Quién no se escondió: no tengo la culpa (historial de secreto en la aviación)

En las descripciones de los aviones de combate modernos, "discreto" es casi la característica más significativa. Importante e interesante Debajo del corte, un intento de describir la historia y varios aspectos del sigilo. Habrá muchas fotos, pero no te quejes, la aviación es hermosa.
Entonces, vamos de



antes

Caballeros sin miedo y sin reproches.

Inicialmente, los pilotos estaban tan orgullosos de su excepcionalidad que nunca se les ocurrió ocultar su presencia en el aire. Por el contrario, como en la historia con Richthofen, trataron de identificarse claramente.



Pero, tan pronto como la aviación se convirtió en una amenaza real y comenzó a ser derribada regularmente, los héroes sobrevivientes se preocuparon por el secreto. Desde entonces, el sigilo de todo tipo: acústico, óptico, térmico, radio, se ha mejorado continuamente.

Intentaré, siguiendo aproximadamente la historia del problema, describir brevemente los conceptos básicos y los tipos de secreto. Afortunadamente, ellos, lo básico, son sorprendentemente simples. En contraste con la implementación.

No vayas a escuchar las canciones más preciadas

El avión puede ser escuchado desde lejos por el sonido del motor y, por supuesto, fue utilizado, y muy en serio. Para capturar mejor el sonido y especialmente la dirección hacia él, utilizamos dispositivos de concentrador especiales. Desde pequeño y móvil:



Para gran papelería en Gran Bretaña:


De una forma u otra, los buscadores de dirección acústica estaban en todos los ejércitos, y luego desaparecieron. La aeronave se volvió mucho más ruidosa y ... mucho más reservada. La razón es la velocidad de vuelo.

Un avión supersónico no se escucha en absoluto hasta que pasa y, si vuela alto y rápido, el sonido nos llegará cuando sea demasiado tarde. Incluso subsónico, pero rápido, el avión se escuchará cuando ya esté demasiado cerca. Además, el hallazgo de la dirección del sonido no dio suficiente precisión, especialmente si el avión no estaba solo.

Mucho más a menudo se busca el avión en el cielo, por supuesto, en los rangos óptico, infrarrojo y de radio. No consideramos los rayos X y la radiación gamma, son absorbidos demasiado rápido por el aire y el rango es demasiado pequeño (obviamente, pero de repente alguien pregunta).

Estás tumbado en el césped y no eres visible

El sigilo óptico, en el rango visible, se ha utilizado durante mucho tiempo, y no solo por las personas.



Al igual que los peces, los aviones adquirieron un abdomen claro y una espalda oscura, como este Yak-3:



El hecho de que la parte inferior se haya hecho exactamente azul, y la parte superior con mayor frecuencia verde, en realidad no es tan importante. Para máquinas que vuelan bajo (aviones de ataque, helicópteros), este enfoque se ha preservado y desarrollado para deformar los puntos de imagen. Pero para aquellos que vuelan más alto, la coloración de camuflaje no es tan importante, por lo que la mayoría de los aviones de combate son solo grises.

No es realista hacer algo más serio a nivel técnico moderno. Por extraño que parezca, hay formas de hacer que un objeto sea fundamentalmente invisible en óptica. Pero, por muchas razones, es poco probable que lleguen a la implementación de la aviación, así que pasemos a los métodos de detección y, por supuesto, al sigilo, fuera de la luz visible.

Inmediatamente pensó que estaba sintiendo, escuchando este espíritu suave y cálido.

El motor no solo es ruidoso, sino que también está caliente, solo necesita poder ver. Y necesitas poder ocultar su ardor.

Los problemas de visibilidad de las partes calientes del motor aparecieron temprano, en la era de los motores de pistón y el comienzo de las salidas nocturnas. Los tubos de escape se calientan con un resplandor rojo brillante, y los gases de escape brillan azul por la noche. Muy a menudo, un bombardero nocturno enemigo fue detectado por el resplandor del escape y los tubos de escape. Por lo tanto, para aviones diseñados especialmente para el trabajo nocturno, se cambiaron los colectores de escape y se instalaron protectores térmicos.

Pero en serio, el problema de proteger las partes calientes y el escape se resolvió, por supuesto, después de la proliferación de misiles con cabezales de referencia IR (térmicos).



Para los helicópteros, por ejemplo, se ha vuelto común mezclar el escape con el aire exterior. Entonces la boquilla se vuelve invisible y la corriente ya no es tan caliente. Mi-24 está equipado con tales dispositivos de escape de pantalla:



Los EVU de tipo helicóptero no son adecuados para aviones, ya que es la corriente caliente la que impulsa. El primer avión a reacción no pudo hacer nada al respecto: no había suficiente empuje.

Con el tiempo, los motores se volvieron aún más potentes, pero también se volvieron de doble circuito, donde los gases de escape se mezclan con el flujo de aire relativamente frío del circuito externo.



Pero el problema no ha desaparecido: la velocidad de vuelo limita el grado de derivación y, en consecuencia, el grado de enfriamiento. Cuanto mayor sea la velocidad de vuelo planificada, menor será la relación de derivación efectiva. Cuando el motor funciona con postquemador, no tiene sentido hablar de enfriamiento por chorro.

Hay otras soluciones Puede cambiar la sección transversal del chorro, hacerlo plano. Debido a la superficie más grande, dicho chorro se enfría más rápido y se disipa más rápido. Aquí, por ejemplo, las boquillas F-22:



La solución es compleja y muy desventajosa en términos de tracción del motor, por lo que rara vez se usa en dispositivos extremos. F-117 más extremo, probablemente ya en ninguna parte:



Por supuesto, la buena forma de bloquear las partes más calientes con algo tampoco se olvida. Por ejemplo, el B-2 también muestra un deseo de hacer que el jet sea plano y reducir su visibilidad desde abajo:



Se planificó una solución similar para YF-23 (competidor F-22):



Al mismo tiempo, el motor está protegido de las ondas de radio, entonces, ¿es hora de cambiar a sigilo para radares? No, espera un poco, también está el rango UV.

El sol, entrecerrando los ojos, se ve travieso

La detección en el rango ultravioleta difiere de los demás: el objetivo no está iluminado y capta reflejo, pero se observa como una sombra contra el fondo del cielo que brilla con luz ultravioleta. Esta propiedad fue poseída, por ejemplo, por los jefes de referencia del "Stinger" FIM-92



No hay otro lugar para esconderse, en ningún lugar, el avión parece un punto negro. Tienes que hacer lo contrario, brillar con luces UV, disparar trampas. En general, no es fácil. Como método independiente de apuntar, la guía UV no es adecuada, pero en combinación con otros métodos es algo muy desagradable.

No escondas tus ojos, veo a través de todos ustedes

No importa cómo enumere los métodos de detección y sigilo, nada se compara en términos de alcance e independencia de las condiciones climáticas con un radar. De ahí la importancia atribuida al sigilo del radar.

Debo decir de inmediato: hay localizadores contra los cuales los pequeños trucos no funcionan. Las ondas [de muchos] metros de largo se reflejan en el plano en su conjunto, y qué detalles hay en su forma no es muy importante. Incluso más allá del horizonte, notarán que "en algún lugar hay algo que vuela". Desafortunadamente para los artilleros antiaéreos y afortunadamente para los aviones, estos localizadores solo son adecuados para la detección, apuntar con ellos no funcionará, la precisión no es la misma.


La lucha con los localizadores comenzó casi de inmediato con el comienzo de su aplicación, exponiendo el "escudo" de la lámina cortada. Durante la guerra, solo los estadounidenses arrojaron más de cuarenta mil toneladas de papel de aluminio sobre Alemania. En una redada, se dejaron caer hasta 2.5 millones de paquetes de 2000 cintas en cada uno. ¡Cinco mil millones! La longitud de una tira alcanzó 120 m, respectivamente, la longitud de onda utilizada por el localizador. Había aviones especiales dirigiendo interferencia de radio activa. Las acciones, más que a gran escala, pero muy generales, "bloquean todo". Porque es bueno esconderse, por lo que un solo avión es difícil y costoso.

Los localizadores con una longitud de onda más corta son adecuados para apuntar con precisión en un avión específico. Y el tamaño, la forma y las propiedades de las superficies de la aeronave comienzan a desempeñar un papel. En resumen, llegamos al punto principal.

Predecesores

Durante varias décadas, los diseñadores de aviones a reacción se enfrentaron a tareas y, lo que es más importante, a la ocultación de la radio: velocidad, altitud, maniobrabilidad ... Intentaron proporcionar una apariencia inesperada con una alta velocidad de vuelo. Por ejemplo, se suponía que el "cien" T-4 producía más de 3000 km / h:



como la XB-70 Valkyrie:



O vuelo a baja altitud en el modo de envolver la superficie, como V-1V:



Tenga en cuenta que las "alas" delanteras del B-1B son pequeñas, ya que no es un estabilizador para todo el avión, sino los amortiguadores del temblor de la cabina del piloto cuando vuela cerca del suelo.

Las aeronaves, por sí solas para los localizadores, existían, lo que se observó con placer, pero por el momento no recibieron un desarrollo especial.
Lo más notable fue la discreción (perdón por juego de palabras) para aviones con el patrón de "ala voladora", por ejemplo, así es como se ve el Avro "Vulcan" en comparación con el B-52:



Para los radares, el Vulcan no era más notable que un pequeño luchador. Un luchador, cualquiera.



Pero otro "ala voladora", B-35, no poseía una propiedad tan maravillosa, aunque tenía una apariencia aún más elegante:



Por qué Analicemos un poco más. Mientras tanto, otro predecesor, que ya poseía muchas características de estos invisibles, porque el explorador debe ser reservado. Admire, el más rápido de los primeros en la serie de aviones, SR-71:



La diferencia entre el "sigilo real" moderno de él es que en los años de su desarrollo (1960) era imposible realizar cálculos de un nivel moderno, y no había revestimientos absorbentes de radar. Sin embargo, a tales velocidades, no sobrevivirá mucha cobertura.

Entonces, es hora de descubrir los componentes del sigilo. En los términos más generales, por supuesto.

Invisibilidad trazos anchos

Para reducir la visibilidad del radar, primero debe averiguar por qué es notable, un simple "haz reflejado" no es suficiente. En resumen, se necesita una contribución científica seria. Uno de los primeros estudios serios de difracción de ondas de radio, que influyó en todo el desarrollo posterior, fue realizado por nuestro científico (y luego estadounidense), Peter Ufimtsev. En 1962, abiertamente, su libro fue publicado en la Radio Publishing Publishing soviética. Ella, como otros trabajos sobre este tema, está llena de matemáticas, pero trataremos de reducir todo a unas pocas simplificaciones.

La imagen de los reflejos es muy compleja, pero se conocen los principales infractores del sigilo:

• Reflector de esquina
• Punto brillante
• Reflexión desde una superficie plana a través de la viga.
• Reflexión desde la frontera

Reflector de esquina

Un reflector de esquina, también un reflector, es familiar para todos en automóviles, bicicletas, pintura reflectante, etc.



La conclusión es simple, el haz se refleja varias veces y vuelve a donde se emitió:



El reflector de esquina es ideal para aumentar la visibilidad. Y no es necesario que esto sea una caja clásica de espejos. Cualquier pozo, por ejemplo, la cabina de un piloto, puede desempeñar su papel. La linterna de la aeronave para haces de radio es casi transparente, la cabina es una caja con paredes de metal, ¿por qué no un reflector de esquina?

La caja está cerrada, cubriendo la linterna con una fina capa de metal, que no interfiere con el reloj del piloto, pero oculta la cabina del localizador. Muy a menudo, se usan recubrimientos hechos de conductores transparentes como el óxido de indio y estaño, aunque a veces escriben sobre una fina capa de oro. Debido a tales revestimientos, las linternas de los aviones de combate modernos, dependiendo de la iluminación, se ven doradas, marrones, grises, moradas ..., aquí hay un ejemplo de F-16:



Otro tipo de reflector de esquina se obtiene en las "axilas" formadas por el fuselaje y el ala.

Luchan con esto colocando el ala debajo. La visibilidad desde arriba está creciendo, pero esto no es tan importante como la visibilidad desde abajo. Por lo tanto, todo el "sigilo" - de alas bajas. Aún mejor es el circuito integrado, cuando el ala entra suavemente en el fuselaje, como el Tu-160:



Es notable que el Tu-160, como el progenitor de su forma, el B-1 (sí, las "leyes de la aerodinámica", recuerdo), no está idealmente oculto, las góndolas del motor forman esquinas reflectantes.



Un ejemplo de un avión con sigilo declarado puede servir como Mig-1.42 (1.44). Pero mira, ¿qué secreto hay? Entradas de aire del cucharón, un espacio para drenar la capa límite, un diente en el estabilizador, una quilla, extendida debajo del estabilizador, que sobresale la mecanización en la superficie inferior del ala:

Punto brillante

Otra vez en la oscuridad, tome una linterna y brille sobre el globo. Cualquiera sea el camino que tomemos, veremos un punto brillante en el centro.



Nos guste o no, siempre habrá un lugar en la pelota que es perpendicular a nuestro rayo y nos lo refleja. Este es el "punto brillante".

Pero qué bola, un punto brillante puede proporcionar cualquier superficie convexa. Esta convexidad es peor que los planos. Un plano también puede reflejar exactamente hacia atrás, pero solo si la dirección del haz es perpendicular al plano. Para un avión volador, esto significa que solo destellará brillante por un segundo, y luego se volverá casi invisible. Y el bulto no brillará tan brillantemente, sino desde cualquier dirección.

El ejemplo más simple de una protuberancia es un ala. No es plano en el perfil:



Parece que hay una salida. Los perfiles que están planos debajo no solo son conocidos, sino que también están muy extendidos. Por ejemplo, el conocido Clark-Y:



El arco superior es convexo ... No importa, puedes dibujar el arco superior con una línea discontinua. El problema, por supuesto, será con la aerodinámica, no es fácil volar en tal ala. Pero hay un ejemplo de tal avión, este es el F-117, que recibió el apodo de "Duende de Wobblin" (duende asombroso) por su apariencia y vuelo inestable:

Reflexión de superficie plana

Ya se ha mencionado que un plano a través del haz lo reflejará hacia atrás y se reflejará bien. Y se dijo que el tiempo de observación será muy corto, el conejito de reflexión correrá y huirá de la antena receptora incluso más rápido que el avión.

Pero hay, hay tales planos que siempre se vuelven planos. Su nombre es cuchillas. La cuchilla gira, el ángulo en el que se gira hacia nosotros cambia todo el tiempo. Durante el cambio, el ángulo será necesariamente recto. Por una fracción de segundo, pero inmediatamente habrá una llamarada de otra cuchilla, la tercera ... Además, este efecto, como un punto brillante, se manifiesta desde una variedad de direcciones. Pero las hélices y los helicópteros tienen palas no solo para hélices y helicópteros, hay palas más que suficientes para compresores y turbinas de motores a reacción.

No hay nada que hacer con helicópteros y helicópteros, el sigilo es imposible para ellos (escribí sobre el B-35 arriba, un ala voladora suave, pero ...). Pero con los motores a reacción, puedes pensar en algo, son pequeños (en relación con el rotor del helicóptero).
Por ejemplo, puede hacer un conducto en forma de S para el motor. Debido a la curvatura del motor (más precisamente, las palas del compresor) serán "invisibles", el haz se reflejará de pared a pared y se extinguirá.



Simplemente puede hacer un conducto muy largo, luego las cuchillas serán visibles solo cuando se vean estrictamente desde el frente. Puede usar un dispositivo llamado bloqueador de radar. Volar en la pomada: tal conducto de aire funciona peor, disminuye la eficiencia del motor.

Es especialmente difícil ocultar las aspas de la turbina de la parte posterior de la irradiación, no hay mucho que pueda hacer, las pérdidas debido a una boquilla demasiado larga o curva serán muy grandes. Ayuda un poco que en los aviones militares a menudo hay motores con un postquemador, y su estructura interna por sí sola bloquea fríamente las cuchillas:

Reflexión desde la frontera

Es hora de hablar sobre las propiedades de onda de las ondas de radio. El hecho de que ondas más o menos largas se reflejen desde el plano, como desde el todo, ya se ha escrito, pero con ondas cortas de un centímetro, no es tan simple. Omitiendo la física compleja, uno puede imaginar el límite como una antena reemisora. El reflejo puede ser bastante fuerte. Es imposible eliminar por completo este problema, entonces, ¿qué hacer? En primer lugar, sería bueno tener menos bordes.
Por ejemplo, abandonando el estabilizador (F-117), y también desde las quillas (B-2):



En segundo lugar, es necesario evitar la reflexión en todas las direcciones. Obviamente, la mejor reflexión, como con un plano, ocurre cuando se irradia "en la frente", perpendicular al plano o borde. Esto significa que el plano se detectó estrictamente desde una dirección (y se mostró brillantemente en el localizador durante un segundo, o incluso una fracción de segundo), es necesario que todos los bordes vayan en la misma dirección, son paralelos entre sí. No funcionará hacer que todas las líneas sean paralelas, pero puede dividirlas en grupos para que haya una pequeña cantidad de direcciones desde las que puede ver, pero de todas las demás que no puede ver. Es esta técnica la que le da un aspecto tan característico al sigilo moderno. Entonces, en el Su-57 (T-50), los bordes delanteros del ala son paralelos a los bordes delanteros del estabilizador, y los bordes traseros son paralelos entre sí:



Pero no solo los bordes funcionan como reflectores. Las costuras, las juntas de los paneles de paneles también se reflejan. Para debilitar el efecto, la costura se "rompe" en partes, eligiendo la longitud de estas partes inconveniente para la longitud de onda esperada. Además, intentan hacer que los componentes de la costura sean paralelos a los bordes del ala y el estabilizador. Las articulaciones resultan con "clavos". Aquí, por ejemplo, F-22. ¿Ves cómo se hacen los bordes de la bahía de bombas? ¿Y la cubierta del chasis también es visible allí?



Otro truco es hacer un ala con barrido inverso (S-37 / Su-47 Golden Eagle):



El truco aquí es que cuando se irradia desde el frente, el reflejo desde el borde del ala cae en el fuselaje y se esconde detrás de él. El alerón trasero se puede ver mejor, pero el avión trasero es visible cuando ya está volando, después de haber hecho su trabajo. Sí, y la posibilidad de entrar en la carrera después de comenzar es mucho menor que disparar desde el hemisferio frontal.

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En la ilustración del radar Zhuk-M en el MiG-29: las



antenas planas en fase con escaneo electrónico pueden "mirar hacia los lados" sin rotación física. Por supuesto, se deshicieron de los costosos, pesados ​​y redujeron la confiabilidad de los sistemas de giro. Para evitar una fuerte reflexión cuando se irradia desde el frente, la placa se monta ligeramente hacia arriba, aunque esto reduce las posibilidades de observación en el hemisferio inferior. ¿Ves la pendiente?



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Gracias

Agradecimientos

OIelukoe, Tarasv, ptg.Martynov, Old_dancer, AKnyazev , , .

Mingun .

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