Стелс-технология , также называемая малозаметной технологией ( LO-технология ), представляет собой подраздел военной тактики, а также пассивных и активных электронных средств противодействия , [1] который охватывает ряд методов , используемых для создания личного состава, самолетов , кораблей , подводных лодок , ракет , спутники и наземные транспортные средства менее заметны (в идеале невидимы ) для радаров , инфракрасных лучей , [2] гидролокаторов и других методов обнаружения. Он соответствует военному камуфляжу для этих частей электромагнитного спектра (т.е. мультиспектральному камуфляжу ).
Разработка современных стелс-технологий в Соединенных Штатах началась в 1958 году, [3] [4] , когда предыдущие попытки Советского Союза предотвратить радиолокационное слежение за самолетами- разведчиками U-2 во время холодной войны не увенчались успехом. [5] Конструкторы обратились к разработке особой формы самолетов, которая имела тенденцию уменьшать обнаружение за счет перенаправления волн электромагнитного излучения от радаров. [6] Также был протестирован материал, поглощающий радиацию , и был изготовлен для уменьшения или блокирования радиолокационных сигналов, отражающихся от поверхностей самолетов. Такие изменения формы и состава поверхности представляют собой технологию малозаметности, которая в настоящее время используется на бомбардировщике-невидимке Northrop Grumman B-2 Spirit . [4]
Концепция скрытности заключается в том, чтобы действовать или скрываться, не давая вражеским силам никаких признаков присутствия дружественных сил. Эта концепция была впервые использована с помощью камуфляжа, чтобы внешний вид объекта сливался с визуальным фоном. По мере роста эффективности технологий обнаружения и перехвата ( радаров , инфракрасного поиска и слежения , ракет класса «земля-воздух » и т. д.) увеличивалась и степень, в которой это затрагивало конструкцию и работу военного персонала и транспортных средств. . Некоторая военная форма обрабатывается химикатами, чтобы уменьшить ее инфракрасную сигнатуру . Современный стелс- автомобиль с самого начала проектировался так, чтобы иметь выбранную спектральную характеристику . Степень скрытности, заложенная в той или иной конструкции, выбирается в соответствии с прогнозируемыми угрозами обнаружения.
Камуфляж, призванный помочь или избежать нападения хищников, появился еще до человечества, и охотники использовали растительность, чтобы скрыть себя, возможно, с тех пор, как люди охотились. Невозможно установить самое раннее применение камуфляжа в войне. Методы визуального сокрытия на войне были задокументированы Сунь Цзы в его книге «Искусство войны» в V веке до нашей эры и Фронтином в его работе «Стратегематы» в I веке нашей эры. [7]
В Англии нерегулярные отряды егерей в 17 веке были первыми, кто принял тусклые цвета (распространенные в ирландских подразделениях 16 века) в качестве формы камуфляжа , следуя примерам с континента.
Во время Первой мировой войны немцы экспериментировали с использованием целлона ( ацетата целлюлозы ), прозрачного покрывающего материала, в попытке уменьшить заметность военных самолетов. Единичные экземпляры истребителя-моноплана Fokker E.III Eindecker , двухместного наблюдательного биплана Albatros CI и прототипа тяжелого бомбардировщика Linke-Hofmann RI были покрыты Cellon . Однако солнечный свет, отражающийся от материала, делал самолет еще более заметным. Было также обнаружено, что целлон быстро разлагается как под действием солнечного света, так и под воздействием изменений температуры в полете, поэтому попытки создать прозрачный самолет были прекращены. [8]
В 1916 году британцы модифицировали небольшой дирижабль класса СС для ночной разведки немецких позиций на Западном фронте . Оснащенный бесшумным двигателем и черным газовым баллоном, корабль был невидим и неслышен с земли, но несколько ночных полетов над территорией, контролируемой немцами, не дали никакой полезной информации, и от этой идеи отказались. [9]
Камуфляж с рассеянным освещением , корабельная форма противосветового камуфляжа, был опробован Королевским военно-морским флотом Канады с 1941 по 1943 год. Эта концепция была реализована для самолетов американцами и британцами: в 1945 году Grumman Avenger с огнями Yehudi достиг высоты 3000 ярдов. (2700 м) с корабля, прежде чем его заметили. Эта способность устарела из-за радара . [10]
Мякана была изобретена в Великобритании и Германии в начале Второй мировой войны как средство скрытия самолетов от радаров. По сути, солома действовала на радиоволны так же, как дымовая завеса действовала на видимый свет. [11]
Подводная лодка U-480, возможно, была первой субмариной-невидимкой. Он имел безэховое резиновое покрытие, один слой которого содержал круглые воздушные карманы для защиты от сонара ASDIC . [12] Радиопоглощающие краски и материалы из резины и полупроводниковых композитов (кодовые названия: Sumpf , Schornsteinfeger ) использовались Кригсмарине на подводных лодках во Второй мировой войне. Испытания показали, что они эффективны в снижении радиолокационной заметности как на коротких (сантиметрах), так и на длинных (1,5 метра) длинах волн. [13]
В 1956 году ЦРУ начало попытки уменьшить радиолокационную эффективность (ЭПР) самолета -шпиона У-2 . Были разработаны три системы: «Трапеция», серия проводов и ферритовых бусин вокруг формы самолета, покрывающий материал со встроенной в него схемой печатной платы и радиопоглощающая краска. Их использовали в полевых условиях для борьбы с так называемыми «грязными птицами» , но результаты оказались неутешительными: увеличение веса и лобового сопротивления не оправдало никакого снижения показателей обнаружения. Более успешным было нанесение камуфляжной краски на изначально голый металл самолета; темно-синий оказался наиболее эффективным. Его вес стоил 250 футов на максимальной высоте, но из-за этого самолет было труднее заметить перехватчикам. [14]
В 1958 году Центральное разведывательное управление США запросило финансирование на создание самолета-разведчика для замены существующих самолетов-разведчиков U-2, [15] и компания Lockheed получила контрактные права на его производство. [3] «Келли» Джонсону и его команде из Lockheed's Skunk Works было поручено создать А-12 (или OXCART), который работал на большой высоте от 70 000 до 80 000 футов и скорости 3,2 Маха , чтобы избежать обнаружения радаром. Различные формы самолетов, предназначенные для уменьшения радиолокационного обнаружения, были разработаны в более ранних прототипах, получивших названия от А-1 до А-11. А-12 включал в себя ряд малозаметных функций, включая специальное топливо для уменьшения заметности шлейфа выхлопных газов, наклоненные вертикальные стабилизаторы, использование композитных материалов в ключевых местах и общую окраску радиопоглощающей краской. [14]
В 1960 году ВВС США уменьшили радиолокационное сечение дрона Ryan Q-2C Firebee . Это было достигнуто за счет специально разработанных экранов над воздухозаборником, радиационно-поглощающего материала на фюзеляже и радиопоглощающей краски. [16]
В 1968 году армия США выпустила спецификацию, которая требовала создания самолета наблюдения , который был бы акустически необнаружим с земли при полете на высоте 1500 футов (457 м) в ночное время. В результате появился Lockheed YO-3A Quiet Star , который эксплуатировался в Южном Вьетнаме с конца июня 1970 года по сентябрь 1971 года. [17]
В 1970-х годах Министерство обороны США запустило проект Lockheed Have Blue с целью разработки истребителя-невидимки. Между Lockheed и Northrop велись ожесточенные торги за право заключения многомиллиардного контракта. Lockheed включила в свою заявку текст, написанный советско-российским физиком Петром Уфимцевым в 1962 году под названием « Метод краевых волн в физической теории дифракции» , Советское радио, Москва, 1962 год. В 1971 году эта книга была переведена на английский язык под тем же названием. Отдел иностранных технологий ВВС США. [18] Эта теория сыграла решающую роль при проектировании американских самолетов-невидимок F-117 и B-2. [19] [20] [21] Уравнения, изложенные в документе, количественно определяют, как форма самолета повлияет на его обнаруживаемость радаром, что называется радиолокационным поперечным сечением (RCS). [22] В то время в Советском Союзе не было суперкомпьютера для решения этих уравнений для реальных проектов. Это было применено компанией Lockheed в компьютерном моделировании для разработки новой формы, которую они назвали «Безнадежный алмаз», игра слов на тему « Алмаз надежды» , обеспечив контрактные права на производство F-117 Nighthawk , начиная с 1975 года. В 1977 году Lockheed произвела два самолета в масштабе 60%. модели по контракту Have Blue. Программа Have Blue представляла собой демонстрацию стелс-технологий, продолжавшуюся с 1976 по 1979 год. Northrop Grumman Tacit Blue также сыграла роль в разработке композитных материалов и криволинейных поверхностей, малозаметных объектов, дистанционного управления и других инноваций в области стелс-технологий. Успех Have Blue побудил ВВС создать программу Senior Trend , в рамках которой был разработан F-117. [23] [24]
Стелс-технология (или ЛО для малозаметности ) – это не одна технология. Это набор технологий, используемых в комбинациях, которые могут значительно сократить расстояния, на которых можно обнаружить человека или транспортное средство; более того, уменьшение радиолокационной эффективности , а также акустические , тепловые и другие аспекты.
Практически со времени изобретения радара пытались использовать различные методы, чтобы минимизировать обнаружение. Быстрое развитие радаров во время Второй мировой войны привело к столь же быстрому развитию многочисленных мер противодействия радарам в этот период; Ярким примером этого было использование мякины . Современные методы включают радиолокационные помехи и обман .
Термин «стелс» в отношении самолетов с уменьшенной радиолокационной заметностью стал популярным в конце восьмидесятых годов, когда широкую известность приобрел истребитель-невидимка Lockheed Martin F-117 . Первое крупномасштабное (и публичное) использование F-117 произошло во время войны в Персидском заливе в 1991 году. Однако истребители-невидимки F-117A впервые были использованы в бою во время операции «Правое дело» — вторжения США в Панаму в 1989 году. [25 ]
Возможность спроектировать самолеты таким образом, чтобы уменьшить их радиолокационное сечение, была признана в конце 1930-х годов, когда были использованы первые радиолокационные системы слежения, а по крайней мере с 1960-х годов было известно, что форма самолета имеет существенное значение. в обнаруживаемости. Avro Vulcan , британский бомбардировщик 1960-х годов, несмотря на свои большие размеры, выглядел на радарах удивительно маленьким, а иногда и вовсе исчезал с экранов радаров. Теперь известно, что он имел незаметную форму, если не считать вертикального элемента хвоста. Несмотря на то, что он был спроектирован до того, как низкая эффек- тивность радиолокационного воздействия (ЭПР) и другие факторы малозаметности стали когда-либо учитываться, [26] в технической записке Королевского авиастроительного учреждения от 1957 г. говорилось, что из всех изученных до сих пор самолетов «Вулкан» казался безусловно самым простым. объект, отражающий радиолокационное отражение, из-за его формы: только один или два компонента, вносящие значительный вклад в эхо при любом ракурсе (один из них - вертикальный стабилизатор , что особенно актуально для RCS с боковым ракурсом), по сравнению с тремя или более у большинства других типов . [27] [29] Писая о радиолокационных системах, авторы Саймон Кингсли и Шон Квеган выделили форму Вулкана как средство уменьшения ЭПР. [30] Напротив, российский дальний бомбардировщик Ту-95 ( по классификации НАТО «Медведь») был заметен на радарах. Теперь известно, что пропеллеры и лопасти реактивных турбин создают яркое радиолокационное изображение; [ нужна цитата ] «Медведь» имеет четыре пары больших (диаметром 5,6 метра) пропеллеров противоположного вращения .
Еще одним важным фактором является внутренняя конструкция. Некоторые самолеты-невидимки имеют обшивку, прозрачную или поглощающую радар, за которой находятся структуры, называемые входящими треугольниками . Радарные волны, проникающие через кожу, задерживаются в этих структурах, отражаясь от внутренних поверхностей и теряя энергию. Этот метод впервые был использован на серии Blackbird: A-12 , YF-12A , Lockheed SR-71 Blackbird .
Наиболее эффективный способ отражения радиолокационных волн обратно на излучающий радар - это использование ортогональных металлических пластин, образующих угловой отражатель , состоящий либо из двугранника (две пластины), либо из трехгранника (три ортогональные пластины). Такая конфигурация встречается в хвостовой части обычного самолета, где вертикальная и горизонтальная компоненты хвостового оперения расположены под прямым углом. В самолетах-невидимках, таких как F-117 , используется другая конструкция: хвостовые поверхности наклоняются, чтобы уменьшить угловые отражения, образующиеся между ними. Более радикальный метод — опустить хвостовое оперение, как в B-2 Spirit . Чистая конфигурация летающего крыла с низким лобовым сопротивлением B-2 обеспечивает исключительную дальность полета и уменьшает его радиолокационный профиль. [31] [32] Конструкция летающего крыла больше всего напоминает так называемую бесконечную плоскую пластину (поскольку вертикальные управляющие поверхности резко увеличивают ЭПР), идеальную стелс-форму, поскольку у нее не будет углов для отражения радиолокационных волн. [33]
Помимо изменения хвоста, стелс-конструкция должна спрятать двигатели внутри крыла или фюзеляжа , или, в некоторых случаях, когда стелс применяется к существующим самолетам, установить перегородки в воздухозаборниках, чтобы лопатки компрессора не были видны радарам. Скрытная форма должна быть лишена каких-либо сложных выступов или выступов, а это означает, что оружие, топливные баки и другие запасы нельзя переносить снаружи. Любое скрытное транспортное средство перестает быть скрытным, когда открывается дверь или люк.
Параллельное выравнивание краев или даже поверхностей также часто используется в стелс-конструкциях. Методика предполагает использование небольшого количества ориентаций ребер в форме конструкции. Например, на F-22A Raptor передние кромки крыла и хвостовое оперение установлены под одинаковым углом. Другие более мелкие конструкции, такие как перепускные двери воздухозаборника и отверстие для дозаправки воздуха , также используют те же углы. Результатом этого является возвращение узкого радиолокационного сигнала в очень определенном направлении от излучателя радара, а не возвращение рассеянного сигнала , обнаруживаемого под многими углами. Этот эффект иногда называют «блеском» из-за очень короткого сигнала, наблюдаемого при прохождении отраженного луча через детектор. Оператору радара может быть сложно отличить событие блеска от цифрового сбоя в системе обработки данных.
Планеры -невидимки иногда имеют характерные зазубрины на некоторых открытых краях, например, на иллюминаторах двигателя. У YF-23 такие зубцы есть на выхлопных отверстиях. Это еще один пример параллельного расположения элементов, на этот раз на внешнем планере.
Требования к форме сильно ухудшили аэродинамические свойства F-117 . Он по своей природе нестабилен и не может управляться без электродистанционной системы управления .
Аналогичным образом, покрытие фонаря кабины тонким пленочным прозрачным проводником ( напыленное золото или оксид индия и олова ) помогает уменьшить радиолокационный профиль самолета, поскольку радиолокационные волны обычно проникают в кабину, отражаются от объектов (внутри кабины есть сложная форма, при этом только шлем пилота образует значительную отдачу) и, возможно, возвращается к радару, но проводящее покрытие создает контролируемую форму, которая отклоняет входящие радиолокационные волны от радара. Покрытие достаточно тонкое и не оказывает негативного воздействия на зрение пилота.
Суда также применяют аналогичные методы. Хотя более ранний эсминец класса «Арли Берк» имел некоторые функции снижения сигнатуры. [34] [35] Норвежский корвет класса Скьольд был первым корветом береговой обороны, а французский фрегат класса Ла Файет первым океанским кораблем-невидимкой , поступившим на вооружение. Другими примерами являются голландские фрегаты класса De Zeven Provinciën , тайваньский корвет-невидимка Tuo Chiang , немецкие фрегаты класса Sachsen , шведский корвет класса Visby , десантный транспортный док USS San Antonio и большинство современных проектов военных кораблей .
Диэлектрические композиционные материалы более прозрачны для радаров, тогда как электропроводящие материалы, такие как металлы и углеродные волокна, отражают электромагнитную энергию, падающую на поверхность материала. Композиты также могут содержать ферриты для оптимизации диэлектрических и магнитных свойств материала для его применения.
Радиационно-поглощающие материалы (РАМ), часто в виде красок, используются, в частности, на краях металлических поверхностей. Хотя материал и толщина покрытий RAM могут различаться, принцип их работы один и тот же: поглощать энергию, излучаемую наземными или воздушными радиолокационными станциями, в покрытие и преобразовывать ее в тепло, а не отражать ее обратно. [36] Современные технологии включают диэлектрические композиты и металлические волокна, содержащие изотопы феррита. Керамическое композитное покрытие — это новый тип систем материалов, которые могут выдерживать более высокие температуры, обладают лучшей устойчивостью к песчаной эрозии и термической стойкостью. [37] Краска включает нанесение пирамидообразных колоний на отражающую поверхность с зазорами, заполненными RAM на ферритовой основе. Пирамидальная структура отклоняет падающую радиолокационную энергию в лабиринте оперативной памяти. Один из широко используемых материалов называется краской из железных шариков . [38] Он содержит микроскопические железные сферы, которые резонируют в гармонии с входящими радиоволнами и рассеивают большую часть своей энергии в виде тепла, оставляя мало что для отражения обратно детекторам. FSS представляют собой плоские периодические структуры, которые ведут себя как фильтры для электромагнитной энергии. Рассматриваемые частотно-селективные поверхности состоят из проводящих патч-элементов, наклеенных на ферритовый слой. FSS используются для фильтрации и микроволнового поглощения.
Формирование дает гораздо меньше преимуществ в малозаметности по сравнению с низкочастотным радаром . Если длина волны радара примерно в два раза превышает размер цели, эффект полуволнового резонанса все равно может принести значительную отдачу. Однако низкочастотный радар ограничен отсутствием доступных частот (многие из них активно используются другими системами), недостаточной точностью систем с дифракционным ограничением , учитывая их большие длины волн, а также размером радара, что затрудняет его транспортировку. Длинноволновый радар может обнаружить цель и примерно определить ее местонахождение, но не предоставить достаточно информации для ее идентификации, наведения на нее оружия или даже наведения к ней истребителя. [39]
Самолеты-невидимки пытаются минимизировать все отражения радаров, но они специально разработаны так, чтобы избежать отражения радиолокационных волн обратно в том направлении, откуда они пришли (поскольку в большинстве случаев излучатель и приемник радара находятся в одном и том же месте). Они менее способны минимизировать отражения радаров в других направлениях. Таким образом, обнаружение может быть более эффективным, если излучатели находятся в разных местах от приемников. Один излучатель, отдельный от одного приемника, называется бистатическим радаром ; один или несколько излучателей, отделенных от более чем одного приемника, называются мультистатическим радаром . Существуют предложения использовать отражения от излучателей, таких как гражданские радиопередатчики , включая радиовышки сотовой связи . [40]
По закону Мура вычислительная мощность радиолокационных систем со временем возрастает. В конечном итоге это лишит возможности физической скрытности скрывать транспортные средства. [41] [42]
Радары бокового обзора с синтезированной апертурой могут использоваться для определения местоположения и курса кораблей по характеру их следа. [43] Их можно обнаружить с орбиты. [44] Когда судно движется по морскому пути, оно выбрасывает облако брызг, которое можно обнаружить с помощью радара. [45]
Акустическая малозаметность играет первостепенную роль для подводных лодок и наземной техники. На подводных лодках используются обширные резиновые опоры для изоляции, гашения и предотвращения механических шумов, которые могут выявить местоположение подводных пассивных гидролокаторов.
Первые самолеты-невидимки использовали медленно вращающиеся винты , чтобы их не услышали вражеские войска внизу. Самолеты-невидимки, которые остаются дозвуковыми , могут избежать слежения с помощью звукового удара . Наличие сверхзвуковых и реактивных самолетов-невидимок, таких как SR-71 Blackbird, указывает на то, что акустическая сигнатура не всегда является основным фактором при проектировании самолетов, поскольку Blackbird больше полагался на свою очень высокую скорость и высоту.
Одним из методов снижения шума несущего винта вертолета является изменение расстояния между лопастями . [46] Стандартные лопасти ротора расположены на равном расстоянии друг от друга и производят больший шум на заданной частоте и ее гармониках . Использование различного расстояния между лопастями распределяет шум или акустическую сигнатуру ротора в более широком диапазоне частот. [47]
Самая простая технология — визуальный камуфляж ; использование краски или других материалов для окраски и разделения линий транспортного средства или человека.
Большинство самолетов-невидимок используют матовую краску и темные цвета и работают только ночью. В последнее время интерес к дневным «Стелсам» (особенно со стороны ВВС США) подчеркнул использование серой краски в подрывных схемах , и предполагается, что огни Yehudi могут быть использованы в будущем для скрытия корпуса планера (на фоне неба, в том числе на ночью самолеты любого цвета кажутся темными [48] ) или служат своего рода активным камуфляжем. Первоначальная конструкция В-2 имела крыльевые баки для химического вещества, препятствующего инверсионному следу , предположительно хлорфторсульфоновой кислоты, [49] , но в окончательной конструкции он был заменен датчиком инверсионного следа, который предупреждает пилота, когда ему следует изменить высоту [50]. ] и при планировании миссии также учитываются высоты, на которых вероятность их образования минимальна.
В космосе зеркальные поверхности можно использовать для отражения видов пустого пространства в сторону известных или подозреваемых наблюдателей; этот подход совместим с несколькими схемами радиолокационной скрытности. Тщательный контроль ориентации спутника относительно наблюдателей имеет важное значение, и ошибки могут привести к повышению заметности, а не к желаемому снижению.
Шлейф выхлопных газов дает значительную инфракрасную сигнатуру. Одним из способов уменьшения ИК-сигнатуры является наличие некруглой выхлопной трубы (формы щели), чтобы минимизировать площадь поперечного сечения выхлопных газов и максимизировать смешивание горячих выхлопных газов с прохладным окружающим воздухом (см. Lockheed F-117 Nighthawk ). Часто в поток выхлопных газов намеренно впрыскивают прохладный воздух, чтобы усилить этот процесс (см. Ryan AQM-91 Firefly и Northrop Grumman B-2 Spirit ). Закон Стефана-Больцмана показывает, как это приводит к выделению меньшего количества энергии ( теплового излучения в инфракрасном спектре) и, таким образом, к уменьшению тепловой сигнатуры. В некоторых самолетах выхлоп реактивной струи выбрасывается над поверхностью крыла, чтобы защитить его от наблюдателей внизу, как в Lockheed F-117 Nighthawk и ненезаметном Fairchild Republic A-10 Thunderbolt II . Для достижения инфракрасной скрытности выхлопные газы охлаждаются до температур, при которых самые яркие длины волн, которые они излучают , поглощаются атмосферным углекислым газом и водяным паром , что значительно снижает инфракрасную видимость выхлопного шлейфа. [51] Другим способом снижения температуры выхлопных газов является циркуляция охлаждающих жидкостей, таких как топливо, внутри выхлопной трубы, где топливные баки служат радиаторами , охлаждаемыми потоком воздуха вдоль крыльев. [ нужна цитата ]
Наземный бой включает использование как активных, так и пассивных инфракрасных датчиков. Таким образом, документ о требованиях к наземной боевой форме Корпуса морской пехоты США (USMC) определяет стандарты качества отражения инфракрасного излучения. [52]
Помимо снижения инфракрасного и акустического излучения, автомобиль-невидимка должен избегать излучения любой другой обнаруживаемой энергии, например, от бортовых радаров, систем связи или утечки радиочастотных сигналов из корпусов электроники. F -117 использует пассивные инфракрасные и телевизионные сенсорные системы низкого уровня освещенности для наведения своего оружия, а F-22 Raptor имеет усовершенствованный радар LPI , который может освещать вражеские самолеты, не вызывая срабатывания приемника радиолокационного предупреждения .
Размер изображения цели на радаре измеряется радиолокационной площадью сечения (ЭПР), часто обозначаемой символом σ и выражаемой в квадратных метрах. Это не равно геометрической площади. Идеально проводящая сфера с площадью поперечного сечения 1 м 2 (т.е. диаметром 1,13 м) будет иметь ЭПР 1 м 2 . Обратите внимание, что для длин волн радара, намного меньших диаметра сферы, ЭПР не зависит от частоты. И наоборот, квадратная плоская пластина площадью 1 м 2 будет иметь ЭПР σ=4π A 2 / λ 2 (где A = площадь, λ = длина волны) или 13 982 м 2 на частоте 10 ГГц, если радар расположен перпендикулярно плоскости. поверхность. [53] При углах падения , отличающихся от нормальных , энергия отражается от приемника, уменьшая ЭПР. Говорят, что современные самолеты-невидимки имеют ЭПР, сравнимую с ЭПР маленьких птиц или крупных насекомых, [54] хотя она сильно варьируется в зависимости от самолета и радара.
Если бы ЭПР была напрямую связана с площадью поперечного сечения цели, единственным способом ее уменьшения было бы уменьшение физического профиля. Скорее, отражая большую часть излучения или поглощая его, цель достигает меньшего радиолокационного сечения. [55]
Малозаметные ударные самолеты, такие как Lockheed F-117 Nighthawk , обычно используются против хорошо защищенных объектов противника, таких как центры управления и контроля или батареи зенитно-ракетных комплексов (ЗРК). Радар противника будет охватывать воздушное пространство вокруг этих объектов с перекрытием, что сделает практически невозможным незамеченное проникновение обычных самолетов. Незаметные самолеты также можно обнаружить, но только на коротких дистанциях вокруг радаров; для малозаметного самолета имеются существенные пробелы в радиолокационном покрытии. Таким образом, самолет-невидимка, летящий по соответствующему маршруту, может остаться незамеченным радаром. Даже если самолет-невидимка обнаружен, радары управления огнем, работающие в диапазонах C , X и Ku, не смогут окрасить (для наведения ракет) малозаметные (LO) самолеты, за исключением очень близких дистанций. [56] Многие наземные радары используют доплеровский фильтр для улучшения чувствительности к объектам, имеющим радиальную составляющую скорости относительно радара. Планировщики миссий используют свои знания о расположении радаров противника и схеме ЭПР самолета для разработки траектории полета, которая минимизирует радиальную скорость, одновременно представляя на радаре угроз аспекты самолета с наименьшей ЭПР. Чтобы иметь возможность летать по этим «безопасным» маршрутам, необходимо понимать радиолокационное покрытие противника (см. Электронную разведку ). Бортовые или мобильные радиолокационные системы, такие как бортовые системы раннего предупреждения и управления (AEW&C, AWACS), могут усложнить тактическую стратегию скрытных операций.
После изобретения электромагнитных метаповерхностей традиционные средства уменьшения ЭПР были значительно улучшены. [57] [58] [59] Как упоминалось ранее, основная цель формирования цели состоит в том, чтобы перенаправить рассеянные волны от направления обратного рассеяния, которое обычно является источником. Однако это обычно ухудшает аэродинамические характеристики. [60] Одним из возможных решений, которое широко исследовалось в последнее время, является использование метаповерхностей, которые могут перенаправлять рассеянные волны без изменения геометрии цели. [57] [58] [59] Такие метаповерхности можно в первую очередь разделить на две категории: (i) метаповерхности шахматной доски, (ii) метаповерхности с градиентным индексом. Точно так же метаматериалы с отрицательным показателем преломления представляют собой искусственные структуры, для которых показатель преломления имеет отрицательное значение для некоторого диапазона частот, например, в микроволновом, инфракрасном или, возможно, оптическом диапазоне. [61] Они предлагают еще один способ снизить заметность и могут обеспечить электромагнитную почти невидимость на расчетных длинах волн.
Плазменная скрытность — это явление, в котором предлагается использовать ионизированный газ, называемый плазмой , для снижения ЭПР транспортных средств. Взаимодействие между электромагнитным излучением и ионизированным газом широко изучалось для многих целей, включая сокрытие транспортных средств от радаров. Различные методы могут формировать слой или облако плазмы вокруг транспортного средства для отклонения или поглощения радара, от более простых электростатических до более сложных радиочастотных (РЧ) лазерных разрядов, но на практике это может быть сложно. [62]
Существует несколько технологических исследований и разработок, направленных на интеграцию функций систем управления полетом самолета, таких как элероны , рули высоты , элевоны , закрылки и флапероны , в крылья для выполнения аэродинамических целей с преимуществами более низкой ЭПР для малозаметности за счет более простой геометрии и меньшей сложности. (механически проще, меньше или совсем нет движущихся частей или поверхностей, меньше обслуживания), а также меньшая масса, стоимость (до 50 % меньше), сопротивление (до 15 % меньше во время использования) и инерция (для более быстрого и сильного реагирования органов управления на измените ориентацию автомобиля, чтобы уменьшить обнаружение). Двумя многообещающими подходами являются гибкие крылья и струйная техника.
В гибких крыльях большая часть или вся поверхность крыла может менять форму в полете, чтобы отклонить поток воздуха. Адаптивные крылья — это военная и коммерческая разработка. [63] [64] [65] Активное аэроупругое крыло X-53 было разработкой ВВС США, Boeing и НАСА .
В области струйной техники исследуется впрыск жидкости в воздушные потоки для использования в самолетах для управления направлением двумя способами: управление циркуляцией и управление вектором тяги. В обоих случаях более крупные и сложные механические детали заменяются меньшими, более простыми жидкостными системами с меньшей массой, в которых большие силы в жидкостях периодически отклоняются меньшими струями или потоками жидкости, чтобы изменить направление движения транспортных средств. Механические управляющие поверхности, которые должны двигаться, составляют важную часть поперечного сечения радара самолета. [66] [67] [68] Отсутствие механических рулей может снизить отдачу от радара. [68] [69] [70] Известно, что по состоянию на 2023 год [обновлять]по крайней мере две страны исследуют жидкостный контроль. В Великобритании компания BAE Systems провела испытания двух беспилотных летательных аппаратов с жидкостным управлением: один с 2010 года под названием Demon , [69] [68] и другой с 2017 года под названием MAGMA, совместно с Манчестерским университетом . [70] В Соединенных Штатах программа Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США ( DARPA ) под названием « Управление революционными самолетами с новыми эффекторами» (CRANE) направлена на «…спроектировать, построить и провести летные испытания нового X-plane, который включает в себя активные управление потоком (AFC) как основной элемент конструкции. ... В 2023 году самолет получил официальное обозначение X-65». [71] [72] Зимой 2024 года началось строительство на дочерней компании Boeing Aurora Flight Sciences . [73] Летом 2025 года должны начаться летные испытания. [73]
При управлении циркуляцией в районе задних кромок крыльев системы управления полетом самолета заменены щелями, испускающими потоки жидкости. [74] [75] [76]
Корабли ВМФ по всему миру оснащены функциями снижения заметности, в основном с целью уменьшения дальности обнаружения противокорабельных ракет и повышения эффективности противодействия, а не фактического предотвращения обнаружения. К таким кораблям относятся: