Qui ne s'est pas caché - je ne suis pas à blâmer (histoire du secret dans l'aviation)

Dans les descriptions des avions de combat modernes, «discret» est presque la caractéristique la plus importante. Important et intéressant. Sous la coupe, une tentative de décrire l'histoire et les divers aspects de la furtivité. Il y aura beaucoup de photos, mais ne vous plaignez pas, l'aviation est belle.
Alors, allons de



avant

Chevaliers sans crainte ni reproche

Au départ, les pilotes étaient si fiers de leur exception qu'il ne leur était jamais venu à l'esprit de cacher leur présence dans les airs. Au contraire, comme dans l'histoire avec Richthofen, ils ont essayé de s'identifier clairement.



Mais, dès que l'aviation est devenue une menace réelle et a commencé à être régulièrement abattue, les héros survivants sont devenus préoccupés par le secret. Depuis, la furtivité de toutes sortes: acoustique, optique, thermique, radio, n'a cessé de s'améliorer.

Je vais essayer, en suivant à peu près l'historique du problème, de décrire brièvement les bases et les types de secret. Heureusement, elles, les bases, sont étonnamment simples. Contrairement à la mise en œuvre.

N'allez pas écouter les chansons chères

L'avion peut être entendu de loin par le bruit du moteur et, bien sûr, il a été utilisé, et très sérieusement. Pour mieux capturer le son et surtout la direction vers celui-ci, nous avons utilisé des périphériques hub spéciaux. De petit et mobile:



Pour immenses stationnaires en Grande-Bretagne:


Sous une forme ou une autre, les radiogoniomètres acoustiques étaient dans toutes les armées, puis ils ont disparu. Les avions sont devenus beaucoup plus bruyants et ... beaucoup plus secrets. La raison en est la vitesse de vol.

Un avion supersonique n'est pas entendu du tout jusqu'à ce qu'il passe et, s'il vole haut et vite, le son nous parviendra quand il sera trop tard. Même subsonique, mais rapide, l'avion sera entendu lorsqu'il est déjà trop proche. De plus, la radiogoniométrie sonore n'a pas donné une précision suffisante, surtout si l'avion n'était pas seul.

Bien plus souvent, l'avion dans le ciel est recherché, bien sûr, dans les domaines optique, infrarouge et radio. Nous ne considérons pas les rayons X et les rayonnements gamma, ils sont absorbés trop rapidement par l'air et la portée est trop petite (évidemment, mais tout à coup quelqu'un demande).

Vous êtes allongé sur la pelouse et vous n'êtes pas visible

La furtivité optique, dans le domaine visible, est utilisée depuis longtemps, et pas seulement par les humains.



Comme les poissons, les avions ont acquis un abdomen clair et un dos sombre, comme ce Yak-3:



Le fait que le bas soit exactement bleu et le haut plus souvent vert - n'est en fait pas si important. Pour les engins volant à basse altitude (avions d'attaque, hélicoptères), cette approche a été préservée et développée pour déformer les taches d'image. Mais pour ceux qui volent plus haut, la coloration du camouflage n'est pas si importante, donc la plupart des avions de combat sont juste gris.

Il n'est pas réaliste de faire quelque chose de plus sérieux au niveau technique moderne. Curieusement, il existe des moyens de rendre un objet fondamentalement invisible en optique. Mais, pour de nombreuses raisons, il est peu probable qu'ils parviennent à la mise en œuvre de l'aviation, alors passons aux méthodes de détection et, bien sûr, de furtivité, à l'abri de la lumière visible.

Elle a immédiatement pensé qu'elle se sentait, en entendant cet esprit doux et chaleureux

Le moteur est non seulement bruyant, mais aussi chaud, il suffit de pouvoir voir. Et vous devez pouvoir cacher son ardeur.

Des problèmes de visibilité des parties chaudes du moteur sont apparus très tôt, à l'ère des moteurs à pistons et au début des sorties nocturnes. Les tuyaux d'échappement chauffent jusqu'à une lueur rouge vif et les gaz d'échappement brillent en bleu la nuit. Très souvent, un bombardier de nuit ennemi a été détecté par la lueur de l'échappement et des tuyaux d'échappement. Par conséquent, pour les avions spécialement conçus pour le travail de nuit, les collecteurs d'échappement ont été changés et des écrans thermiques ont été installés.

Mais sérieusement, la question du blindage des pièces chaudes et des gaz d'échappement a été traitée, bien sûr, après la prolifération des missiles à tête chercheuse IR (thermique).



Pour les hélicoptères, par exemple, il est devenu courant de mélanger les gaz d'échappement avec l'air extérieur. Ainsi, la buse devient invisible et le flux n'est plus si chaud. Le Mi-24 est équipé de tels dispositifs d'échappement d'écran:



Les EVU de type hélicoptère ne conviennent pas aux avions, car c'est le flux chaud qui donne la poussée. Le premier avion à réaction ne pouvait rien y faire - il n'y avait pas assez de stock de poussée.

Au fil du temps, les moteurs sont devenus encore plus puissants, mais ils sont également devenus à double circuit, où les gaz d'échappement se mélangent avec le flux d'air relativement froid du circuit externe.



Mais le problème n'a pas disparu: la vitesse de vol limite le degré de dérivation et, par conséquent, le degré de refroidissement. Plus la vitesse de vol prévue est élevée, plus le taux de dérivation effectif est faible. Lorsque le moteur fonctionne à postcombustion, cela n'a aucun sens de parler de refroidissement par jet.

Il existe d'autres solutions. Vous pouvez changer la section transversale du jet, le rendre plat. En raison de la plus grande surface, un tel jet refroidit plus rapidement et se dissipe plus rapidement. Ici, par exemple, les buses F-22:



La solution est complexe et très désavantageuse en termes de traction moteur, elle est donc rarement utilisée sur, disons, des appareils extrêmes. F-117 plus extrême, probablement déjà nulle part:



Bien sûr, la bonne vieille façon de bloquer les parties les plus chaudes avec quelque chose n'est pas non plus oubliée. Par exemple, le B-2 montre également une volonté de rendre le jet plat et de réduire sa visibilité par le bas:



Une solution similaire était prévue pour YF-23 (concurrent F-22):



Dans le même temps, le moteur est protégé des ondes radio, est-il donc temps de passer en mode furtif pour les radars? Non, attendez un peu, il y a aussi la gamme UV.

Le soleil, plissant les yeux, a l'air malicieux

La détection dans la gamme ultraviolette diffère des autres - la cible n'est pas illuminée et capte la réflexion, mais est observée comme une ombre sur le fond du ciel brillant de lumière ultraviolette. Cette propriété était possédée, par exemple, par les têtes chercheuses du FIM-92 «Stinger»



Il n'y a nulle part où se cacher - nulle part, l'avion ressemble à une tache noire. Vous devez faire le contraire, briller avec des lampes UV, tirer des pièges. En général, pas facile. En tant que méthode de visée indépendante, le guidage UV ne convient pas, mais en combinaison avec d'autres méthodes, c'est une chose très désagréable.

Ne cache pas tes yeux, je vois à travers toi tous

Peu importe la façon dont vous listez les méthodes de détection et de furtivité, rien ne se compare en termes de portée et d'indépendance aux conditions météorologiques avec un radar. D'où l'importance attachée à la furtivité radar.

Je dois dire tout de suite: il y a des localisateurs contre lesquels les petites astuces ne fonctionnent pas. Des vagues de [plusieurs] mètres de long sont réfléchies par l'avion dans son ensemble, et les détails de sa forme ne sont pas très importants. Même au-delà de l'horizon, ils remarqueront que «quelque part, quelque chose vole». Malheureusement pour les artilleurs antiaériens et heureusement pour les avions, ces localisateurs ne conviennent qu'à la détection, viser avec eux ne fonctionnera pas, la précision n'est pas la même.


Les combats avec les localisateurs ont commencé presque immédiatement avec le début de leur application, exposant le "bouclier" de la feuille coupée. Pendant la guerre, seuls les Américains ont jeté plus de quarante mille tonnes de papier d'aluminium sur l'Allemagne. Dans un raid, jusqu'à 2,5 millions de packs de 2000 bandes chacun ont été déposés. Cinq milliards! La longueur d'une bande a atteint 120 m, respectivement, la longueur d'onde utilisée par le localisateur. Il y avait des avions spéciaux dirigeant des interférences radio actives. Les actions, plus qu'à grande échelle, mais très générales, «bloquent tout». Parce qu'il est bon de se cacher donc un seul avion est difficile et cher.

Les localisateurs avec une longueur d'onde plus courte conviennent à une visée précise sur un avion spécifique. Et la taille, la forme et les propriétés des surfaces de l'avion commencent à jouer un rôle. En bref, nous sommes arrivés au point principal.

Prédécesseurs

Pendant plusieurs décennies, les concepteurs d'avions à réaction ont été confrontés à des tâches et surtout à la dissimulation radio: vitesse, altitude, maniabilité ... Ils ont essayé de fournir une apparence inattendue avec une vitesse de vol élevée. Par exemple, le "cent" T-4 devait donner plus de 3000 km / h:



comme le XB-70 Valkyrie:



Ou vol à basse altitude dans le mode d'enveloppement de la surface, comme V-1V:



Veuillez noter que les «ailes» avant du V-1B sont petites, car ce n'est pas un stabilisateur pour l'ensemble de l'avion, mais les amortisseurs de la cabine du pilote tremblent lors d'un vol près du sol.

Des avions, par eux-mêmes peu visibles pour les localisateurs, existaient, ce qui a été noté avec plaisir, mais pour le moment ils n'ont pas reçu de développement particulier.
Le plus notable était le caractère discret (pardon pour jeu de mots) pour les avions avec un motif "aile volante", par exemple, voici à quoi ressemble l'Avro "Vulcan" en comparaison avec le B-52:



Pour les radars, le Vulcan n'était pas plus visible qu'un petit chasseur. Un combattant, n'importe lequel.



Mais une autre «aile volante», le B-35, ne possédait pas une propriété aussi merveilleuse, bien qu'elle soit encore plus élégante:



Pourquoi? Analysons un peu plus loin. En attendant, un autre prédécesseur, qui possédait déjà de nombreuses caractéristiques de ces invisibles, car l'éclaireur doit être secret. Admirez, le plus rapide des premiers de la série d'avions, le SR-71:



La différence entre la «vraie furtivité» moderne de lui est que dans les années de son développement (1960), il était impossible d'effectuer des calculs d'un niveau moderne, et il n'y avait pas de revêtements absorbant les radars. Cependant, à de telles vitesses, peu de couverture survivra.

Il est donc temps de comprendre les composants de la furtivité. Dans les termes les plus généraux, bien sûr.

Invisibilité larges coups

Pour réduire la visibilité radar, vous devez d'abord comprendre pourquoi il est visible, un simple «faisceau réfléchi» ne suffit pas. Bref, une contribution scientifique sérieuse est nécessaire. L'une des premières études sérieuses sur la diffraction des ondes radio, qui a influencé tout développement ultérieur, a été réalisée par notre scientifique (puis américain), Peter Ufimtsev. En 1962, tout à fait ouvertement, son livre a été publié aux éditions de la radio soviétique. Elle, comme d'autres travaux sur ce sujet, est pleine de mathématiques, mais nous essaierons de tout réduire à quelques simplifications grossières.

L'image des reflets est très complexe, mais les principaux contrevenants à la furtivité sont connus:

• Réflecteur d'angle
• Point lumineux
• Réflexion à partir d'une surface plane à travers le faisceau.
• Réflexion de la frontière

Réflecteur d'angle

Un réflecteur d'angle, également un réflecteur, est connu de tous par les voitures, les vélos, la peinture réfléchissante, etc.:



L'essentiel est simple, le faisceau est réfléchi plusieurs fois et revient là où il a été émis:



Le réflecteur d'angle est idéal pour augmenter la visibilité. Et il n'est pas nécessaire que ce soit une boîte de miroirs classique. Toute fosse, par exemple, la cabine d'un pilote, peut jouer son rôle. La lanterne de l'avion pour les faisceaux radio est presque transparente, la cabine est un caisson à parois métalliques, pourquoi pas un réflecteur d'angle?

Le coffre est fermé, recouvrant la lanterne d'une fine couche de métal, qui n'interfère pas avec la montre du pilote, mais cache le cockpit du localisateur. Le plus souvent, des revêtements en conducteurs transparents tels que l'oxyde d'indium et d'étain sont utilisés, bien qu'ils écrivent parfois sur une fine couche d'or. En raison de tels revêtements, les lanternes des avions de combat modernes, selon l'éclairage, ont l'air dorées, brunes, grises, violettes ..., voici un exemple de F-16:



Un autre type de réflecteur d'angle est obtenu dans les «aisselles» formées par le fuselage et l'aile.

Ils luttent contre cela en plaçant l'aile en dessous. La visibilité d'en haut augmente, mais ce n'est pas aussi important que la visibilité d'en bas. Par conséquent, tous les "furtifs" - à ailes basses. Encore mieux est le circuit intégré, lorsque l'aile pénètre doucement dans le fuselage, comme le Tu-160:



On remarque que le Tu-160, comme son ancêtre de sa forme, le B-1 (oui, les "lois de l'aérodynamique", je m'en souviens), n'est pas idéalement caché, les nacelles du moteur forment des coins réfléchissants.



Un exemple d'avion avec furtivité déclarée peut servir de Mig-1.42 (1.44). Mais regardez - quel secret y a-t-il? Entrées d'air de godet, un espace pour drainer la couche limite, une dent sur le stabilisateur, une quille, prolongée sous le stabilisateur, une mécanisation en saillie sur la surface inférieure de l'aile:

Point lumineux

Encore une fois dans l'obscurité, prenez à nouveau une lampe de poche et brillez sur le globe. Quelle que soit la façon dont nous allons, nous verrons une tache lumineuse au centre.



Qu'on le veuille ou non, il y aura toujours un endroit sur le ballon qui est perpendiculaire à notre faisceau et qui le renvoie vers nous. C'est le "point lumineux".

Mais quelle balle, un point brillant peut fournir n'importe quelle surface convexe. Cette convexité est pire que les avions. Un plan peut également se refléter exactement vers l'arrière, mais uniquement si la direction du faisceau est perpendiculaire au plan. Pour un avion volant, cela signifie qu'il ne brillera que pendant une seconde, puis deviendra presque invisible. Et le renflement ne brillera pas aussi brillamment, mais de n'importe quelle direction.

L'exemple le plus simple d'un renflement est une aile. Ce n'est pas plat de profil:



Il semblerait qu'il y ait une issue. Les profils plats en dessous ne sont pas seulement connus, mais également répandus. Par exemple, le célèbre Clark-Y:



L'arc supérieur est convexe ... Peu importe, vous pouvez dessiner l'arc supérieur avec une ligne brisée. Le problème, bien sûr, sera avec l'aérodynamique, il n'est pas facile de voler sur une telle aile. Mais il y a un exemple d'un tel avion, c'est le F-117, qui a reçu le surnom de "Wobblin 'Goblin" (gobelin chancelant) pour son apparence et son vol instable:

Réflexion de surface plane

Il a déjà été mentionné qu'un avion traversant le faisceau le réfléchira et se réfléchira bien. Et il a été dit que le temps d'observation sera très court, le lapin de réflexion courra et s'éloignera de l'antenne de réception encore plus vite que l'avion vole.

Mais il y a, il y a de tels avions qui tournent toujours à plat. Leur nom est lames. La lame tourne, l'angle sous lequel elle est tournée vers nous change tout le temps. Lors du retournement, l'angle sera nécessairement rectiligne. Pendant une fraction de seconde, mais il y aura immédiatement une fusée d'une autre lame, la troisième ... De plus, cet effet, comme un point lumineux, se manifeste dans une variété de directions. Mais les hélices et les hélicoptères ont des pales non seulement pour les hélices et les hélicoptères, il y a plus que suffisamment de pales pour les compresseurs et les turbines des moteurs à réaction.

Il n'y a rien à faire avec les hélicoptères et les hélicoptères, la furtivité est impossible (j'ai écrit sur le B-35 ci-dessus, une aile volante lisse, mais ...). Mais avec les moteurs à réaction, vous pouvez penser à quelque chose, ils sont petits (par rapport au rotor de l'hélicoptère).
Par exemple, vous pouvez créer un conduit en forme de S vers le moteur. En raison de la courbure du moteur (plus précisément, les pales du compresseur) seront «invisibles», le faisceau sera réfléchi d'un mur à l'autre et s'éteindra.



Vous pouvez simplement faire un très long conduit, puis les lames ne seront visibles que si elles sont vues strictement de face. Vous pouvez utiliser un appareil appelé bloqueur de radar. Volez dans la pommade - un tel conduit d'air fonctionne moins bien, l'efficacité du moteur diminue.

Il est particulièrement difficile de cacher les pales de la turbine à l'arrière de l'irradiation, vous ne pouvez pas faire grand-chose, les pertes dues à une buse trop longue ou incurvée seront très importantes. Cela aide un peu que dans les avions militaires, il existe souvent des moteurs avec une postcombustion, et sa structure interne en elle-même bloque froidement les pales:

Réflexion de la frontière

Il est temps de parler des propriétés des ondes radioélectriques. Le fait que des ondes plus ou moins longues soient réfléchies de l'avion, comme de l'ensemble, a déjà été écrit, mais avec des ondes courtes et centimétriques, ce n'est pas si simple. En omettant la physique complexe, on peut imaginer la frontière comme une antenne réémettrice. La réflexion peut être assez forte. Il est impossible d'éliminer complètement ce problème, alors que faire? Tout d'abord, ce serait bien d'avoir moins de bords du tout.
Par exemple, abandonner le stabilisateur (F-117), ainsi que les quilles (B-2):



Deuxièmement, il faut éviter la réflexion dans toutes les directions. De toute évidence, la meilleure réflexion, comme avec un avion, se produit lors de l'irradiation "dans le front", perpendiculaire au plan ou au bord. Cela signifie que l'avion a été détecté strictement dans une direction (et affiché brillamment au localisateur pendant une seconde, voire une fraction de seconde), il est nécessaire que tous les bords partent dans la même direction, soient parallèles les uns aux autres. Cela ne fonctionnera pas pour rendre toutes les lignes parallèles, mais vous pouvez les diviser en groupes afin qu'il y ait un petit nombre de directions à partir desquelles vous pouvez voir, mais de toutes les autres vous ne pouvez pas voir. C'est cette technique qui donne une apparence si caractéristique à la furtivité moderne. Ainsi, dans le Su-57 (T-50), les bords avant de l'aile sont parallèles aux bords avant du stabilisateur et les bords arrière sont parallèles les uns aux autres:



Mais non seulement les bords fonctionnent comme des réflecteurs. Les coutures, les joints des panneaux de revêtement - reflètent également. Pour affaiblir l'effet, la couture est «cassée» en parties, le choix de la longueur de ces parties ne convenant pas à la longueur d'onde attendue. De plus, ils essaient de rendre les composants de la couture parallèles aux bords de l'aile et du stabilisateur. Les joints s'avèrent avec des «clous de girofle». Ici, par exemple, le F-22. Vous voyez comment sont fabriqués les bords de la soute à bombes? Et le capot du châssis est également visible là-bas?



Une autre astuce consiste à réaliser une aile avec balayage inversé (S-37 / Su-47 Golden Eagle):



L'astuce ici est que lorsqu'elle est irradiée de l'avant, la réflexion du bord de l'aile tombe dans le fuselage et se cache derrière. L'aileron arrière est mieux vu, mais l'avion arrière est visible lorsqu'il s'envole déjà, ayant fait son travail. Oui, et les chances de se lancer dans la course après le démarrage sont beaucoup plus faibles que de tirer depuis l'hémisphère avant.

Des avantages aérodynamiques étaient également attendus pour le balayage inversé, ce qui n'est généralement pas le cas avec les mesures anti-radar. De plus, il y a eu plusieurs tentatives de construction d'un avion avec un balayage inversé, mais il n'a pas été possible de faire face à la divergence de l'aile (en vrillant, on pourrait même dire, en tournant l'aile par écoulement d'air). , , , , , , , , . , -29, .

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Je vous remercie

Remerciements

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

Mingun .

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