو سرخ

صوت

مشاهده خود يا آثار وسيله با چشم مسلح يا غير مسلح

لذا وقتي بحث پنهان‌كاري مطرح مي‌شود، مي‌بايد پنهان‌كاري و يا كم‌مشاهده‌پذيري در تمام حوزه‌هاي فوق مورد بررسي قرار گيرد.

تكنولوژي‌هاي پنهان‌كاري و كم مشاهده‌پذيري

ايجاد قابليّت پنهان‌كاري و/يـا كم مشاهده‌پذيري، بـا استفـاده از يكي از روش‌هاي زير و يا تركيبي از آنها صورت مي‌گيرد:

جذب سيگنال‌هاي شناسايي؛

انحراف سيگنال‌هاي شناسايي در جهت مطلوب؛

ايجاد اختلال در سيگنال‌هاي شناسايي.

البته غير از موارد فوق، برخي روش‌هاي ديگري نيز مطرح شده‌اند كه گرچه مستقيمـاً سطح مقطع راداري را كاهش نمي‌دهند، اما باعث كاهش مشاهده‌پذيري وسيله‌ي پرنده مي‌شوند. اين روش‌ها عبارتند از:

پرواز در ارتفاع بالا؛

پرواز با سرعت زياد؛

پرواز در نزديكي زمين و بين موانع زميني مانند كوه‌ها و ناهمواريها.

بر اساس اطلاعات منتشر شده و مطالعات صورت گرفته، خصوصـاً اطلاعات منتشر شده توسط شركت‌هـاي نورث‌روپ-گرومن، ناسـا، لاكهيد- مارتين و بويينگ كه به ترتيب سازنده‌ي هواپيماهاي پنهان‌كار بي-2، ايكس-29، اف-117 و بويينگ‌بِرد هستند، تكنولوژي‌هاي مرتبط با قابليّت پنهان‌كاري و كم‌مشاهده‌پذيري كه با يكي از روش‌هاي فوق‌الذكر منجر به قابليّت پنهان‌كاري و كم مشاهده‌پذيري مي‌گردند، و در آينده مورد استفاده خواهند بود، متناسب با سه بازه‌ي زماني به صورت زير تفكيك شده‌اند:

1- آينده‌ي نزديك

طراحي محل حمل سلاح در داخل بدنه (مانند هواپيماهاي ايكس 45 و اَوِنْجِر II) با سطح مقطع راداري كم؛

طراحي محل نصب موتور داخل بدنه (مانند هواپيماي ايكس45) با سطح مقطع راداري كم؛

طراحي ورودي و خروجي موتور داخل بدنه با سطح مقطع راداري كم؛

طراحي خروجي هواي موتور و حذف آثار راداري و مشاهده‌پذيري آن (بعنوان مثال هواي گرم خروجي، بايد تحت پوشش هواي سرد در اطراف قرار گيرد)؛

هواپيماي بدون دم با كنترل فعال (مانند هواپيماهـاي ايكس-36 و بي2)؛

دم مايل (مانند هواپيماي اف-117)؛

سازه‌هاي مركب (كامپوزيت‌ها و مواد عبوردهنده‌ي امواج راداري)؛

بال با زاويه‌ي عقب‌رفتگي و يا جلورفتگي زياد

بال شكست(مانند ايكس45)؛

بدنه بـا سطوح صاف (بدون انحنا) و شكسته روي بدنه (مانند هواپيماي اف117)؛

زير بدنه بـا سطوح صاف و بدون شكستگي (مانند هواپيماي اف117)؛

بال و بدنه ادغام شده بدون مرزهاي شكسته در نماي خارجي (مثل بي2 و ايكس47)؛

طراحي و ساخت سيستم كنترل براي پرواز در نزديكي زمين

طراحي آيروديناميكي براي پرواز در رژيم سرعت نزديك صوت

موتور و سيستم‌ها با آلودگي‌هاي ارتعاشي و الكترومغناطيسي كم؛

بدنه بـا نيمرخ پخ

رنگ و پوشش‌هاي جاذب امواج رادار

رنگ متناسب با شرايط پروازي (مانند اغلب هواپيمـاهـاي پنهان‌كار كه به علت پرواز در شب از رنگ سياه استفاده مي‌كنند)؛

اندازه‌گيري سطح مقطع راداري پرنده (براي ارزيابي سطح مقطع راداري پس از پرواز و خسارتهـاي احتمالي، مثل ضرباتي كه به بدنه وارد شده و يا خراش‌هايي كه در پوشش هواپيما ايجاد شده است).

2- آينده‌ي ميان‌مدت

طراحي و ساخت نـازل موتورهـاي بـا قابليّت كنترل بردار جت خروجي

طراحي و ساخت سازه‌هاي مركب به صورت يك تكه

طراحي آيروديناميكي براي پرواز با ماخ بال
طراحي و ساخت سيستم كنترل براي پرواز با پيروي از پستي و بلندي‌هاي زمين

طراحي هواپيمـا با ابعاد كوچك‌تر (مانند ريزپهپـادها)؛

اندازه‌گيري دقيق‌تر سطح مقطع راداري اجزاي مختلف پرنده مثل موتور، خروجي موتور، سيستم‌ها و ... .

3- آينده‌ي دور

راحي و ساخت پليمرهاي الكتروكروميك[15] براي تغيير رنگ پوسته (پنهان‌كاري در مقابل چشم)؛

· طراحي و ساخت سيستم فعال براي تغيير ميزان انعكاس‌دهي[16] امواج راداري؛

طراحي و ساخت مواد با قابليّت تغيير ميزان جذب امواج راداري؛

طراحي آيروديناميكي براي پرواز در ارتفاعات خيلي بالا (هوا- فضـا پيمـا؛

طراحي آيروديناميكي براي پرواز در رژيم فرا صوت؛

طراحي و ساخت بدنه و سيستم‌ها براي كاهش ابعاد پيكره در حد نانو؛

طراحي و ساخت سيستم تصويرسازي مجازي روي بدنه‌ي هواپيما با استفاده از LCD (پنهان‌كاري در مقابل چشم مثل اختاپوس)؛

طراحي و ساخت موتور سراميكي براي جذب امواج رادار، كوچك كردن ابعاد موتور و كاهش صدا و نويز؛

اندازه‌گيري ميزان مشاهده‌پذيري پهپـاد در برابر چشم؛

آموزش پرسنل زميني براي استفاده از سيستم‌هاي مرتبط با پنهان‌كاري (نظير سيستـمِ فعالِ تغيير ميزان انعكاس‌دهي امواج راداري).

معرفی نمونه‌هایی از هواگردهای پنهان‌كار هواپیمای نامرئی: F-117

شاید بتوان هواپیمای “F-117” را انقلابی ترین هواپیمای دوران دانست که با ظاهر منحصر به فرد خود، شگفتی هر بیننده‌ای را بر می‌انگیزد.

اساس کار، در طراحی “F-117” به کارگیری سطوح تخت در تمام سطح خارجی بدنه می‌باشد. به همین منظور سطح زیرین هواپیما کاملاً تخت بوده و سطح جلویی زیر بال نیز با بدنه اختلاف سطح ندارد و این دو در امتداد یکدیگر می باشند.

این هواپیما برای حمل جنگ افزار، تنها به دهلیزهای خود متکی است و برای به دام انداختن امواج رادار، درهای دهلیز جنگ افزارها و ارابه فرود آن دارای لبه‌هایی دندانه‌ای شکل می‌باشند. برای هماهنگی با اصول پنهان‌کاری از همان پوشش سیاهی که در هواپیمایSR-71” و “U-2R” به کار رفته است، بهره می‌گیرد تا در شب ناپیدا باشد.

برای اینکه دریچه‌های ورودی هوای موتورها سطح مقطع راداری زیادی تولید نکند، توسط توری‌های ریزبافتی پوشیده شده‌اند که بازتاب امواج رادار را به صورت سطح صاف انعکاس می‌دهد.

خط مستقیمی که از نوک دماغه تا نوک بالها با زاویه همگرایی 5/67 درجه امتداد یافته است نقش بسزایی در کاهش RCS جلویی هواپیما دارد.

تمام سطح بدنه با مواد جاذب رادار پوشیده شده و سطوح شیشه‌ای کابین خلبان نیز با طلا پوشش داده شده تا انرژی راداری را به بدنه انتقال دهد.

این هواپیما به منظور کاهش علائم فروسرخ، شار خروجی موتور را با هوای کنارگذر سرد مخلوط کرده و از مجرایی که انتهای آن به شکل شیاری تخت، کم ارتفاع و عریض می‌باشد به بیرون هواپیما هدایت می‌کند. این اگزوزها دارای لبه‌ای در زیر خود می‌باشند تا منبع اصلی گرما را از حسگرهای روی سطح و واقع در ارتفاع پایین‌تر، مخفی نگه دارند.

مکانهای انتهای بدنه نیز به گونه‌ای به بدنه نصب شده‌اند که علاوه بر نگاه داشتن بازتاب راداری در کمترین مقدار، گازهای خروجی موتور را از حسگرهای فروسرخ دور می‌سازند که این امر در هنگام تعقیب شدن به وسیله جنگنده حامل اینگونه حسگرها اهمیت بیشتری می‌یابد.

با وجود آنکه مقدار دقیق سطح مقطع راداری “F-117” همچنان سری و طبقه‌بندی شده است اما برخی منابع، سطح مقطع راداری این هواپیما را از جلو به اندازه 01/0 مترمربع تخمین زده‌اند.

بمب افکن پنهانکار B-2:

واپیمای “B-2” و هواپیمای “F-117A” به واسطه ظاهر منحصر به فرد خود دارای RCS کمی می‌باشند. در طراحی این هواپیماها نیز به کارگیری سطوح تخت به منظور پژواک امواج ارسالی به سمت‌هایی مخالف با سمت رادار جستجوگر در نظر گرفته شده است.

بیشتر سطح بالایی “B-2” از «الاستومر» که رسانایی یکنواختی در سطح ایجاد می‌کند پوشیده شده است. مواد جاذب رادار نیز در بخش‌هایی همچون درب‌ها، داخل ورودی‌های هوا و دیگر منافذ به کار برده شده‌اند تا بازتاب امواج راداری را از این قسمت‌ها به حداقل برسانند. خروجی‌های موتور “B-2” روی بال جلوتر از لبه فرار قرار دارند و به سمت لبه‌های رو به بیرون و بالا می‌دمند.

برای کاهش علائم فروسرخ در این هواپیما، موتورها مجهز به مخلوط کننده‌های گازهای داغ با هوای سرد می‌باشند. همچنین برای جذب امواج فروسرخ ناشی از گرمای به وجود آمده توسط خورشید و مقاومت هوا در سطح هواپیما از رنگهای جاذب امواج فروسرخ که ترکیباتی از سولفید روی می‌باشند استفاده شده است. بارزترین عنصر کشف بصری یک هواپیما، اثری است که موتورهای آن در هوا برجا می‌گذارند که با تغییر ارتفاع، قابل از بین بردن است. اما شرایطی نیز پیش می‌آید که تغییر ارتفاع ممکن نباشد، در این حالت م‌وان با تزریق مواد شیمیایی در گازهای خروجی، ذرات آب را به قطراتی که قابل دیدن نباشد تجزیه کرد. در هواپیما “B-2” این مسئله در نظر گرفته شده است.

همچنین برای اینکه کشف بصری این هواپیما در روز به کمترین حد ممکن برسد سطح زیرین آن رنگ آمیزی خاکستری شده است.

جنگنده تاکتیکی پیشرفتهYF-22A (ATF)

این جنگنده ترکیبی از پنهان‌كاري و کارآیی آیرودینامیکی است که قابلیت پنهانکاری را بدون از دست دادن مزیت آیرودینامیکی داراست.

برای حفظ ویژ‌گی‌های پنهانکاری، سوخت و جنگ افزارهای لازم برای اجرای مأموریت‌ها در درون بدنه حمل می‌شوند. دهلیزهای جنگ‌افزارها به صورت یک دهلیز بزرگ در زیر و جلوی بدنه تعبیه شده است.

از روبرو، یعنی مهمترین و حساس‌ترین وجه برای یک جنگنده ATF، از به کار بردن لبه‌های بازتاب‌دهنده امواج راداری بر مسیر پرواز، اجتناب شده است.

لبه‌های جلویی و عقبی دریچه ‌ها و صفحه‌های متحرک، دندانه دار می‌باشند تا انرژی راداری رسیده را پراکنده نمایند و دهانه‌های ورودی‌های هوای موتور نیز به همین دلیل به بیرون و پایین زاویه داده شده‌اند.

همچنین مجراهای ورودی s شکل نیز دهانه‌های کمپرسورهای موتور را از مسیر مستقیم امواج رادار پنهان می‌نمایند. این جنگنده 20 الی 30 درصد بزرگتر از “F-15” و 40 درصد بزرگتر از هواپیمای “F-18” می‌باشد. به همین دلیل از فاصله 10 مایلی قابل رویت است و در نتیجه اینگونه جنگنده‌ ها از طریق کشف بصری آسیب پذیر هستند.

بالگرد نامرئی کمانچی “RAH-66”

«کمانچی» نخستین بالگرد پنهانکار دنیاست و ادعا می‌شود که بازتاب راداری آن تنها به اندازه 25 درصد بالگرد آپاچی است و 75 درصد کمتر از آپاچی علائم فروسرخ از خود منتشر می‌سازد. کمانچی توسط رادار قابل رویت نیست، مگر در برد کوتاه که معمولاً کمتر از چند مایل است. گذشته از آنکه این بالگرد از مواد و سازه جذب‌کننده امواج راداری استفاده می‌کند سطح مقطع راداری بسیار کوچک آن تا حد زیادی مربوط به سطح بدنه شش‌گوشه‌ای، سر ملخ اصلی پوشش داده شده و جایگاه‌های جنگ‌افزار دهلیزی می باشد. علاوه بر این، توپ چرخان 20 میلی‌متری سه لوله آن را می‌توان به سمت عقب برگردانده و در یک پوشش آیرودینامیکی در پشت برجک جا داد. یکی دیگر از مهمترین عوامل تقلیل سطح مقطع راداری در این بالگرد، چگونگی قرار گرفتن شش بالک قابل حمل متصل به بدنه بالگرد همراه با سکانی یکنواخت می‌باشد. از دیگر تدابیری که در این بالگرد به منظور کاهش سطح مقطع راداری در نظر گرفته شده ملخ دوم می‌اشد که از نوع پروانه‌ای است و به یک طرف متمایل می‌باشد. در ضمن ارابه فرود، قابل جمع شدن است. حضور بالگردها را می‌توان قبل از اینکه در دید قرار گیرند توسط صدای آنها تشخیص داد. لذا در این هواگرد به منظور پنهانکاری بیشتر، تدابیری از قبیل افزایش ملخ‌ها در محور اصلی (ملخ‌های پنج تیغه‌ای) و پروانه دم و انحنای قابل توجه انتها تا نوک ملخ توسط طراحان این بالگرد صورت گرفته است. در این بالگرد به منظور کاهش اثر و رد اشعه فروسرخ، موتورها در داخل بدنه جاسازی شده‌اند و به صورت کلی یکی از بهترین وسایل عمود پروازی است که در مقابل ردیابی توسط اشعه فروسرخ محافظت شده است.

Avia.ir