اصول و مبانی تکنولوژی استیلت

[Joseph Goebbels]

اصول و مبانی تکنولوژی استیلت :



سطح مقطع راداری :
بنا به تعریف ، سطح مقطع راداری RCS عبارت است از شدت بازتاب امواج راداری از هدف ( اعم از سطحی و یا هوایی ) که با واحدی به نام " متر مربع " سنجیده می شود . لازم به توضیح است که سطح مقطع راداری هر جسم ، با تغییر زاویه تابش امواج راداری ، تغییر می کند . به عبارت دیگر ، سطح مقطع راداری جسم با توجه با زاویه دید راداری ان ( از روبه رو ، طرفین ، پشت و ... ) متفاوت است . لذا ممکن است که جسمی ، از زاویه ای ( مثلا رو به رو ) دارای حداقل بازتاب های راداری باشد ، ولی همین جسم از زوایای دیگر ، سطح مقطع راداری قابل توجهی داشته باشد .



همانطور که اشاره شد ، بازتاب راداری از اجسام مختلف از زوایای متفاوت ، یکسان نیست . لذا به عنوان معیار ، سطح مقطع راداری عبارت است از میزان بازتاب های راداری از کره ای فلزی با سطح دایره عظیمه معادل همان سطح مقطع . به عنوا نمثال ، سطح مقطع راداری یک متر مربع ، برابر است با شدت بازتاب راداری از یک گوی فلزی که سطح دایره عظیمه ان یک متر مربع باشد ( کره ای به قطر 112/8 سانتی متر ) سطح مقطع راداری اجسام با واحد دیگری با نام " دسیبل متر " ( dBsm ) نیز اندازه گیری می شود و بر مبنای " ضریب 10 لگاریتم بر مبنای 10 " ( 10log 10 ) می باشد . در این روش به عنوا نمثال ، سطح مقطع راداری هزار متر مربع معادل عدد 30 ، 100 متر مربع معادل 20 ، 1 متر مربع معادل صفر ، یک صدم متر مربع معادل منفی 20 و یک ده هزارم متر مربع ( یک سانتی متر مربع ) معادل منفی 40 است .


در همین رابطه ، تذکر این نکته ضروری است که بر طبق گزارشات غیر رسمی موجود ، سطح مقطع راداری بمب افکن B-2 و جنگنده F-22 از روبه رو ، معادل منفی 40 دسیبل متر ، جنگنده F-35 معادل منفی 30 دسیبل متر ( 10 برابر بیشتر از F-22 ) ، هواپیماهای B-1B و F/A-18 E/F معادل 0 و بمب افکن B-52 معادل +20 دسیبل متر مربع است . بنا به گزارشات غیر رسمی دیگر ، سطح مقطع راداری جنگنده جدید روسیه T-50 در حدود -10 دسیبل تخمین زده می شود .



علاوه بر شکل جسم و زاویه تابش امواج راداری ، طول موج رادار نیز در میزان شطح مقطع راداری اجسام ، تاثیر زیادی دارد . به عبارت دیگر ، سطح مقطع راداری ، با تغییر طول موج راداری ، تغییر می کند . لذا ممکن است که جسمی در طول موج راداری خاص ، دارای حداقل بازتاب های راداری باشد ، در حالیکه در طول موج های دیگر ، سطح مقطع راداری ان قابل توجه باشد . این همان پدیده است که برای مقابله با تکنولوژی رادارگریز ، توجه روز افزونی به ان می شود و در بخش سوم این سلسله مقالات ، بیشتر به ان خواهیم پرداخت .



به علاوه ، پدیده ای به نام " تشدید " ( Resonance ) نیز در میزان سطح مقطع اجسام دخالت دارد . در پدیده تشدید ، هر جسمی که انازه ان ، متناسب با طول موج الکترومغناطیسی باشد ، باعث ایجاد بازتاب های قوی ، بدون توجه به اینکه جسم استیلت باشد یا خیر ، می گردد . در همین رابطه ، بخش هایی از هواپیما ، نظیربال ، دم و یا ورودی هوای موتور و یا هر جز دیگر ، در صورت انطباق با طول موج رادار ، باعث ایجاد پدیده تشدید خواهد شد . همین پدیده باعث روی اوردن مجدد به رادارهای با طول موج بلند ، در محدوده امواج رادیویی UHF و VHF برای مقابله با تهدید هواپیماهای استیلت شده است که بحث در مورد ان را در بخش سوم این گزارش ( روش های مقابله با هواپیماهای استیلت ) پی خواهیم گرفت .

ادامه دارد...
منبع : دو ماهنامه هواپیما / ش11

[Joseph Goebbels]

بازتاب راداری اجزای هواپیما و روش های کاهش انها :

هر هواپیما از اجزای بسیار ساخته شده است که هر کدام دارای بازتاب های راداری خاص می باشند و سطح مقطع راداری هواپیما عبارت است از حاصل جمع بازتاب های هر یک از این اجزا . لذا ، طراحان هواپیمای رادارگریز ناچار از در نظر گرفتن تمامی انها هستند .



عامل دیگر سهیم در افزایش سطح مقطع راداری هواپیما ؛ امواج سطحی یا Currents Surface هستند که در پی برخورد امواج رادار با سطح هواپیما ، ایجاد می گردند . این امواج در سطح پیوسته منتشر می شوند ؛ تا زمانی که به یک عدم پیوستگی نظیر لبه فرار ، نوک بال و سطوح پروازی و یا حفره ها و شکاف ها برخورد می کنند . در برخورد با چنین عدم پیوستگی هایی ، امواج سطحی شروع به انتشار امواج ثانویه الکترومغناطیسی در تمامی جهات می کنند که بعضی از انها در جهت رادار فرستنده موج ، منتر می شوند . این پدیده ، زمانی که شکاف ، مستقیم و عمود بر جهت پرتو تابی باشد ، بسیار نیرومند تر خواهد بود . با اینکه ، این امواج بسیار ضعیف تر از بازتاب های عادی هستند ، با این حال ، قابل کشف می باشند .



حل این مشکل ، با استفاده از شیوه های غیر عامل ، ساده نبوده و پر هزینه می باشد . قطعات بدنه باید با دقت بسیار ساخته شده و در کنار یکدیگر نصب شوند تا شکاف موجود میان انها به حداقل برسد . پوسته بدنه و بویژه شکاف ها باید با مواد غیرهادی ( مواد جاذب امواج رادار RAM ) پوشانده شود . نقطه اوج این پدیده ، طراحی تمامی درها ، دریچه ها و عدم پیوستگی ها به شکل لوزی یا دندانه دار و طراحی لبه های حمله و بویژه فرار بال حتی الامکان به صورت موازی با یکدیگر و در جهتی زاویه دار نسبت به جهت احتمالی امواج راداری است ؛ تا اولا شدت امواج ثانویه به حداقل میزان ممکن برسد و دوم این که ، این امواج حتی الامکان در جهتی متفاوت از راستای ارسال امواج راداری ، منتشر شوند . روشی که در طراحی بمب افکن استراتژیک B-2 به اوج خود رسید .



کابین خلبان ، ورودی های هوای موتور ، سایر حفره ها بر روی بدنه نیز بازتاب های شدید راداری ایجاد می کنند . روزنه حسگرها ( شامل حسگر های مادون قرمز ، تلویزیونی و بویژه رادار ) نیز انعکاس های راداری نیرومندی را باعث می شوند که در طراحی هر هواپیمای رادارگریز باید توجه بسیاری به انها شود .



انتن ها نیز یکی دیگر از عوامل مشکل افرین در طراحی هواپیمای استیلت به شمار می رود . از انجایی که انتن های دریافت کننده امواج ، بهترین منعکس کننده های این نیز به شمار می روند ، لذا جلوگیری از بازتاب های ناخواسته بوسیله انها همواره از مشکلات بزرگ طراحی هواپیماهای استیلت بوده است . برای حل این مشکل ، نسل اول هواپیماهای رادارگریز ، نایت هاوک F-117 نه فقط قادر رادار ( که انتن ان دارای بازتاب های شدیدی است ) بود ، بلکه حتی میله انتن مخابراتی ان نیز برای کاستن از سطح مقطع راداری به داخل بدنه جمع می شد . لذا در موقع عملیات بر بالای هدف ، امکان برقراری ارتباط وجود نداشت . در طرح های جدیدتر ، برای حل این مشکل ، از ارتباطات جهت گیری شده با قدرت کم و نیز ، فرکانس های فوق العاده بالا برای ارتباطات درون گروه پروازی استفاده می شود . ارتباطات ماهواره ای نیز از امکاناتی است که امروزه در هواپیماهای رادارگریز ( همانند سایر هواپیماهای نسل 4 به بعد ) برای ارتباطات برد بلند استفاده می گردد .

کابین هواپیما ، همانطور که اشاره شد ، یکی از منابع مهم بازتاب دهنده امواج راداری است . زیرا امواج با نفوذ به درون کابین ، توسط قطعات و اجزای داخل کابین که ( معمولا دارای زوایای قائمه بوده و بازتاب دهنده های خوبی به شمار می روند ) منعکس شده و سطح مقطع هواپیما را بشدت افزایش می دهند . راه حل این مشکل ، که به صورت گسترده ای نیز منتشر شده است ، استفاده از لایه ای بسیار نازک از مواد فلزی برای بازتابدن امواج راداری ، ضمن انکه محدودیتی برای دید خلبان ایجاد نکند ، است . با این حال ، استفاده از این روش نیز باعث افزایش بازتاب های نوری از کابین خلبان شده و احتمال کشف از راه دیدن را در شرایطی خاص ، افزایش می دهد . روزنه حسگرها ، نظیر انهایی که پرتوهای نوری ، مادون قرمز و یا راداری را جمع اوری می کنند نیز ، بازتاب دهنده های بسیار قوی امواج راداری هستند . یکی از راه حل ها ، استفاده از پوشش هایی است که فقط در طیف خاصی از امواج الکترومغناطیسی ( شامل امواج نور ، پرتوهای مادون قرمز و امواج راداری ) که مورد استفاده حسگر است ، شفاف بوده و در سایر طول موج ها ، غیر شفاف باشد . این موضوع ، با اینکه در زمینه امواج نوری و مادون قرمز قابل اجراست ، ولی در زمینه امواج راداری ، بویژه در صورتی که حسگرها و رادار دشمن نیز در فرکانس مشابهی عمل نماید ، مشکلات بسیاری را ایجاد می کند .

ادامه دارد...
منبع : دو ماهنامه هواپیما / ش11

[Joseph Goebbels]

موتور و ورودی هوای ان :
موتور هواپیما نیز از منعکس کننده بسیار قوی امواج راداری به شمار می رود . به طوری که بخش قابل توجهی از سطح مقطع راداری هر هواپیما ، بویژه از ناحیه بسیار مهم رو به رو ، به دلیل بازتاب های ناشی از موتور هواپیما ، در ارتباط پیچیده با ورودی هوای ان است .


از انجایی که بخش مقدم موتورهای جت و صفحات کمپرسور ان ، بازتاب های بسیار قوی ایجاد می کنند ؛ لذا جلوگیری از برخورد مستقیم امواج رادار با انها ، بسیار ضروری است و در همین رابطه ، طراحی ورودی هوای موتور اهمیت می یابد . بویژه اینکه ، نباید هیچ گونه محدودیت قابل توجهی نیز در کارکرد موتور ایجاد شود .


بر خلاف انچه که در برخی از نشریات عامه پسند عنوان می شود ، برای جلوگیری از برخورد امواج رادار با بخش جلویی موتور ، فقط انحنا دادن به مجرای عبور هوای موتور و پوشاندن بخش داخلی این مجرا با مواد جاذب امواج رادار ( اگرچه ضروری است ) ولی کافی نمی باشد . دلیل این موضوع هم در دلیل اول در محدود بودن کارایی هر یک از انواع مواد جاذب رادار به تنها بخش محدودی از طیف امواج الکترومغناطیسی است . دلیل دوم هم ان است که امواج راداری با طول موج های مختلف ، رفتار متفاوتی را در حین عبور از مجرای ورودی هوای موتور ، از خود نشان می دهند . به عنوا نمثال ، امواج رادار با طول موج بسیار کمتر از دهانه مجرای عبور از هوای موتور ، از ورودی هوا عبور کرده و از راه انعکاس از دیواره مجرا به جلو رفته و پس از برخورد با موتور ، مجددا باز می گردند . این پدیده در صورتی که اندازه ورودی و مجرایعبور هوای موتور ، متناسب با طول موج رادار باشد ، به روشی کاملا متفاوت ، انجام می شود . به این ترتیب که مجرای عبور هوا ، به صورت یک لوله انتقال موج عمل کرده و امواج راداری را بدون هیچ گونه اتلاف انرژی منتقل کرده و انها را پس از بازتاب از صفحات کمپرسور موتور ، در جهت مخالف ، به سمت رادار ، انتقال می دهد . در رابطه با امواج با طول موج بزرگتر از دهانه ورودی هوای موتور ، این امواج پس از برخورد با ان ، همانند برخورد با یک سطح سخت عمل کرده و متناسب با زاویه برخورد ، منعکس می شوند .


به همی ن جهت ، طراحی درست دهانه ورودی هوا و مجرای عبور هوای موتور و موقعیت ان ، از اهمیتی فوق العاده در هواپیماهای استیلت برخوردار است . لذا در اولین نسل از هواپیماهای استیلت ( F-117 ) ، نه تنها دهانه ورودی هوای موتور ، بر روی بال نصب گردید ، تا از برخور دپرتوهای رادارهای مستقر بر روی زمین با ورودی هوای موتور ( و در نتیجه ، ورود این امواج به درون مجرای عبور هوای موتور جلوگیری شود ) ، بلکه در ضمن ، دهانه ورودی هوای موتورهای ان با یک صفحه شبکه شده پوشانده شده . لذا از احتمال ورود امواج راداری با طول موج بزرگتر از سوراخ های شبکه ، به درون مجرای هوای موتور جلوگیری شد . با استفاده از مواد جاذب امواج رادار در ساختن این شبکه ، امواج راداری با طول موج کوتاه تر ( متناسب با ابعاد سوراخ های شبکه ) هم در موقع ورود و هم حین خروج از مجرای عبور هوای موتور ، توسط این شبکه جذب شده و خطر بازتاب امواج منتفی می گردید .


با این حال ، استفاده از این روش ، مشکلات خاص خود را نیز دارد . به عنوا نمثال ، استفاده از این روش ، باعث ایجاد اغتشاش در جریان هوای موتور شده و کارایی انرا کاهش می دهد . ضمن انکه ، استفاده از این روش ، در هواپیماهای مافوق صوت ( به دلیل کاهش شدید کارایی موتور ) امکان پذیر نیست . لذا برای حل این مشکل در هواپیماهای مافوق صوت ، می باید چاره ای دیگر اندیشید.


روش عمل در هواپیماهای مافوق صوت و نیز نسل جدید هواپیماهای رادار گریز به این ترتیب است که :


1- در رابطه با امواج با طول موج بلند ، دهانه ورودی هوای موتور با مواد جاذب امواج پوشانده می شود تا بارتاب های راداری از دهانه دهانه ورودی هوا تا حد امکان کاهش یابد . با زاویه دار کردن دهانه ورودی هوا ، باقی مانده انرژی موج ، در جهتی متفاوت از جهت ارسال ان منعکس می گردد .


2- در مورد امواج راداری با طول متناسب با دهانه ورودی هوای موتور ، میباید از روش کاملا متفاوتی استفاده شود . لذا از انجایی که مجرای ورودی هوا در رابطه با این گونه امواج ، به صورت لوله های انتقال موج عمل می کند ، لذا در انتهیا مجرای ورودی هوا و مقابل دهانه موتور ، از صفحات مسدود کننده Blocker امواج رادار ، که شباهت بسیاری به پره های کمپرسور ( ولی به شکل ثابت ) دارد استفاده می شود . این صفحات که برای به حداکثر رساندن جذب امواج راداری در همین قسمت از طیف امواج راداری بهینه سازی شده اند ، بخش عمده ای از اموا جرا جذب می کنند . اندک انرژی راداری باقی مانده بازتابی جذب نشده نیز ، به روش هایی که اعلام نگردیده ، تا حد امکان کاهش یافته و حذف می شوند .


3- در مورئ امواج با طول موج کوتاه ، روش مرسوم مورد استفاده ، انحنا دادن به مجرای عبور هوای موتور ( به منظور پوشاندن دهانه موتور و صفحات کمپرسور از دید مستقیم امواج رادار ) – که در نشریات عامه پسند اشاره گردیده – و نیز ، پوشاندن بخش داخلی این مجرا با مواد جاذب امواج راار ، متناسب با طول این امواج ، است . لذا ، امواج با طول موج کوتاه ، با هر بار انعکاس در طول مجرای عبور هوا که از مواد جاذب امواج راداری پوشیده شده ، انرژی خود را در مسیر رفت و برگشت ، کاملا از دست می دهند .

ادامه دارد...
منبع : دو ماهنامه هواپیما / ش11

[Joseph Goebbels]

روش های دیگر در کاستن از بازتاب های راداری :



در حالیکه روش متداول در کاستن و یا حذف امواج راداری – که به موجب اطلاعات منتشره ، توسط امریکا و سایر کشورها استفاده می شود ، شیوه غیرعامل است که در بالا به ان اشاره شد – به موجب گزارشات منتشره ، 2 روش دیگر نیز به منظور کاستن از بارتاب های راداری وجود دارند که در گروه شیوه ای عامل قرار می گیرند . این روش ها عبارتند از :

1- روش حذف عامل .
2- استفاده از پوشش ابر پلاسما .


1- روش حذف فعال .
از انجایی که امواج الکترومغناطیسی به صورت امواج سینوسی منتشر می شوند ، لذا اگر بتوان موجی مشابه ولی در فاز مخالف را بر ان منطبق کرد ، این موج بر اساس پدیده شناخته شده ای در فیزیک ، موسوم به تداخل مخرب از میان می رود . برای استفاده از این روش لازم است که از فرستنده هایی که با دقت و سرعت بسیار زیاد می تواند قادر به تولید امواجی مشابه ( ولی در فاز مخالف ) امواج راداری دشمن باشد ، استفاده شود تا امواجی را با فرکانس موج ارسالی رادار . فرکانس تکرار پالس ( PRF ) و نوع پولاریزاسیون ان را با دقت بسیار و در فاز مخالف ان تولید نماید . از دشوارترین عمده این روش ، نیاز به گیرنده های فوق العاده دقیق و حساس ، پردازشگرهای بسیار سریع به منظور تحلیل و ارزیابی امواج دریافتی و ایجاد امواج مناسب برای حذف انها ، توزیع مناسل فرستنده های امواج فاز مخالف در نقاط مختف بدنه و سرانجا م، دارا بودن بانک اطلاعاتی جامعی از تمامی رادارهای تهدید است که به دست اوردن ان ، اگرچه غیر ممکن نباشد ، بسیار دشوار می باشد . بااینحال ، بر اساس گزارشات موجود ، فرانسه در این زمینه موفقیت بسیاری داشته و جنگنده های رافال ساخت این کشور به تکنولوژی حذف فعال امواج راداری ، مجهزترند .

2- استفاده از پوشش ابر پلاسمایی :
یک روش دیگر ، که ظاهرا روسیه ، بیش از سایر کشورها به ان توجه نموده ، استفاده از ابر غیر قابل نفوذ پلاسمایی برای پوشاندن هواپیما و جلوگیری از کشف ان توسط امواج راداری است . با اینکه این روش ، ساده تر از روش اول به نظر می رسد ، با اینحال ، این روش نیز مشکلات خاص خود را دارد .



اول انکه ، از انجایی که ابر پلاسما در واکنش با جو به سرعت از میان می رود ، لذا به یک مولد پلاسما به منظور ایجاد و حفظ پوشش پلاسما در اطراف هواپیما وجود دارد . چنین مولدی علاوه بر مصرف انرژی قابل توجه ، با ایجاد میدان های قوی نیرو ، ممکن است نه فقط باعث اسیب رساندن به تجهیزات حساس و حیاتی الکترونیکی هواپیما گردد ، بلکه در ضمن ، می تواند برای سرنشینان چنین هواپیمایی بسیار خطرناک باشد . ضمن انکه ، چنین ابر پلاسمایی در صورت ایجاد و حفظ ان ، نه فقط می تواند امواج راداری دشمن رو جذب کنه ، بلکه می تواند با جذب امواج رادار و اخلال در سیستم های مخابراتی و ناوبری هواپیمای حامل ، باعث ایجاد مشکلات متعدد عملیاتی شود . ضمن انکه احتمال القای جریانهای الکتریکی در سیستمهای برقی و الکترونیکی هواپیما نیز وجود دارد .



از سوی دیگر ، از انجایی که پلاسما بنا به تعریف ، گاز یونیزه شده می باشد ؛ لذا می توان انتظار داشت که این گازهای تحریک شده ، هماندن لامپهای فلورسنت ، خود مبادرت به انتشار امواج الکترومغناطیسی در طیف های مختلف – با توجه به میزان شدت تحریک شدگی گازها – نمایند که ممکن است شامل طیف مرئی و یا حتی امواج رادیویی نیز باشد .



در هر حال ، بر طبق گزارشات موجود ، روس ها در نظر داشتند که از این تکنولوژی برای کاستن از بازتابهای راداری جنگنده لغو شده Mig-1.42 استفاده کنند که اطلاعات بیشتری در این زمینه در دست نیست .


منبع : دو ماهنامه هواپیما / ش11