آشنایی با هواپیماهای رادارگریز

هواپیماهای رادارگریز را بشناسید

هواپیماهای رادارگریز هواپیمایی است که از فناوری رادارگریزی بهره می‌گیرند تا کمتر در معرض دید باشد، کمتر صدا تولید کند و کمتر در تیررس امواج مادون قرمز و امواج رادیویی (RF) باشد.

این تکنولوژی در هواپیماها اولین بار در سال ۱۹۶۰ توسط هواپیمای انگلیسی «Avro Vulcan» و به طور کاملاً اتفاقی به وجود آمد. که به دلیل فرم خاصی که این نوع هواپیما داشت، بر روی صفحه رادار با اندازه‌‌ای کوچکتر از اندازه واقعی نشان داده می‌شد. در برخی موارد نیز، از صفحه رادار محو می‌شد.

ویدیو پییشنهادی : آموزش میکروکنترلر ARM

کشورهایی چون آمریکا، روسیه، چین و چند کشور دیگر به توسعه هواپیمای استیلس ادامه داده‌اند و توانستند به هواپیماهای رادارگریز جدیدی از این نسل دست یابند. برخی روش‌های دیگری نیز در پایین مطرح شده‌اند که 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

کم کردن سطح مقطع راداری در هواپیماهای رادارگریز

هر تغییری در سطح بدنه هواپیما که بتواند آن‌ را به فرم تخت نزدیک و از حالت قوسی شکل بیرون بیاورد در سطح مقطع راداری موثر است.

• طراحی محل حمل سلاح در داخل بدنه (مانند هواپیماهای ایکس ۴۵ و اَوِنْجِر II) با سطح مقطع راداری کم
• طراحی محل نصب موتور داخل بدنه (مانند هواپیمای ایکس۴۵) 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-۳۶ و بی۲)
• دم مایل (مانند هواپیمای اف-۱۱۷)
• 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 ایکس۴۵)
• بدنه بـا سطوح صاف (بدون انحنا) و شکسته روی بدنه (مانند هواپیمای اف۱۱۷)
• زیر بدنه بـا سطوح صاف و بدون شکستگی (مانند هواپیمای اف۱۱۷)
• بال و بدنه ادغام شده (Blended Wing Body) بدون مرزهای شکسته در نمای خارجی (مثل بی۲ و ایکس۴۷)
• 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).

ویدیو پییشنهادی : مکانیک پرواز

نمونه‌هایی از هواپیماهای رادارگریز

هواپیمای رادارگریز F-117

شکل ۱.  هواپیمای رادار گریز F117

شاید بتوان هواپیمای “F-117” را انقلابی‌ترین هواپیمای دوران دانست که با ظاهر منحصر به فرد خود، شگفتی هر بیننده‌ای را بر‌می‌انگیزد.

طراحی “F-117”

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 می‌باشند.

این هواپیما برای حمل جنگ افزار، تنها به دهلیزهای خود متکی است. 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” به‌کار 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.

ویدیو پییشنهادی : Aircraft Performance

جزییات “F-117”

خط مستقیمی که از نوک دماغه تا نوک بالها با زاویه همگرایی ۵/۶۷ 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.

شکل ۲.  نمایی دیگر از هواپیمای رادار گریز F117

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.

مقاله پییشنهادی : تکنیک های رادارگریزی را بشناسید

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 ۰.۰۱ مترمربع تخمین زده‌اند.

بمب افکن رادارگریز B-2

شکل ۳.  بمب افکن رادارگریز 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.

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.

شکل ۴.  تصویر دیگر از بمب افکن رادارگریز B-2

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 به‌وجود 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.

ویدیو پییشنهادی : تحلیل سازه های هوافضایی

شرایطی نیز پیش می‌آید که تغییر ارتفاع ممکن نباشد، در این حالت 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 پیشرفته  YF-22A

شکل۵.  جنگنده تاکتیکی پیشرفته  YF-22A

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

برای حفظ ویژ‌گی‌های هواپیماهای رادارگریز 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 دریچه‌ها 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 ۲۰ الی ۳۰ درصد بزرگتر از “F-15” و ۴۰ درصد بزرگتر از هواپیمای “F-18” می‌باشد. به همین دلیل از فاصله ۱۰ مایلی قابل رویت است و در نتیجه اینگونه جنگنده‌‌ها از طریق کشف بصری آسیب پذیر هستند.

بالگرد رادارگریز کمانچی  RAH-66

شکل ۶.  بالگرد رادارگریز کمانچی   RAH-66

ویژگی های کمانچی

«کمانچی» نخستین بالگرد پنهانکار دنیاست و ادعا می‌شود که بازتاب راداری آن تنها به اندازه ۲۵ درصد بالگرد آپاچی است و ۷۵ 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. 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 است، جایگاه‌های جنگ‌افزار دهلیزی می باشد.

علاوه بر این، توپ چرخان ۲۰ میلی‌متری سه لوله آن را می‌توان به سمت عقب برگردانده و در یک پوشش آیرودینامیکی در پشت برجک جا داد.

کم کردن سطح مقطع راداری در هواپیماهای رادارگریز

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 می‌باشد. 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.

معایب هواپیماهای رادارگریز

به طور کلی هواپیماهای رادارگریز دارای دو عیب عمده می‌باشند که عبارتند از :

هنگام چرخش

هواپیماهای رادارگریز در هنگام چرخش و با توجه به نمایان شدن بیشتر سطح رویی در این حالت حداکثر بازتابش راداری را دارند. لذا در این حالت احتمال ردیابی هواپیما افزایش پیدا می‌کند.

شکل۷.  هواپیماهای رادار گریز در هنگام چرخش

هنگام استفاده از تسلیحات

در هنگام استفاده از تسلیحات که پوشش روی آنها باز می‌شود، بسیار آسیب‌پذیر می‌شوند و می‌توانند به راحتی توسط رادار شناسایی گردند.

شکل ۸.  هواپیماهای رادار گریز در هنگام استفاده از تسلیحات

راه‌های مقابله با رادارگریزی در هواپیماهای رادارگریز

ردگیری تهدید‌های هوایی با سطح مقطع کم، نیازمند تاباندن انرژی بیشتر روی هدف و داشتن گیرنده‌های حساس‌تر برای کشف انرژی برگشتی است. این روش دشواری‌های خود را نیز دارد.  توان بیشتر را با یک آنتن رادار بزرگتر و یک فرستنده نیرومندتر می‌توان به دست آورد ولی این کار اندازه‌، بها، وزن و چابکی رادار را در گردش‌ها می‌گیرد.

از سوی دیگر با افزایش حساسیت گیرنده رادار، خروجی شلوغ پر خدشه و اهداف دروغین بیشتری را دربر خواهد گرفت. که به این ترتیب  کار برنامه‌نویسی و محاسبات بسیار پیچیده‌ای به بار خواهد آورد.

به کارگیری رادارهایی در بسامد VHF , UHF

یکی از راه‌های کاهش آثار فناوری پنهان‌کار به‌کارگیری رادارهایی است که در بسامد VHF ,UHF کار می‌کنند.

 بیشتر رادارهای نظارت و مراقبت‌ دوربرد ساخت کشورهای غربی از باند D از ۱ تا ۲ گیگاهرتز، باند E از ۲ تا ۳ گیگاهرتز و یا باند F از ۳ تا ۴ گیگاهرتز استفاده می‌کنند. اما روس‌ها ترجیح داده‌اند که از باند ۵ .۰ تا ۱ گیگاهرتز باند C و از ۲۵۰ تا ۵۰۰ مگاهرتز باند B و یا حتی باند A از ۱۰۰ تا ۲۵۰ مگاهرتز کار کنند.

نیروی هوایی ایلات متحده مدعی است که شیوه پنهان کاری به کار گرفته شده در ۱۱۷ F و b2 نمی‌تواند در برابر رادارهایی که با طول موج بلند کار می‌کنند آسیب‌پذیر و قابل شناسایی باشد.

 در زمان جنگ اول خلیج فارس یک ناو جنگی نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا گزارش داد که توانسته پژواک‌های راداری یک جنگنده پنهان کار ۱۱۷ f را دریافت کند. این گفته در صورت درستی ممکن است، ناشی از طول موج‌های بلند به کار رفته در رادار قدیمی مراقبت دریایی بریتانیا باشد. که رادار منسوخ شده موج‌ متری مارکنی TYP695 است که احتمالاً در باند A یا B کار می‌کرده است.

اما مقابله با هواپیماهای رادارگریز هر چند مشکل، ولی توسط رادارهای زیر امکان پذیر است :

رادار فعال

این رادار فقط یک گیرنده قوی است، طوری که کوچکترین امواج الکترو مغناطیسی هواپیمای دشمن را ردیابی می‌کند. از این دسته می‌توان رادار تامارا روسی را نام برد.

رادار بای استاتیک 

این رادار مانند رادارهای معمولی است ولی به جای یک گیرنده و یک فرستنده در یک نقطه، یک فرستنده و چند گیرنده در نقاط مختلف دارد. از این طریق امواج منحرف شده توسط هواپیماهای رادارگریز که در نقاط مختلف نسبت به نقطه اولیه ارسال، بازتاب می‌یابند شناسایی و دریافت می‌شوند (برای درک بهتر، یک دایره را فرض کنید که در مرکز آن فرستنده قرار دارد و در اطراف آن چند گیرنده در فواصل مختلف قرار دارند).

رادار لیزری

این رادار می‌تواند با کشف مقادیر موجود هیدروکربن‌ها در جو به عنوان تدبیری علیه فناوری پنهان کار به کار رود. طی مقاله‌ای که چندی پیش در مورد سنجش لیزری نوشته شده بود دهانه خروجی موتور‌های جت غلظتی معادل ۱۰۰ برابر معمول جو زمین در خروج هیدروکربن‌ها دارند.

رادار حرارتی

این رادار با استفاده از حس‌گرهای حرارتی قوی می‌تواند، کوچکترین حرارت و اختلاف دمایی حاصل از هواپیماهای رادارگریز را شناسایی و به آن حمله کند.

رادار دو بعدی NEBO-SV

این رادار ساخت شرکت نیتل روسیه است که در طول موج‌های متری کار می‌کند و شرکت سازنده ادعا می‌کند که این رادار توانایی کشف بسیار دوربرد برضد هر گونه تهدید هوایی از جمله آنهایی که از فناوری پنهانکار برخوردارند را دارد.

این رادار ارسال امواج خود را در طول موج‌های متری باند VHF انجام می‌دهد و سرعت گردش آن ۳ تا ۶ دور در دقیقه است که دارای حداکثر ارتفاع کاوش ۴۰۰۰۰ متر است.

ضمن اینکه تکنولوژی این رادار برای استفاده در رادار DVLO/LO3  اس PMU2 300 برای کشف اهداف در محدوده‌ی متوسط به کار رفته است.

شکل ۹.  رادار L13-3 Nebo SV 2D

رادار 55Zh6-1 NEBO-UE 3D

این رادار نیز روسی می‌باشد و ساخت همان شرکت نیتل که برخلاف بسامد پایین خود  از کارایی ردگیری همسان با رادارهای قدرتمند مایکروویو مانند AN/TPS-70 برخوردار است.

این رادار با بردی معادل تقریباً ۴۰۰ کیلومتر و ارتفاع پرواز ۴۰ کیلومتر نیز می‌تواند تدبیر خوبی در برابر فناوری پنهانکار باشد .ضمن اینکه موشک‌های ضد رادار امریکایی مثل «هارم» توان برخورد با این سامانه‌ها را به دلیل داشتن آنتن‌های غول پیکر ندارند چون برای هدف‌گیری اهداف راداری کوچک طراحی شده‌اند.

شکل۱۰.  رادار 55Zh6-1 NEBO-UE 3D

رادار سه بعدی چند پرتویی  AMB 

طراحان رادار تلاش کرده اند تا روش‌های نوینی در راه اندازی و به‌کارگیری سامانه‌های راداری بیابند. برای مثال کاوش سریع رادارهای مرکب کاونده الکترونیکی این امکان را فراهم می‌آورد که رادار علایم ضعیفی را که نشان‌دهنده یک هدف آشکار نمی‌باشد را علامت‌گذاری کند.

پس از تکمیل کاوش خود به بازنگری این علایم بپردازد. این تدبیر به روی سامانه‌ی راداری شرکت اریکسون ماکروویو سیستم تعبیه شده است.

رادار سه بعدی چند پرتویی چابک به نام AMB جیراف یا همان زرافه به کار گرفته است که به همراه سیستم موشکی RBS23 به کار می‌رود. از یک برنامه‌ی اولویت‌دار بر ضد اهداف دشوار سود می‌جوید و می‌تواند یک هدف ۰.۱ متر مربعی را در حدود یک سوم برد معمولی یک رادار کشف نماید.

شکل ۱۱.  رادار سه بعدی چند پرتویی  AMB

کشف الکترواپتیکی

معمولاً در این روش از حس‌گرهای مادون قرمز فوق حساس که تا درجه زیادی خنک شده‌اند و یا موشک‌های هدایت تلویزیونی استفاده می‌شود.

برای درگیری با اهداف پنهانکار راداری از فاصله نزدیک مناسب هستند. سیستم های ردگیری نمونه بهینه سازی شده جرناس یا همان راپیر بواسطه رهگیری الکترو اپتیکی توانستند در نمایشگاه فارنبرو ۱۹۹۶ بمب افکن B2 را از فاصله ۶ کیلومتری کشف کند.

شکل ۱۲.  کشف الکترواپتیکی