Stealth (IPA /stelθ/, ang. skradanie się) – techniki mające na celu zmniejszenie możliwości wykrycia obiektu znanymi metodami obserwacji: począwszy od ludzkiego wzroku i słuchu, na metodach technicznych takich jak radary różnego typu. Obecnie dotyczy ona głównie zmniejszenia echa radarowego, emisji podczerwieni (Które służą do wykrycia przez radary) i hałasu samolotów, okrętów oraz jednostek lądowych.
Jest wiele technik umożliwiających stworzenie obiektu typu stealth, np.: wykorzystanie materiałów pochłaniających w części promieniowanie radarowe, kamuflaż obiektu, zmniejszenie śladu termicznego i turbulencji za obiektem (np. w lotnictwie), zmniejszenie hałasu z napędu obiektu (bardzo istotne w marynarce ze względu na możliwość wykrycia przez sonar) i wiele innych. Najważniejsze jest jednak odbicie fal radarowych pod kątem innym niż nadeszły, stąd właśnie płaskie i pochylone powierzchnie. Aparat matematyczny do analizy propagacji fal radarowych, odbijających się od samolotu, stworzył w 1962 radziecki fizyk i matematyk Piotr Ufimcew[1]. Teoria Ufimcewa umożliwiła matematyczne podejście do opracowania kształtu samolotów o obniżonej sygnaturze radarowej, zamiast opracowywania ich metodą prób i błędów.
Historia
Techniki stealth nie są nowością. Już pierwsze samoloty wojskowe nosiły kamuflaż i latały nisko nad ziemią, by nie zostały wykryte przez ludzkie oko. Zastosowanie drewna w konstrukcji De Havilland Mosquito zmniejszyło jego echo radarowe. Pierwszą konstrukcją lotniczą zaprojektowaną z myślą o obniżeniu sygnatury radarowej, była zaprojektowana na początku lat 60. XX wieku konstrukcja amerykańskiej firmy Boeing 853-21 Quiet Bird, który został zaprojektowany w charakterze samolotu doświadczalnego, celem opracowywania samolotów o charakterystyce stealth w drodze kolejnych eksperymentów. Nie polegają natomiast na prawdzie twierdzenia, że pierwszym samolotem opracowanym z zastosowaniem technik stealth, był niemiecki Horten Ho 229, który wbrew powojennym twierdzeniom jego konstruktora, nigdy nie był projektowany z założeniem obniżenia stopnia jego wykrywalności. Pierwsze próby opracowania konstrukcji o obniżonej wykrywalności związane są z Projektem Gusto w 1957 roku, gdy w Stanach Zjednoczonych podjęto prace nad nastepcą Lockheed U-2, który ostatecznie osiągnął swą kulminację w programie Lockheed SR-71 Blackbird – pierwszym operacyjnym samolocie, który intencjonalnie zaprojektowano z zamiarem obniżenia stopnia wykrywalności.
| Typ | RCS (m²) |
|---|---|
| Krążownik | 14 000 |
| B-52 Stratofortress | 100–125 |
| F-15 Eagle | 10–25 |
| Su-27 | 10–25 |
| MiG-29 | 3–5 |
| F-16A | 5 |
| F-18C/D Hornet | 1–3 |
| F-16C | 1,2 |
| Su-57 | 0,5–1 |
| B-2 Spirit | 0,1 |
| F-117A | 0,025 |
| F-22 Raptor | 0,0001–0,0005 |
| F-35 | 0,0015–0,005 |
Teoretyczne podwaliny pod konstrukcję tego typu obiektów położył radziecki matematyk Piotr Ufimcew, który w 1971 roku opublikował matematyczne modele opisujące dyfrakcję fal elektromagnetycznych na dwuwymiarowych obiektach o kształcie trójkątnym, umożliwiając w ten sposób matematyczne kalkulacje odbicia radarowego, zamiast ustalania tego drogą kolejnych eksperymentów. Najważniejszą – choć nie postawioną wprost – konkluzją pracy Ufimcewa była teza że odbicie radarowe związane jest z konfiguracją krawędzi obiektu, nie zaś z jego rozmiarami[3]. Kilka lat później pracujący dla Lockheeda amerykański inżynier Denys Overholser rozwinął prace Ufimcewa, umożliwiając zastosowanie jego modeli dla obiektów trójwymiarowych. Jednak dopiero najnowsze osiągnięcia techniki pozwoliły drastycznie zmniejszyć wykrywalność obiektów, takich jak: okręt Sea Shadow, bombowiec B-2, F-117, samoloty F-22, F-35 czy zwłaszcza YF-23 Black Widow II, który łączył w sobie stealth radarowe na poziomie F-22 z wysoce zaawansowanym stealth termicznym. Zostało to umożliwione przez połączenie dokładnie wyliczonych kształtów samolotu ze specjalną, wykonaną z polimerów powłoką kadłuba (radar-absorbent material – RAM) o specjalnej strukturze, przy czym nowoczesne polimerowe powłoki RAM zdolne są do pochłonięcia i zamiany na energię cieplną do 80% wiązki fali radarowej. Polimerowe powłoki są jednak wrażliwe na wysoką temperaturę, co wywołuje wysokie koszty utrzymania samolotów pokrytych tego rodzaju powłokami. Trwają jednak obecnie prace nad nową generacją RAM wykonaną z odpornych na bardzo wysokie temperatury materiałów ceramicznych, zdolnych jednocześnie do pochłonięcia do 90% wiązki radarowej.
Nowoczesne techniki stealth wykorzystują jednocześnie wiele osiągnięć technicznych i naukowych.
.jpg.webp)
Dla przykładu: samolot F-22 został zaprojektowany tak, by w jak największym stopniu pochłonąć lub rozproszyć promieniowanie radarowe o określonej częstotliwości. Nie jest bowiem jego zadaniem całkowite uniemożliwienie wykrycia, lecz po pierwsze maksymalne opóźnienie wykrycia, po drugie zaś – i przede wszystkim – utrudnienie wykrycia przez radary działające na falach o niewielkiej długości i wysokiej częstotliwości, jako jedynych umożliwiających pobranie namiaru bojowego i naprowadzanie broni. Fale radiowe o dużej długości i niskiej częstotliwości bowiem, są w stanie wykryć obiekt o wysokiej charakterystyce stealth z bardzo dużej odległości, nie zapewniają jednak rozdzielczości wystarczającej dla dokładnej lokalizacji obiektu, a więc i dla pobrania namiaru na obiekt.
Zastosowano w tym celu nie tylko odpowiednie materiały kompozytowe i powłoki RAM, lecz również ekstremalne rozwiązania aerodynamiczne (które jednocześnie zmniejszyły turbulencję za samolotem). Wentylatory silników osadzono głęboko we wlotach powietrza, a uzbrojenie znalazło się w specjalnych komorach. Oprócz wiązki promieniowania radarowego zgubny może być także ślad termiczny, dlatego zastosowano nowoczesne silniki, które stale są modernizowane wykorzystujące zimne powietrze do schładzania gazów wylotowych. Również anteny systemów pokładowych zostały wkomponowane w sposób uniemożliwiający ich potencjalne wykrycie przez przeciwnika. Rosjanie pracują nad systemem opartym na generatorach plazmy, która pochłania promieniowanie elektromagnetyczne (w pewnym zakresie długości fali, zależnie od koncentracji plazmy i częstości plazmowej), przez co obiekt staje się niewidzialny dla radarów pracujących w tym zakresie, uniemożliwia jednak również pracę własnych aktywnych urządzeń elektronicznych.
W przypadku okrętu Sea Shadow zastosowano m.in. bardzo ciche silniki elektryczne zasilane prądem z prądnicy napędzanej silnikiem Diesla, a także kształt zapewniający brak echa radarowego (odbicie fal radarowych następuje w stronę inną niż kierunek, z którego fale nadeszły – patrz wyżej) i materiały pochłaniające wiązkę radarową.
Zobacz też
Uwagi
- ↑ W tabeli przedstawiono publicznie znane dane. Wartości rzeczywiste, z uwagi na wysoki poziom tajności tej materii, mogą odbiegać od przedstawionych.
Przypisy
- ↑ Jerzy Liwiński, Marcin Rotkiewicz: Wojenna ciuciubabka. [w:] Polityka – nr 28 (2358) z dnia 2002-07-13; s. 74-76 [on-line]. [dostęp 2012-11-17].
- ↑ Konstantinos Zikidis, Alexios Skondras: Low Observable Principles, s. 139–140.
- ↑ Konstantinos Zikidis, Alexios Skondras: Low Observable Principles, s. 131.
Bibliografia
- Konstantinos Zikidis, Alexios Skondras. Low Observable Principles, Stealth Aircraft and Anti-Stealth Technologies. „Journal of Computations and Modeling”. 4 (1), 2014. Scientific Press. ISSN 1792-7625.