Стелс — малозаметность простыми словами

Откроем википедию и глянем, что это такое. Стелс – это комплекс способов снижения заметности боевых машин в радиолокационном, инфракрасном и других областях спектра обнаружения посредством специально разработанных геометрических форм и использования радиопоглощающих материалов и покрытий, что заметно уменьшает радиус обнаружения и тем самым повышает выживаемость боевой машины. Технологии снижения заметности являются самостоятельным разделом военно-научной дисциплины электронных средств противодействия, охватывают диапазон техники и технологий изготовления военной техники.

Многие помнят фильм “Люди Икс”, где фигурировал стелс-самолет, так вот я огорчу, такого варианта стелса нет.
В данной статье мы рассмотрим только радиолокационную заметность, её основные параметры и то, как она влияет на летательный аппарат в целом, а самое главное, я попытаюсь это сделать простыми словами, чтобы даже те, кто не погружен в данную тематику смогли разобраться.

В радиолокационном диапазоне длин волн основной параметр, который определяет заметность аппарата (будь то беспилотник, самолёт, ракета и т.д) – это эффективная поверхность рассеивания (ЭПР) данный параметр определяется по формуле:

Рисунок 1. Определение ЭПР
Рисунок 1. Определение ЭПР

R – расстояние от цели до радиолокационной станции; Es – отраженная  электромагнитная волна; Eo – падающая электромагнитная волна. Измеряется она либо в м2 либо в дБ

Рисунок 2 сравнение показателя от типа ЛА
Рисунок 2 сравнение показателя от типа ЛА

Теперь рассмотрим разницу значения ЭПР малозаметных истребителей и огромных бомбардировщиков. Разница в параметрах заметности достигает нескольких порядков. Теперь должен был прийти в голову вопрос, а для чего её снижать? Зачем? За что и т.д…

Ответ очень прост. Заметность летательного аппарата (ЛА), а точнее расстояние на котором его смогут обнаружить (распознать, селектировать), напрямую влияет на его эффективность. То есть чем выше боевая эффективность ЛА, тем меньшее количество ЛА понадобится на выполнение той или иной миссии, а это в свою очередь сказывается на стоимости. Если говорить еще проще, то с более высоким показателем заметности (нет, ответственность не больше) будет более высокая вероятность того, что РЛС обнаружит ЛА, и он будет сбит.
Данная зависимость наглядно вытекает из приближенной формулы оценки дальности обнаружения.

Теперь перейдем к более интересному как люди снижают ЭПР

Методы снижения ЭПР

Есть несколько вариантов снизить ЭПР ЛА, их физический смысл заключается в том, что когда радиолокационная станция (РЛС) излучила электро-магнитную волну (ЭМВ, волна), и она попала на поверхность ЛА, то волна не должна вернуться назад на РЛС. Необходимо сделать так, чтобы волна либо отразилась в противоположном РЛС направлении,  либо рассеялась.

Рассмотрим несколько вариантов, они НЕ универсальны и напрямую зависят от условий, в которых используется ЛА. Начнем.

  • Использование малозаметных форм.
  • Применение радиопоглощающих материалов и покрытий.
  • Управление рассеиванием радиоволн.

Малозаметная форма

Если совсем кратко, то вот:

Рисунок 3. В-2
Рисунок 3. В-2

Рассмотрим основные параметры малозаметной формы, они обуславливаются следующим:

Заметность ЛА зависит от аэродинамической схемы, при выборе облика малозаметного ЛА необходимо ориентироваться на его отражающие формы. Значения ЭПР различных ЛА в зависимости от типа (облика) планера (рис.2) показывает, что оптимальная аэродинамическая схема ЛА с малой ЭПР – это летающие крыло.

Острые кромки аэродинамических поверхностей ЛА являются ребрами, на которых дифрагируют падающие лучи. В связи с этим в компоновке малозаметных ЛА должно быть минимизировано число направлений, по которым ориентированы отражающие кромки аэродинамических поверхностей. Все аэродинамические поверхности имеют одинаковую стреловидность (рис.4)

Рисунок 4. Параллельность кромок
Рисунок 4. Параллельность кромок

Вместе с тем необходимо, чтобы корпус ЛА был образован из плоских поверхностей, ориентированных таким образом, чтобы отражение от них не совпадали с направлением локации (рис. 5);

Рисунок 5. а) Форма F-117 б) Форма В-2
Рисунок 5. а) Форма F-117 б) Форма В-2

ЭПР сильно зависит от компоновки самолета и, в частности, от внутренней формы каналов воздухозаборников (ВЗ), сопел, кабины, антенных отсеков различных бортовых РЛС (это отдельный геморрой), наличия или отсутствия подвесного оружия.

Наиболее существенный вклад в ЭПР ЛА вносит воздухозаборник двигателя. Для снижение его ЭПР ВЗ делают S-образным и размещают его сверху корпуса ЛА (в основном у беспилотников применяется данное решение).

Рисунок 6 S-образный воздухозаборник
Рисунок 6 S-образный воздухозаборник

На счет бортовой антенны – это отдельная история, не хочу касаться данного вопроса в этой статье.

Радипоглощающие материалы и покрытия (РПП/РПМ)

РПМ представляют класс материалов, применяемых для маскировки средств вооружения и военной техники от обнаружения радиолокационными средствами противника. Являются составной частью общего направления, связанного с разработкой средств и методов уменьшения демаскирующих признаков оружия и военной техники в основных физических полях. При взаимодействии электромагнитного излучения с РПМ происходят одновременные процессы поглощения, рассеяния (вследствие структурной и геометрической неоднородности материала) и интерференции радиоволн.

Различие между собственно материалами (РПМ) и покрытиями (РПП) условно предполагает, что первые входят в состав конструкции объекта, а вторые наносятся на его поверхности. Условность разделения связана с тем, что любой радиопоглощающий материал является не только материалом, но микроволновым устройством-поглотителем. Способность материала поглощать высокочастотное излучение зависит от его состава и структуры. РПМ и РПП не обеспечивают поглощения излучения любой частоты, напротив, материал определенного состава характеризуется лучшей поглощающей способностью при определенных частотах. Не существует универсального поглощающего материала, приспособленного для поглощения излучения радиолокационной станции (РЛС) во всем частотном диапазоне.

Существует распространенное заблуждение относительно того, что в результате применения РПМ объект становится невидимым для локаторов. В действительности, применение радиопоглощающих материалов способно лишь существенно снизить эффективную поверхность рассеяния объекта в конкретном диапазоне частот РЛС, что не обеспечивает полную «невидимость» объекта при иных частотах излучения. РПМ являются лишь слагаемым обеспечения низкой заметности объекта.

Основные места применение РПП (РПМ): воздухозаборник, антенны и антенные обтекатели, внешние подвески, фюзеляж, места сопряжения фюзеляжа с хвостовым оперением, киль, уголковые отражатели, крыло, оперение.

При этом есть одно “но” – при больших скоростях, иначе говоря, при интенсивном аэродинамическом нагреве, РПП (РПМ) не выдержит поэтому не ко всем типам аппаратов данное решение подходит.

Управление рассеянием радиоволн

Рассеяние радиоволн также может происходить за счет изменения электрических свойств среды. В настоящее время известны два основных способа ионизации пространства, применяемых для борьбы с радиоэлектронными системами.

  • Распыление и сжигание легкоионизируемых элементов (цезия, натрия).
  • Высотные ядерные взрывы.

Ионизированный газ – это плазма, которая обладает рядом параметров, способствующих как поглощению, так и отражению электромагнитной волны. Данный метод основан на физическом принципе, смысл его заключается в том, что плазма обладает некой концентрацией электронов, когда ЭМВ сталкивается с электронами, они начинают совершать колебания с частотой равной частоте ЭМВ, затем электроны сталкиваются с нейтральными молекулами, атомами и ионами, тем самым увеличивая их кинетическую энергию, которая переходит в тепловую энергию.

Ну и самый главный вывод, который можно сделать: во всех ракурсах практически невозможно сделать идеальный малозаметный аппарат, он все равно где-то да будет светиться.

Список литературы:

  • Вождаев В. В Характеристики радиолокационной заметности летательных аппаратов: монография
  • Шустов Л. Н. Основы противодействия и радиотехнической разведки

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>