تکنولوژی پنهان کاری در هواگردها

تکنولوژی پنهان کاری در هواگردها (1)

در این قسمت به معرفی، بیان تاریخچه، و نحوه عملکرد هواگردهای پنهان کار می پردازیم.

تاریخچه تکنولوژی پنهان‌کاری


بررسی تاریخچه‌ی فعالیت‌هایی که در راستای ایجاد قابلیّت پنهان‌کاری در وسایل پرنده (و همچنین سایر جنگ‌افزارهـا) صورت گرفته است، نکات قابل توجهی را آشکار ساخته است:• آمریکایی‌هـا، بیش از همه و پیش از سایر کشورهـا در این زمینه سرمایه‌گذاری کرده‌اند.
• با توجه به میزان سرمایه‌گذاری‌های آمریکا در این زمینه، به نظر می‌رسد، هزینه‌های تحقیق و توسعه در این زمینه بسیار زیاد است. تعداد قابل توجّهی از پروژه‌های مطرح شده در این زمینه، در نیمه‌های کار به دلایل مالی، لغو شده‌اند و نیمه‌کاره مانده‌اند. از این دست می‌توان به پروژه‌ی "دارک استار" که در 1999 توسط وزارت دفاع ایالات متحده لغو شد و پروژه‌ی "آرورا" که احتمالاً در سال 1990 لغو شده، اشاره کرد.
• تعداد قابل توجهی از پروژه‌‌های انجام شده در زمینه‌ی پنهان‌کاری، که اتفاقـاً هزینه و زمان قابل توجهی را به خود اختصاص داده‌اند، فقط برای اثبات و ارزیابی تکنولوژی و به عنوان پیش زمینه‌ای برای پروژه‌های اصلی انجام شده‌اند. از این دست می‌توان به پروژه‌ی "تکیت بلو" که به عنوان پیش زمینه‌ی ساخت ( بی 2 ) توسط نورثروپ در فاصله‌ی سالهای 1978 تا 1985 به انجام رسید و همچنین پروژه‌ی "اسنیکی پیت"که به عنوان پیش زمینه‌ی ساخت ( اف 22 )توسط جنرال داینامیکس به انجام رسید، اشاره کرد.
http://img.tebyan.net/big/1390/03/75...6721261194.jpg
عوامل مؤثر در مشاهده ‌شدن یک پرنده


مشاهده شدن یک وسیله‌ی پرنده توسط تجهیزات و ادوات شناسایی دشمن، با یکی از روش‌های زیر صورت می‌گیرد:•سطح مقطع راداری و انعکاس امواج راداری به سمت گیرنده‌
• امواج فرو سرخ
• صوت (Aural)
• مشاهده خود یا آثار وسیله با چشم مسلح یا غیر مسلح (Visual)

لذا وقتی بحث پنهان‌کاری مطرح می‌شود، می‌باید پنهان‌کاری و یا کم‌مشاهده‌پذیری در تمام حوزه‌های فوق مورد بررسی قرار گیرد.
تکنولوژیهای پنهان‌کاری و کم مشاهده‌پذیری


ایجاد قابلیّت پنهان‌کاری و/یـا کم مشاهده‌پذیری، بـا استفـاده از یکی از روش‌های زیر و یا ترکیبی از آنها صورت می‌گیرد:• جذب سیگنال‌های شناسایی
• انحراف سیگنال‌های شناسایی در جهت مطلوب
• ایجاد اختلال در سیگنال‌های شناسایی

البته غیر از موارد فوق، برخی روش‌های دیگری نیز مطرح شده‌اند که گرچه مستقیمـاً سطح مقطع راداری را کاهش نمی‌دهند، اما باعث کاهش مشاهده‌پذیری وسیله‌ی پرنده می‌شوند.
این روش‌ها عبارتند از:
• پرواز در ارتفاع بالا
• پرواز با سرعت زیاد
• پرواز در نزدیکی زمین و بین موانع زمینی مانند کوه‌ها و ناهمواریها

بر اساس اطلاعات منتشر شده و مطالعات صورت گرفته، خصوصـاً اطلاعات منتشر شده توسط شرکت‌هـای نورث‌روپ-گرومن، ناسـا، لاکهید- مارتین و بویینگ که به ترتیب سازنده‌ی هواپیماهای پنهان‌کار بی-2، ایکس-29، اف-117 و بویینگ ‌بِرد هستند، تکنولوژی‌های مرتبط با قابلیّت پنهان‌کاری و کم‌مشاهده ‌پذیری که با یکی از روش‌های فوق‌الذکر منجر به قابلیّت پنهان‌کاری و کم مشاهده‌پذیری می‌گردند، و در آینده مورد استفاده خواهند بود، متناسب با سه بازه‌ی زمانی به صورت زیر تفکیک شده‌اند:

1.آینده‌ی نزدیک


• طراحی محل حمل سلاح در داخل بدنه (مانند هواپیماهای ایکس 45 و اَوِنْجِر II) با سطح مقطع راداری کم•طراحی محل نصب موتور داخل بدنه (مانند هواپیمای ایکس45) با سطح مقطع راداری کم
• طراحی ورودی و خروجی موتور داخل بدنه با سطح مقطع راداری کم
• طراحی خروجی هوای موتور و حذف آثار راداری و مشاهده‌پذیری آن (بعنوان مثال هوای گرم خروجی، باید تحت پوشش هوای سرد در اطراف قرار گیرد)
• هواپیمای بدون دم (Tail-less Aircraft) با کنترل فعال (مانند هواپیماهـای ایکس-36 و بی2)
• دم مایل (مانند هواپیمای اف-117)
•سازه‌های مرکب (کامپوزیت‌ها و مواد عبوردهنده‌ی امواج راداری)
• بال با زاویه‌ی عقب‌رفتگی و یا جلورفتگی زیاد (Sweep Back or Sweep Forward)
• بال شکسته (Swing Wing) (مانند ایکس45)
• بدنه بـا سطوح صاف (بدون انحنا) و شکسته روی بدنه (مانند هواپیمای اف117)
• زیر بدنه بـا سطوح صاف و بدون شکستگی (مانند هواپیمای اف117)
• بال و بدنه ادغام شده (Blended Wing Body) بدون مرزهای شکسته در نمای خارجی (مثل بی2 و ایکس47)
• طراحی و ساخت سیستم کنترل برای پرواز در نزدیکی زمین (Terrain Following Flight (TF))
• طراحی آیرودینامیکی برای پرواز در رژیم سرعت نزدیک صوت (Advanced Subsonic)
• موتور و سیستم‌ها با آلودگی‌های ارتعاشی و الکترومغناطیسی کم
• بدنه بـا نیمرخ پخ (Slim Profile)
• رنگ و پوشش‌های جاذب امواج رادار(RADAR Absorbent Material (RAM))
• رنگ متناسب با شرایط پروازی (مانند اغلب هواپیمـاهـای پنهان‌کار که به علت پرواز در شب از رنگ سیاه استفاده می‌کنند)
• اندازه‌گیری سطح مقطع راداری پرنده (برای ارزیابی سطح مقطع راداری پس از پرواز و خسارتهـای احتمالی، مثل ضرباتی که به بدنه وارد شده و یا خراش‌هایی که در پوشش هواپیما ایجاد شده است)
http://img.tebyan.net/big/1390/03/12...1226150135.jpg
2 .آینده‌ی میان ‌مدت


• طراحی و ساخت نـازل موتورهـای بـا قابلیّت کنترل بردار جت خروجی (Thrust Vectored) ؛• طراحی و ساخت سازه‌های مرکب به صورت یک تکه (Single Piece Composite) ؛
• طراحی آیرودینامیکی برای پرواز با ماخ بالا (Super Cruise) ؛
• طراحی و ساخت سیستم کنترل برای پرواز با پیروی از پستی و بلندی‌های زمین (Terrain Following Flight (TFF)) ؛
• طراحی هواپیمـا با ابعاد کوچک‌تر (مانند ریزپهپـادها)؛
• اندازه‌گیری دقیق‌تر سطح مقطع راداری اجزای مختلف پرنده مثل موتور، خروجی موتور، سیستم‌ها و ... .

3.آینده‌ی دور


• طراحی و ساخت پلیمرهای الکتروکرومیک (Electro Magnetically Conductive Polyaniline based RADAR Absorbent Material” or “Electro-Chromic Materials) برای تغییر رنگ پوسته (پنهان‌کاری در مقابل چشم)• طراحی و ساخت سیستم فعال برای تغییر میزان انعکاس‌دهی (Reflectiveness) امواج راداری
• طراحی و ساخت مواد با قابلیّت تغییر میزان جذب (Radar Absorptiveness) امواج راداری
• طراحی آیرودینامیکی برای پرواز در ارتفاعات خیلی بالا (هوا- فضـا پیمـا (AeroSpace Plane))
• طراحی آیرودینامیکی برای پرواز در رژیم فرا صوت
• طراحی و ساخت بدنه و سیستم‌ها برای کاهش ابعاد پیکره در حد نانو
• طراحی و ساخت سیستم تصویرسازی مجازی روی بدنه‌ی هواپیما با استفاده از LCD (پنهان‌کاری در مقابل چشم مثل اختاپوس)
• طراحی و ساخت موتور سرامیکی برای جذب امواج رادار، کوچک کردن ابعاد موتور و کاهش صدا و نویز
• اندازه‌گیری میزان مشاهده‌پذیری پهپـاد در برابر چشم
• آموزش پرسنل زمینی برای استفاده از سیستم‌های مرتبط با پنهان‌کاری (نظیر سیستـمِ فعالِ تغییر میزان انعکاس‌دهی امواج راداری).

ادامه دارد...

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع:
آویا

تکنولوژی پنهان کاری در هواگردها (2)


معرفی نمونه‌هایی از هواگردهای پنهان‌کار


http://img.tebyan.net/big/1390/03/86...2230144110.jpg
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


هواپیمای “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.http://img.tebyan.net/big/1390/03/15...1414412440.jpg
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 میتوان 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 پیشرفتهF-22


این جنگنده ترکیبی از پنهان‌کاری 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. http://img.tebyan.net/big/1390/03/12...1275916194.jpg
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.

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع:
آویا