Quem não escondeu - não tenho culpa (história de sigilo na aviação)

Nas descrições dos modernos aviões de combate, "imperceptível" é quase a característica mais significativa. Importante e interessante. Sob o corte, uma tentativa de descrever a história e vários aspectos do sigilo. Haverá muitas fotos, mas não reclame, a aviação é linda.
Então, vamos de



antes

Cavaleiros sem medo e censura

Inicialmente, os pilotos estavam tão orgulhosos de sua excepcionalidade que nunca lhes ocorreu esconder sua presença no ar. Pelo contrário, como na história de Richthofen, eles tentaram se identificar claramente.



Mas, assim que a aviação se tornou uma ameaça real e começou a ser abatida regularmente, os heróis sobreviventes ficaram preocupados com o sigilo. Desde então, todos os tipos de furtividade: acústico, óptico, térmico, rádio, foram aprimorados continuamente.

Vou tentar, seguindo aproximadamente o histórico da questão, descrever brevemente os conceitos básicos e os tipos de sigilo. Felizmente, eles, o básico, são surpreendentemente simples. Em contraste com a implementação.

Não escute as músicas mais queridas

A aeronave pode ser ouvida de longe pelo som do motor e, é claro, foi usada com muita seriedade. Para capturar melhor o som e principalmente a direção, usamos dispositivos de hub especiais. De pequeno e móvel:



Para enorme papelaria na Grã-Bretanha:


De uma forma ou de outra, localizadores acústicos de direção estavam em todos os exércitos e depois desapareceram. A aeronave ficou muito mais barulhenta e ... muito mais secreta. O motivo é a velocidade do voo.

Um avião supersônico não é ouvido até que ele passe e, se voa alto e rápido, o som chega até nós quando é tarde demais. Mesmo subsônico, mas rápido, o avião será ouvido quando já estiver muito perto. Além disso, a descoberta da direção sonora não forneceu precisão suficiente, especialmente se a aeronave não estivesse sozinha.

Com muito mais frequência, o avião no céu é procurado, é claro, nas faixas óptica, infravermelha e de rádio. Não consideramos raios-x e radiação gama, eles são absorvidos muito rapidamente pelo ar e o alcance é muito pequeno (obviamente, mas de repente alguém pergunta).

Você está deitado no gramado e não é visível

O disfarce óptico, na faixa visível, é usado há muito tempo, e não apenas pelas pessoas.



Como peixes, os aviões adquiriram um abdômen leve e um dorso escuro, como este Yak-3:



O fato de o fundo ser feito exatamente azul e o topo mais frequentemente verde - na verdade não é tão importante. Para máquinas que voam baixo (aeronaves de ataque, helicópteros), essa abordagem foi preservada e desenvolvida para deformar pontos de imagem. Mas para quem voa mais alto, a coloração da camuflagem não é tão importante, portanto a maioria dos aviões de combate é apenas cinza.

Não é realista fazer algo mais sério no nível técnico moderno. Curiosamente, existem maneiras de tornar um objeto fundamentalmente invisível na óptica. Mas, por muitas razões, é improvável que eles cheguem à implementação da aviação, então vamos aos métodos de detecção e, é claro, furtividade, longe da luz visível.

Ela imediatamente pensou que estava sentindo, ouvindo esse espírito suave e quente

O motor não é apenas barulhento, mas também quente, você só precisa ver. E você precisa ser capaz de esconder o ardor dele.

Os problemas de visibilidade das partes quentes do motor apareceram cedo, na era dos motores de pistão e no início das operações noturnas. Os tubos de escape aquecem até um brilho vermelho intenso e os gases de escape brilham em azul à noite. Muitas vezes, um bombardeiro noturno inimigo era detectado pelo brilho dos tubos de escape e de escape. Portanto, para aviões especialmente projetados para o trabalho noturno, os coletores de escape foram trocados e os protetores térmicos foram instalados.

Mas, falando sério, a questão de proteger as partes quentes e o escapamento foi tratada, é claro, após a proliferação de mísseis com cabeças de retorno IR (térmicas).



Para helicópteros, por exemplo, tornou-se comum misturar escapamentos com ar externo. Assim, o bico fica invisível e o fluxo não está mais tão quente. O Mi-24 está equipado com esses dispositivos de exaustão de tela:



As EVUs do tipo helicóptero não são adequadas para aeronaves, porque é o fluxo quente que dá impulso. O primeiro avião a jato não conseguiu fazer nada a respeito - não havia estoque suficiente de empuxo.

Com o tempo, os motores se tornaram ainda mais potentes, mas também se tornaram de circuito duplo, onde os gases de escape se misturam com o fluxo de ar relativamente frio do circuito externo.



Mas o problema não desapareceu: a velocidade de vôo limita o grau de desvio e, consequentemente, o grau de resfriamento. Quanto maior a velocidade de vôo planejada, menor a taxa de desvio efetivo. Quando o motor é operado no pós-combustor, não faz sentido falar sobre o resfriamento a jato.

Existem outras soluções. Você pode alterar a seção transversal do jato, torná-lo plano. Devido à superfície maior, esse jato resfria mais rapidamente e se dissipa mais rapidamente. Aqui, por exemplo, os bicos F-22:



A solução é complexa e muito desvantajosa em termos de tração do motor; portanto, raramente é usada em dispositivos extremos. F-117 mais extremo, provavelmente já não está em lugar nenhum:



Obviamente, a boa e velha maneira de bloquear as partes mais quentes com algo também não é esquecida. Por exemplo, o B-2 também mostra um desejo de tornar o jato plano e reduzir sua visibilidade por baixo:



Uma solução semelhante foi planejada para o YF-23 (concorrente F-22):



Ao mesmo tempo, o motor está protegido contra ondas de rádio, então é hora de mudar para discrição para radares? Não, espere um pouco, também há a faixa UV.

O sol, apertando os olhos, parece maliciosamente

A detecção na faixa ultravioleta difere das outras - o alvo não é iluminado e capta reflexões, mas é observado como uma sombra no fundo do céu brilhando com a luz ultravioleta. Esta propriedade foi possuída, por exemplo, pelos chefes de direção do FIM-92 "Stinger"



Não há outro lugar para se esconder - em nenhum lugar o avião parece uma mancha preta. Você tem que fazer o oposto, brilhar com luzes UV, disparar armadilhas. Em geral, não é fácil. Como um método independente de mira, a orientação por UV não é adequada, mas em combinação com outros métodos é uma coisa muito desagradável.

Não esconda seus olhos, eu vejo através de todos vocês

Não importa como você lista os métodos de detecção e furtividade, nada se compara em termos de alcance e independência das condições climáticas com um radar. Daí a importância atribuída ao discrição do radar.

Devo dizer imediatamente: existem localizadores contra os quais pequenos truques não funcionam. Ondas [muitos] metros de comprimento são refletidas no plano como um todo, e que detalhes existem em sua forma não são muito importantes. Mesmo além do horizonte, eles perceberão que "em algum lugar, algo voa". Infelizmente para os artilheiros antiaéreos e, felizmente, para os aviões, esses localizadores são adequados apenas para detecção, mirar com eles não funcionará, a precisão não é a mesma.


A briga com os localizadores começou quase imediatamente no início de sua aplicação, expondo o "escudo" da folha cortada. Durante a guerra, apenas os americanos jogaram mais de quarenta mil toneladas de papel alumínio sobre a Alemanha. Em um ataque, até 2,5 milhões de pacotes de 2000 fitas em cada um foram descartados. Cinco bilhões! O comprimento de uma faixa atingiu 120 m, respectivamente, o comprimento de onda usado pelo localizador. Havia aeronaves especiais dirigindo a interferência de rádio ativa. Ações, mais do que em larga escala, mas muito gerais, "bloqueiam tudo". Porque é bom se esconder, então um único avião é difícil e caro.

Localizadores com comprimento de onda menor são adequados para uma mira precisa em uma aeronave específica. E o tamanho, a forma e as propriedades das superfícies da aeronave começam a desempenhar um papel. Em suma, chegamos ao ponto principal.

Predecessores

Por várias décadas, os projetistas de aviões a jato enfrentaram tarefas e, mais importante, ocultação de rádio: velocidade, altitude, manobrabilidade ... Eles tentaram proporcionar aparência inesperada com alta velocidade de vôo. Por exemplo, o "cem" T-4 deveria fornecer mais de 3000 km / h:



como a Valquíria XB-70:



Ou vôo de baixa altitude no modo de envolver a superfície, como V-1V:



Observe que as “asas” dianteiras do B-1B são pequenas, porque não é um estabilizador para toda a aeronave, mas os amortecedores do tremor da cabine do piloto ao voar perto do solo.

Existiam aeronaves, por si mesmas discretas para os localizadores, o que era notado com prazer, mas, por enquanto, elas não receberam um desenvolvimento especial.
O mais notável foi a falta de visibilidade (perdão por trocadilhos) para aeronaves com o padrão de “asa voadora”, por exemplo, é assim que o Avro “Vulcan” se parece em comparação com o B-52:



Para os radares, o vulcano não era mais perceptível que um pequeno caça. Um lutador, qualquer.



Mas outra "asa voadora", o B-35, não possuía uma propriedade tão maravilhosa, embora fosse ainda mais elegante:



Porque Vamos analisar um pouco mais. Enquanto isso, outro antecessor, que já possuía muitas características desses invisíveis, porque o batedor precisa ser reservado. Admire, o mais rápido dos primeiros na série de aeronaves, SR-71:



A diferença entre o moderno "sigilo real" dele é que, nos anos de seu desenvolvimento (década de 1960), era impossível realizar cálculos em um nível moderno, e não havia revestimentos absorventes de radar. No entanto, nessas velocidades, pouca cobertura sobreviverá.

Então, é hora de descobrir os componentes da furtividade. Nos termos mais gerais, é claro.

Invisibilidade traços largos

Para reduzir a visibilidade do radar, primeiro você precisa descobrir por que ele é perceptível, um simples "raio refletido" não é suficiente. Em suma, é necessária uma séria contribuição científica. Um dos primeiros estudos sérios da difração de ondas de rádio, que influenciou todo o desenvolvimento subsequente, foi realizado pelo nosso cientista (e então americano), Peter Ufimtsev. Em 1962, abertamente, seu livro foi publicado na Editora Soviética de Rádio. Ela, como outros trabalhos sobre esse assunto, está cheia de matemática, mas tentaremos reduzir tudo a algumas simplificações grosseiras.

A imagem das reflexões é muito complexa, mas os principais violadores da furtividade são conhecidos:

• Refletor de canto
• Ponto brilhante
• Reflexão de uma superfície plana através do feixe.
• Reflexão da fronteira

Refletor de canto

Um refletor de canto, também um refletor, é familiar a todos por carros, bicicletas, tinta refletiva e assim por diante:



A linha inferior é simples, o feixe é refletido várias vezes e volta para onde foi emitido:



O refletor de canto é ideal para aumentar a visibilidade. E não é necessário que seja uma caixa de espelhos clássica. Qualquer poço, por exemplo, a cabine de um piloto, pode desempenhar seu papel. A lanterna da aeronave para feixes de rádio é quase transparente, a cabine é uma caixa com paredes de metal, por que não um refletor de canto?

A caixa está fechada, cobrindo a lanterna com uma fina camada de metal, que não interfere no relógio do piloto, mas oculta a cabine do localizador. Na maioria das vezes, revestimentos feitos de condutores transparentes, como óxido de índio e estanho, são usados, embora às vezes escrevam sobre uma fina camada de ouro. Devido a esses revestimentos, as lanternas dos modernos aviões de combate, dependendo da iluminação, ficam douradas, marrons, cinzas, roxas ..., aqui está um exemplo do F-16:



Outro tipo de refletor de canto é obtido nas “axilas” formadas pela fuselagem e asa.

Eles lutam com isso colocando a asa abaixo. A visibilidade de cima está aumentando, mas isso não é tão importante quanto a visibilidade de baixo. Portanto, todo o "discrição" - low-winged. Ainda melhor é o circuito integrado, quando a asa entra suavemente na fuselagem, como o Tu-160:



É notável que o Tu-160, como seu ancestral de sua forma, o B-1 (sim, as "leis da aerodinâmica", eu me lembro), não está idealmente oculto, as nacelas do motor formam cantos reflexivos.



Um exemplo de aeronave com furtividade declarada pode servir como Mig-1.42 (1.44). Mas veja - que segredo existe? Entrada de ar na caçamba, um espaço para drenar a camada limite, um dente no estabilizador, uma quilha, estendida sob o estabilizador, projetando a mecanização na superfície inferior da asa:

Ponto brilhante

Novamente no escuro, pegue novamente uma lanterna e brilhe no mundo. Qualquer que seja o caminho, veremos um ponto brilhante no centro.



Goste ou não, sempre haverá um lugar na bola que é perpendicular ao nosso raio e o reflete de volta para nós. Este é o "ponto positivo".

Mas que bola, um ponto brilhante pode fornecer qualquer superfície convexa. Essa convexidade é pior que os aviões. Um plano também pode refletir exatamente para trás, mas apenas se a direção do feixe for perpendicular ao plano. Para um avião voador, isso significa que ele pisca apenas por um segundo e depois fica quase invisível. E a protuberância não brilha tanto, mas de qualquer direção.

O exemplo mais simples de uma protuberância é uma asa. Não é plana no perfil:



Parece haver uma saída. Os perfis planos abaixo não são apenas conhecidos, mas também generalizados. Por exemplo, o conhecido Clark-Y:



O arco superior é convexo ... Não importa, você pode desenhar o arco superior com uma linha tracejada. O problema, é claro, será com a aerodinâmica, não é fácil voar em uma asa. Mas há um exemplo de tal aeronave, este é o F-117, que recebeu o apelido de "Wobblin 'Goblin" (duende impressionante) por sua aparência e vôo instável:

Reflexão de superfície plana

Já foi mencionado que um avião através do feixe o refletirá de volta e refletirá bem. E foi dito que o tempo de observação será muito curto, o coelho de reflexão irá correr e fugir da antena receptora ainda mais rápido do que o avião voa.

Mas existem tais aviões que sempre ficam lisos. O nome deles é lâminas. A lâmina gira, o ângulo em que é girada para nós muda o tempo todo. Durante a recuperação, o ângulo será necessariamente reto. Por uma fração de segundo, mas haverá imediatamente um reflexo de outra lâmina, a terceira ... Além disso, esse efeito, como um ponto brilhante, se manifesta de várias direções. Mas as hélices e helicópteros possuem pás, não apenas para hélices e helicópteros; existem pás mais do que suficientes para compressores e turbinas de motores a jato.

Não há nada a ser feito com helicópteros e helicópteros, o discrição é impossível para eles (escrevi sobre o B-35 acima, uma asa voadora suave, mas ...). Mas com os motores a jato, você pode pensar em algo, eles são pequenos (em relação ao rotor do helicóptero).
Por exemplo, você pode fazer um duto em forma de S para o motor. Devido à curvatura do motor (mais precisamente, as pás do compressor) serão "invisíveis", o feixe será refletido de parede a parede e desaparecerá.



Você pode simplesmente fazer um duto muito longo, então as lâminas serão visíveis somente quando vistas estritamente de frente. Você pode usar um dispositivo chamado bloqueador de radar. Voe com a pomada - esse duto de ar funciona pior, a eficiência do motor diminui.

É especialmente difícil esconder as pás da turbina na parte de trás da irradiação, não há muito o que fazer, as perdas devido a um bico muito longo ou curvo serão muito grandes. De alguma forma, ajuda em aeronaves militares muitas vezes existirem motores com um pós-combustor e sua estrutura interna por si só bloqueia friamente as pás:

Reflexão da fronteira

É hora de falar sobre as propriedades das ondas de rádio. O fato de que ondas mais ou menos longas são refletidas no plano, como no todo, já foi escrito, mas com ondas curtas e centímetros, não é tão simples. Omitindo a física complexa, pode-se imaginar o limite como uma antena reemitente. O reflexo pode ser bastante forte. É impossível eliminar completamente esse problema, então o que fazer? Antes de tudo, seria bom ter menos arestas.
Por exemplo, abandonando o estabilizador (F-117) e também das quilhas (B-2):



Em segundo lugar, é necessário evitar a reflexão em todas as direções. Obviamente, a melhor reflexão, como no plano, ocorre quando irradiamos "na testa", perpendicular ao plano ou à borda. Isso significa que o avião foi detectado estritamente de uma direção (e exibido de forma brilhante no localizador por um segundo ou até uma fração de segundo); é necessário que todas as arestas sigam na mesma direção, sejam paralelas umas às outras. Não funcionará para tornar todas as linhas paralelas, mas você pode dividi-las em grupos para que haja um pequeno número de direções a partir das quais você possa ver, mas de todas as outras que não puder ver. É essa técnica que dá uma aparência tão característica à furtividade moderna. Portanto, no Su-57 (T-50), as bordas dianteiras da asa são paralelas às bordas dianteiras do estabilizador e as bordas traseiras são paralelas uma à outra:



Mas não apenas as bordas funcionam como refletores. As costuras, as juntas dos painéis de revestimento - também refletem. Para enfraquecer o efeito, a costura é “quebrada” em partes, escolhendo o comprimento dessas partes inconveniente para o comprimento de onda esperado. Além disso, eles tentam tornar os componentes da costura paralelos às bordas da asa e do estabilizador. As juntas resultam em "cravo". Aqui, por exemplo, o F-22. Veja como são feitas as bordas do compartimento da bomba? E a tampa do chassi também é visível lá?



Outro truque é fazer uma asa com varredura reversa (S-37 / Su-47 Golden Eagle):



O truque aqui é que, quando irradiado pela frente, o reflexo da borda da asa cai na fuselagem e se esconde atrás dela. A asa traseira pode ser vista melhor, mas o avião traseiro é visível quando já está voando, tendo feito seu trabalho. Sim, e a chance de entrar na corrida após a partida é muito menor do que atirar no hemisfério frontal.

Também eram esperadas vantagens aerodinâmicas para a varredura reversa, o que geralmente não é o caso com medidas anti-radar. Além disso, houve várias tentativas de construir uma aeronave com uma varredura reversa, mas não foi possível lidar com a divergência da asa (girando, você poderia até dizer, girando a asa pelo fluxo de ar).Novos materiais, plásticos de carbono, permitiram resolver esse problema, embora a um custo elevado, mas verificou-se que os vórtices provenientes da raiz da asa estragam tanto a estabilidade e a controlabilidade que esta máquina não teve continuidade. E não apenas aqui, os americanos também tentaram a reversão no X-29, com o mesmo resultado.

Pintura famosa

Agora, sobre o revestimento absorvente de radar, “tinta preta”:



o revestimento é bastante espesso, muito caro e, como se viu, nem sempre é resistente. Isso não é apenas tinta, mas todo um complexo complicado. Na descrição mais aproximada, muitas pequenas agulhas de metal ou contas de vidro refletivas com uma superfície metalizada estão localizadas aleatoriamente na camada de tinta. Eles, é claro, refletem ondas de rádio. Mas eles refletem em pequenas porções em várias direções, uns contra os outros ... como resultado, a emissão de rádio é dispersa, absorvida. O sinal refletido para fora é reduzido significativamente.



Em troca, é claro, as deficiências são adquiridas: esse revestimento pesa muito, sob a pressão do ar, partículas de poeira e gotículas de água que rapidamente se desgasta, ou mesmo descasca. Nem mencionaremos o preço.

Como ocultar o radar

Um dos problemas de visibilidade é criado por seu próprio radar de aeronave. Mesmo se você desligá-lo. Por sorte, sua antena é feita especialmente para refletir. Deixe o cone do nariz bonito não enganar - ele é transparente para as ondas de rádio e, depois dele ..., por exemplo, radar "Hurricane-5:":



localizadores antigos com placas parabólicas poderiam "ver" em apenas uma direção e foram revistos. No estado desligado, a placa parou virada para cima para que, quando irradiada, a frente e a parte inferior não refletissem muito.

Ok, este é um "prato" antiquado, mas os aviões mais novos também têm algo a mostrar nos raios de um localizador inimigo, por exemplo, um farol plano.


Na ilustração do radar Zhuk-M no MiG-29:



antenas de fases planas com varredura eletrônica podem "olhar de lado" sem rotação física. Obviamente, eles se livraram de caros, pesados ​​e reduziram a confiabilidade dos sistemas de torneamento. Para evitar uma forte reflexão quando irradiada pela frente, a placa é montada girada levemente para cima, embora isso reduz as possibilidades de observação no hemisfério inferior. Veja a encosta?



Existem maneiras e mais exóticas. Por exemplo, há pouco tempo a mídia fez um barulho sobre a nuvem de plasma, atrás da qual os aviões supostamente sabem como se esconder. Claro, é engraçado, o plasma simplesmente explodirá, e mesmo um reator nuclear a bordo não ajudará a gerá-lo em tais volumes. Mas, no entanto, o plasma é usado. Se você preencher o volume dentro da carenagem radiotransparente com gás facilmente ionizado e o ionizar (transformá-lo em plasma) quando o localizador é desligado, o avião adquire um nariz bonito, nítido e pouco refletivo nos contornos do rádio. Se você precisar ligar o localizador, pode extinguir o plasma em frações de segundo, simplesmente ventilando o volume.

Triste conclusão

Eu ainda sou um amador, embora com um perfil amplo. Um pouco mais sério e detalhado (o que alguns leitores podem esperar de mim) pode ser encontrado no artigo “Rumo à quinta e sexta geração”:
paralay.iboards.ru/viewtopic.php?f=5&t=138
Mas, infelizmente, o site original Paralaya desapareceu completamente, e o novo também está tendo problemas com este artigo. Sigilo é sigilo!
Upd: respeitado kurec deu um link que funcionou bem ao artigo.
s92025sm.beget.tech/stat.html
Obrigada

Agradecimentos

Agradecimentos a OIelukoe, Tarasv, ptg.Martynov, Old_dancer, AKnyazev pelo estilo e, principalmente, pelos comentários factuais.

Agradecimentos especiais a Mingun por apontar erros de publicação.

Não posso deixar de agradecer a Francis the First, A.S. Pushkin, E.N. Uspensky, F.I. Grimberg, V.S. Minaev, A.T. Rysbekov pelos textos gentilmente fornecidos para os títulos.