Может ли самолет стать полностью невидимым и спрятаться от радаров? Что такое «радиолокационная малозаметность»? Как современные истребители 6-го поколения пытаются стать настоящими «невидимками»? Вопросы очень интересные! Поэтому, давайте разбираться вместе.
Часть первая. Истребители 6-го поколения: новейший стелс из Китая (часть 1)
Часть вторая. Радиолокационная малозаметность или насколько стелсы невидимы
Итак, мы закончили первую часть на том, что узнали, что невидимость самолетов достигается с помощью технологии, которую в научных кругах называют «технологией низкой заметности» – это целый комплекс мер, которые направлены на уменьшение их заметности по нескольким каналам. Среди них радиолокационная, оптическая и звуковая малозаметность. Остановимся именно на радиолокационной.
Радиолокационная малозаметность – это что (простыми словами)
Радиолокатор работает, излучая электромагнитные волны. Когда эти волны сталкиваются с объектом, они отражаются, и именно по отраженному сигналу радар определяет наличие, положение и скорость цели. Чтобы уменьшить заметность самолета для радара, необходимо уменьшить коэффициент отражения электромагнитных волн от его поверхности. В этом случае радар будет «видеть» самолет на гораздо меньшем расстоянии, что значительно снизит вероятность его обнаружения.
Мы с вами уже знаем, что для измерения эффективности радиолокационной малозаметности используют такое понятие, как эффективной площади рассеяния (ЭПР) – Radar Cross Section (RCS).
ЭПР имеет размерность площади (м²), но является не геометрической площадью, а энергетической характеристикой, то есть определяет величину мощности принимаемого сигнала. У неё довольно сложная формула расчета. Но важно одно, чем меньше ЭПР, тем менее заметен объект для радара. Задача разработчиков стелс-технологий – свести ЭПР к минимуму.
Существуют три основных фактора, влияющих на ЭПР объекта:
- Внешний вид и направленность. Форма объекта и угол, под которым он находится по отношению к радару, играют важную роль. Специальные формы и углы конструкции самолета направлены на то, чтобы рассеивать радиоволны в разных направлениях и не возвращать их обратно к радару.
- Коэффициент отражения излучения. Материалы, из которых сделан самолет, и их покрытие также влияют на отражение радиоволн. Специальные покрытия поглощают или ослабляют радиоволны, уменьшая их отражение.
- Геометрический размер сечения. Чем больше размер объекта, тем больше радиоволн он отражает. Поэтому при проектировании самолетов стремятся уменьшить их размеры, не нарушая аэродинамических характеристик.
Теперь давайте разберёмся, как же именно форма, материалы и размеры объекта влияют на его заметность для радара?
1. Форма и направленность: игры с отражением
Закон отражения Снелла из физической оптики гласит: угол падения света равен углу отражения.
Представьте, что вы играете в настольный теннис. Если вы ударите мяч прямо в ракетку соперника, он легко отобьёт его обратно. Но если вы ударите по мячу под углом, он полетит в другом направлении, и сопернику будет гораздо сложнее его достать.
То же самое происходит и с электромагнитными волнами радара. Если поверхность самолета перпендикулярна направлению радара, волна отразится прямо обратно к источнику. Поэтому для уменьшения радиолокационной заметности конструкция самолета должна быть такой, чтобы максимально отражать падающие радиоволны в других направлениях, нежели обратно к радару.
2. Коэффициент поглощения: прячемся в тени
Как известно, поверхности объектов поглощают и отражают свет по-разному. Например, красная роза отражает красный цвет, а остальные цвета поглощает.
То же самое происходит и с радиоволнами. Когда радиоволны падают на поверхность самолета, часть из них отражается, а часть поглощается. Чтобы уменьшить заметность для радара, нужно максимально увеличить поглощение радиоволн поверхностью самолета.
Инженеры работают над созданием специальных материалов и покрытий, способных поглощать радиоволны, как, например, самый чёрный материал в мире, который поглощает 99,995% света. Чем больше поглощение радиоволн, тем слабее будет отраженный сигнал и, соответственно, тем менее заметным станет самолет для радара.
3. Геометрический размер: чем меньше, тем лучше
Размер объекта также имеет большое значение для его радиолокационной заметности. Чем больше геометрическое поперечное сечение самолета, тем большую площадь он представляет для отражения радиолокационных волн.
Представьте себе два зеркала: маленькое и большое. Большое зеркало отразит больше света, чем маленькое. Поэтому для уменьшения ЭПР (эффективной площади рассеяния) необходимо уменьшить размеры самолета, насколько это возможно, не нарушая его аэродинамических характеристик.
Кроме того, если форма поверхности самолета неправильная, отражение радиолокационных волн становится случайным, а не направленным обратно к радару. Поэтому чем меньше геометрическое сечение, тем ниже эффективная площадь рассеяния и тем труднее обнаружить самолет радаром.
От материалов до плазмы — как снижают радиолокационную заметность
За годы развития стелс-технологий были разработаны различные методы для уменьшения эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов. Эти методы можно разделить на три основных направления:
1. Метод уменьшения отражения материалов
- Волнопоглощающие материалы (RAM): этот метод заключается в использовании специальных материалов, которые поглощают радиолокационные волны. Объекты покрываются радиопоглощающими красками и пленками на основе RAM, которые ослабляют или поглощают радиоволны, уменьшая отраженный сигнал.
- Композитные структуры: также используются многослойные волнопроницаемые, поглощающие и отражающие композитные структуры для снижения отражения радиоволн.
2. Метод структурного уменьшения отражения:
- Оптимизация формы: с помощью изменения формы самолета можно уменьшить количество поверхностей, вызывающих сильное отражение радиоволн, или направить эти отражения в другие направления. Проектирование самолета таким образом, чтобы рассеивать, а не отражать, радиоволны, значительно снижает заметность.
- Компактная внутренняя структура: уменьшение объема и уплотнение внутренней структуры также способствуют снижению ЭПР.
3. Технология плазменной невидимости:
Этот метод основан на использовании генераторов плазмы для ионизации воздуха и создания плазменной оболочки вокруг объекта. Для создания плазмы используется пленка оксида металла или радиоизотопный метод ионизации.
Плазменный эффект: плазма, созданная вокруг объекта, способна поглощать радиоволны, а не отражать их. Этот эффект называется обратным эффектом поглощения излучения Брэмма.
Как плазма уменьшает ЭПР объекта
Коэффициент поглощения излучения плазмой обратного торможения (k) может быть выражен следующим образом:
k = c * n^2
где: с – постоянная величина, n – плотность ионов.
Из формулы видно, что даже небольшое увеличение плотности ионов может привести к быстрому увеличению поглощения излучения, что позволяет эффективно снизить площадь рассеяния (ЭПР).
Эти три основных направления в уменьшении радиолокационной заметности, показывают разнообразие подходов к разработке стелс-технологий. Использование правильной комбинации материалов, форм и плазменных технологий позволяет создавать объекты, максимально невидимые для радаров, и тем самым повышать их боевую эффективность.
Насколько истребители 6-го поколения «невидимые»
Так может ли самолет стать «невидимкой» и полностью спрятаться от радаров? Генерал-майор В. Гумённый, который возглавляет противовоздушную оборону ВКС России, утверждает, что самолеты-невидимки, созданные с использованием даже самых современных стелс-технологий, на самом деле не являются полностью невидимыми для систем ПВО. Он говорит, что такие самолеты могут быть обнаружены и уничтожены, но не уточняет, на каком расстоянии это возможно и сколько целей может одновременно отслеживать система.
Да, к сожалению, стелс-технологии не делают самолеты абсолютно незаметными, они просто снижают их видимость в определенных диапазонах радиолокации и инфракрасного излучения. Например, они эффективно уменьшают заметность в сантиметровом и дециметровом диапазонах. Однако стоит отметить, что радары метрового диапазона могут обнаруживать такие самолеты.
Но... ЭПР истребителей 5-го поколения уже меньше чем у птицы или небольших дронов. Представляете какие значения ЭПР будут у стелс-истребителей 6-го поколения – меньше чем у мухи!
И еще один очень важный момент: даже если радар метрового диапазона может увидеть стелс-истребитель, он не сможет точно определить координаты обнаруженной «невидимки» для наведения ракет.
Так что не зря столько человеческих умов бьются над созданием стелс-технологий, в том числе и для самолетов.
Вместо заключения
Сегодня мы познакомились с таким понятием как «радиолокационная малозаметность» и узнали, что хотя стелс-технологии действительно помогают значительно уменьшить заметность самолетов, но не обеспечивают полную невидимость – это важно понимать.
Поэтому, главная задача разработчиков стелс-технологий и истребителей 6-го поколения – свести ЭПР к минимуму, чтобы самолет стал как можно больше «невидимым» или как можно меньше «видимым».
В следующих частях мы рассмотрим эволюцию истребителей-невидимок (с первого до 6-го поколения) и как советский физик помог американцам создать первый в мире стелс.
Часть 1. Неужели в Китае уже создали истребитель 6-го поколения и в чём их главное отличие:
Материал подготовлен совместно с автором канала KosmoFan:
Благодарю, что дочитали до конца. Лайк – лучшее спасибо мне!
