В описаниях современных боевых самолетов «незаметность» — едва ли не самая значимая характеристика.
Важно и интересно.
Ниже под катом попытка описать историю и различные аспекты стелса.
Фоток будет довольно много, но не жалуйтесь, авиация прекрасна.
Итак, пойдем от 
до 
Рыцари без страха и упрека
Поначалу пилоты настолько гордились своей исключительностью, что им и в голову не приходило скрывать свое присутствие в воздухе.Напротив, как и в истории с Рихтгофеном, они пытались определиться яснее.
Но, как только авиация стала реальной угрозой и ее начали регулярно сбивать, выжившие герои озаботились секретностью.
С тех пор малозаметность всех типов: акустическая, оптическая, тепловая, радиоэлектронная постоянно совершенствуется.
Попробую, примерно следуя истории вопроса, кратко изложить основы и виды секретности.
К счастью, основы на удивление просты.
В отличие от реализации.
Не ходи и слушай заветные песни
Самолет издалека слышно по звуку двигателя и, конечно, этим воспользовались, причем вполне серьёзно.Для лучшего улавливания звука и особенно направления к нему использовались специальные устройства-концентраторы.
От маленького и мобильного: 
На огромные стационарные телефоны в Британии: 
В том или ином виде акустические пеленгаторы были во всех армиях, а потом они исчезли.
Самолеты стали намного шумнее и.
намного скрытнее.
Причина – скорость полета.
Сверхзвуковой самолет вообще невозможно услышать, пока он не пролетит мимо, а если он пролетит высоко и быстро, то звук долетит до нас, когда будет уже слишком поздно.
Даже дозвуковой, но быстрый самолет станет слышен, когда он будет уже слишком близко.
Кроме того, звукопеленгация не обеспечивала достаточной точности, особенно если самолетов было более одного.
Гораздо чаще самолет ищут в небе, конечно, в оптическом, инфракрасном и радиодиапазонах.
Рентгеновское и гамма-излучение мы не учитываем, они слишком быстро поглощаются воздухом и радиус действия слишком мал (очевидно, но вдруг кто-то спросит).
Ты лежишь на лужайке и тебя не видно
Оптическая малозаметность, в видимом диапазоне, давно используется и не только людьми.
Подобно рыбам, самолеты приобрели светлое брюхо и темную спину, как этот Як-3: 
То, что низ сделали синим, а верх чаще зеленым, на самом деле не так уж и важно.
Для низколетящей техники (штурмовики, вертолеты) такой подход сохранился и развился в искажающие изображение пятна.
Но для тех, кто летает выше, камуфляж не так важен, поэтому большинство боевых самолетов просто серые.
Ничего более серьезного на нынешнем техническом уровне сделать невозможно.
Как ни странно, существуют способы сделать объект принципиально невидимым в оптике.
Но по ряду причин до авиационного внедрения они вряд ли дойдут, поэтому перейдем к методам обнаружения и, конечно же, скрытности, за пределами видимого света.
Ей сразу показалось, что она чувствует и слышит этот мягкий, теплый дух.
Двигатель не только шумный, но и горячий, это надо только уметь видеть.
И нужно уметь скрывать свой пыл.
Проблемы с видимостью горячих деталей двигателя появились рано, в эпоху поршневых двигателей и начала ночных боевых вылетов.
Выхлопные трубы нагреваются до ярко-красного свечения, а выхлопные газы ночью светятся синим.
Довольно часто ночной бомбардировщик противника обнаруживался по свечению выхлопных труб и выхлопных труб.
Поэтому на самолетах, специально предназначенных для ночной эксплуатации, были заменены выпускные коллекторы и установлены теплозащитные экраны.
А вот к вопросу экранирования горячих частей и выхлопа серьезно подошли, конечно, после распространения ракет с ИК (тепловыми) головками самонаведения.
Например, для вертолетов стало обычным смешивать выхлопные газы с наружным воздухом.
Так сопло становится невидимым, и струя уже не такая горячая.
Ми-24 оснащен следующими экранно-вытяжными устройствами: 
Для самолетов ВУ вертолетного типа не подходят, поскольку именно горячая струя обеспечивает тягу.
Первый реактивный самолет ничего с этим поделать не мог — не хватало запаса тяги.
Со временем двигатели стали еще мощнее, но при этом они стали и двухконтурными, где выхлопные газы смешиваются с потоком относительно холодного воздуха из внешнего контура.
Но проблема не исчезла: степень двухконтурности и, соответственно, степень охлаждения ограничены скоростью полета.
Чем выше плановая скорость полета, тем ниже эффективная степень двухконтурности.
При работе двигателя на форсаже говорить об охлаждении жиклера нет смысла.
Есть и другие решения.
Можно изменить сечение струи, сделать ее плоской.
За счет большей площади поверхности такая струя быстрее остывает и быстрее рассеивается.
Вот, например, сопла Ф-22: 
Решение сложное и очень невыгодное с точки зрения тяги двигателя, поэтому применяется редко, можно сказать, на крайних устройствах.
«Вероятно, нет ничего более экстремального, чем F-117: 
Конечно, старый добрый способ перекрыть чем-нибудь самые горячие части не забыт. Например, у В-2 проявляется желание сделать самолет плоским и уменьшить его заметность снизу: 
Аналогичное решение планировалось и для YF-23 (конкурента F-22): 
При этом двигатель экранирован от радиоволн, так что не пора ли переходить к радиолокационной невидимости? Нет, подождите еще немного, есть еще УФ-диапазон.
Солнце, щурясь, лукаво смотрит
Обнаружение в ультрафиолетовом диапазоне отличается от других – цель не подсвечивается и не улавливается отражение, а наблюдается как тень на фоне светящегося ультрафиолетом неба.Например, таким свойством обладали головки самонаведения FIM-92 «Стингер».
Тем более спрятаться некуда, самолет уже выглядит черным пятном.
Приходится делать наоборот, светить ультрафиолетом, стрелять ловушками.
В общем, это непросто.
УФ наведение не подходит как самостоятельный метод прицеливания, но в сочетании с другими методами это очень неприятная вещь.
Не прячь глаза, я вижу тебя насквозь
Сколько бы вы ни перечисляли способы обнаружения и скрытности, ничто не сравнится с радаром по дальности и независимости от погодных условий.Отсюда важность, придаваемая радиолокационной скрытности.
Скажу сразу: есть локаторы, против которых маленькие хитрости не работают. Волны длиной [много] метров отражаются от самолета в целом, а какие детали его формы не слишком важны.
Еще за горизонтом они заметят, что «где-то что-то летит».
К несчастью для зенитчиков и к счастью для самолетов, эти локаторы пригодны только для обнаружения; прицелиться с их помощью будет невозможно; точность не та.
аналогия с автозвуком Твитеры и ВЧ-динамики должны быть направлены точно на слушателя, иначе смысла не будет. Среднечастотные динамики уже можно разместить просто в салоне.
Но даже если поставить в багажник низкочастотный сабвуфер, человек все равно услышит «бум-бум», но не сможет определить направление.
Бороться с локаторами начали практически сразу с началом их применения, выставив «щит» из разрезанной фольги.
Только за время войны американцы сбросили на Германию более сорока тысяч тонн фольги.
За один рейд было сброшено до 2,5 миллионов пачек по 2000 кассет в каждой.
Пять миллиардов! Длина одной полосы достигала 120 м, что соответствовало длине волны, используемой локатором.
Были и специальные самолеты, создававшие активные радиопомехи.
Действия, более чем масштабные, но весьма общие, «блокируют все».
Поэтому спрятать одиночный самолет колодцем сложно и дорого.
Для точного наведения на конкретный самолет подходят локаторы с более короткими длинами волн.
И роль начинают играть размеры, форма и свойства поверхностей самолета.
Короче говоря, мы добрались до главного.
Предшественники
На протяжении нескольких десятилетий перед конструкторами реактивных самолетов стояли задачи, более важные, чем радиостелзчивость: скорость, высота, маневренность.Они пытались обеспечить неожиданность появления за счет высокой скорости полета.
Например, Т-4 «сотка» должна была развивать скорость свыше 3000 км/ч: 
как у ХВ-70 Валькирия: 
Или на малой высоте, летая в режиме следования за поверхностью, как B-1B: 
Обратите внимание, что передние «крылья» В-1В небольшие, поэтому являются не стабилизатором всего самолета, а гасителями вибрации кабины пилота при полете у земли.
Самолеты, сами по себе незаметные для локаторов, существовали, что с удовольствием отмечалось, но особого развития своих свойств они пока не получили.
Наиболее отчетливо малозаметность была заметна (простите за каламбур) на самолетах с конструкцией «летающее крыло», например, так выглядит Авро «Вулкан» в сравнении с В-52: 
Для радаров «Вулкан» был виден не более, чем небольшой истребитель.
Один боец, любой.
А вот другое «летающее крыло», В-35, не обладало таким замечательным свойством, хотя на вид оно было еще более обтекаемым: 
Почему? Давайте посмотрим немного дальше.
А пока появился еще один предшественник, который уже обладал многими чертами настоящих людей-невидимок, ведь разведчику нужно быть скрытным.
Полюбуйтесь самым быстрым из бывших самолетов этой серии, SR-71: 
Отличие современного «настоящего стелса» от него состоит в том, что в годы его разработки (1960-е годы) было невозможно выполнить расчеты на современном уровне, а радиопоглощающие покрытия отсутствовали.
Однако при таких скоростях выживут немногие покрытия.
Итак, пришло время разобраться в составляющих секретности.
В самых общих чертах, конечно.
Невидимость в общих чертах
Чтобы уменьшить радиолокационную заметность, нужно сначала понять, почему именно это заметно; простого «луч отражается» недостаточно.Короче говоря, необходим серьезный научный вклад. Одно из первых серьезных исследований дифракции радиоволн, повлиявших на все последующие разработки, провел наш (а затем и американский) ученый Петр Уфимцев.
В 1962 году совершенно открыто его книгу опубликовало издательство «Советское радио».
Она, как и другие работы на эту тему, полна математики, но мы попробуем свести все к нескольким грубым упрощениям.
Схема отражений весьма сложна, но основные нарушители секретности известны:
- Угловой отражатель
- Яркая точка
- Отражение от плоской поверхности, стоящей поперек луча.
- Отражение от границы
Угловой отражатель
Угловой отражатель, он же рефлектор, хорошо известен всем по автомобилям, велосипедам, светоотражающей краске и так далее:
Суть проста, луч несколько раз отражается и возвращается туда, откуда был испущен:
Угловой отражатель идеально подходит для улучшения видимости.
И это не обязательно должна быть классическая коробка с зеркалами.
Его роль может сыграть любая яма, например, кабина пилота.
Фонарь самолета практически прозрачен для радиолучей, кабина - короб с металлическими стенками, почему бы не угловой отражатель? Короб закрывается, закрывая фонарь тонким слоем металла, который не мешает обзору пилота, но скрывает кабину от локатора.
Чаще всего используют покрытия прозрачных проводников типа оксида индия и олова, хотя иногда пишут о тонком слое золота.
Из-за таких покрытий фонари современных боевых самолетов в зависимости от освещения выглядят золотистыми, коричневатыми, серыми, фиолетовыми.
, вот пример F-16: 
Другой тип углового отражателя получен в «подмышках», образованных фюзеляжем и крылом.
С этим борются, помещая крыло внизу.
Обзорность сверху увеличивается, но это не так важно, как обзорность снизу.
Поэтому все самолеты-"стелсы" являются низкопланами.
Интегральная схема еще лучше, когда крыло плавно переходит в фюзеляж, как у Ту-160:
Заметно, что Ту-160, как и прародитель своей формы, В-1 (да, «законы аэродинамики», помню), не скрывается идеально; гондолы двигателей образуют светоотражающие углы.
Примером самолета с заявленной малозаметностью является МиГ-1,42 (1,44).
Но посмотрите – какая тут секретность? Ковшовые воздухозаборники, прорезь для слива пограничного слоя, зубец на стабилизаторе, выступающий под стабилизатор киль, выступающая механизация на нижней поверхности крыла: 
Яркая точка
Снова в темноту, снова берём фонарик и светим им на глобус.С какой бы стороны мы ни пришли, мы увидим светлое пятно в центре.
Как ни крути, на шаре всегда найдется место, перпендикулярное нашему лучу и отражающее его обратно к нам.
Это «светлое пятно».
Но, как и в случае с мячом, любая выпуклая поверхность может стать яркой точкой.
Эти выпуклости хуже плоскостей.
Плоскость также может отражаться точно назад, но только в том случае, если направление луча перпендикулярно плоскости.
Для летящего самолета это означает, что он лишь секунду ярко вспыхнет, а затем станет почти невидимым.
И выпуклость будет светиться не так ярко, а с любой стороны.
Простейший пример выпуклости — крыло.
В профиль он не плоский: 
Казалось бы, выход есть.
Плоские снизу профили не только известны, но и широко распространены.
Вот, например, всем известный Clark-Y: 
Верхняя арка выпуклая.
Не беда, верхнюю арку можно нарисовать ломаной линией.
Проблема, конечно, будет в аэродинамике; на таком крыле летать непросто.
Но пример такого самолета есть, это F-117, получивший за внешний вид и нестабильный полет прозвище «Wobblin' Goblin» (шаткий гоблин): 
Отражение от плоской поверхности
Уже говорилось, что плоскость, стоящая поперек луча, отразит его обратно, и отразит хорошо.И было сказано, что время наблюдения будет очень коротким, зайчик-отражатель убежит от приемной антенны даже быстрее, чем летит самолет. Но есть, есть самолеты, которые всегда разворачиваются плашмя.
Их имя - клинки.
Лезвие вращается, угол, под которым оно повернуто к нам, все время меняется.
При вращении угол обязательно окажется прямым.
На долю секунды, но тут же появится засветка от другого лезвия, третьего.
Причем этот эффект, похожий на яркую точку, проявляется с самых разных сторон.
Но лопасти есть не только у винтовых самолетов и вертолетов; компрессоры и турбины реактивных двигателей имеют лопаток более чем достаточно.
С вертолетами и винтовыми самолетами ничего не поделаешь; скрытность для них невозможна (выше писал про Б-35, плавное летающее крыло, но.
).
А с реактивными двигателями можно что-то придумать, они маленькие (относительно винта вертолета).
Например, можно сделать S-образный воздуховод к двигателю.
Из-за кривизны двигатель (точнее, лопатки компрессора) не будет виден; луч будет отражаться от стены к стене и затухать.
Можно просто сделать очень длинный воздуховод, тогда лопасти будут видны только при взгляде строго спереди.
Вы можете использовать устройство, называемое блокировщиком радаров.
Ложка дегтя в том, что такой воздуховод хуже работает и снижает КПД двигателя.
Особенно трудно спрятать за собой лопатки турбины от радиации; в общем, толку мало; потери из-за слишком длинного или кривого сопла будут очень большими.
Несколько помогает то, что военные самолеты часто имеют двигатели с форсажной камерой, а сама внутренняя конструкция сильно блокирует лопасти: 
Отражение от границы
Пришло время поговорить о волновых свойствах радиоволн.Уже писалось, что от самолета в целом отражаются более или менее длинные волны, но даже с короткими, сантиметровыми волнами, все не так просто.
Опуская сложную физику, мы можем представить границу как переизлучающую антенну.
Отражение может быть довольно сильным.
Полностью устранить эту неприятность невозможно, так что же делать? Прежде всего, было бы неплохо вообще иметь меньше ребер.
Например, отказавшись от стабилизатора (Ф-117), да и от килей тоже (Б-2): 
Во-вторых, нужно избегать отражений во всех направлениях.
Очевидно, что лучшее отражение, как и от плоскости, происходит при облучении «в лоб», перпендикулярно плоскости или краю.
Это означает, что для того, чтобы плоскость обнаруживалась строго с одного направления (и ярко отображалась на локаторе в течение секунды, а то и доли секунды), необходимо, чтобы все ребра шли в одном направлении и быть параллельны друг другу.
Не получится сделать все линии параллельными, но можно разделить их на группы так, чтобы было небольшое количество направлений, с которых можно видеть, а со всех остальных — нет. Именно этот прием придает столь характерный вид современным стелс-играм.
Так на Су-57 (Т-50) передние кромки крыла параллельны передним кромкам стабилизатора, а задние кромки параллельны друг другу: 
Но не только края работают как отражатели.
Швы и стыки панелей обшивки также отражают. Чтобы ослабить эффект, шов «разбивают» на куски, выбирая длину этих частей неудобную для предполагаемой длины волны.
Причем компоненты шва стараются сделать параллельными кромкам крыла и стабилизатора.
Получившиеся соединения – это «зубы».
Вот, например, F-22. Видите, как сделаны края бомбоотсека? Крышка шасси там тоже видна? 
Еще одна хитрость — сделать крыло прямой стреловидности (С-37/Су-47 «Беркут»):
Хитрость здесь в том, что при облучении спереди отражение от края крыла попадает в фюзеляж и прячется за ним.
Сзади такое крыло видно лучше, а сзади самолет виден тогда, когда он уже улетает, выполнив свое дело.
Да и шанс попасться при пуске гораздо ниже, чем при стрельбе с передней полусферы.
Ожидалось также, что стреловидность вперед будет иметь аэродинамические преимущества, которых вы обычно не получаете от мер по предотвращению локации.
Более того, было несколько попыток построить самолет с прямой стреловидностью, но справиться с расхождением крыла (скручиванием, можно даже сказать, поворотом крыла внутрь потоком воздуха) не удалось.
Новые материалы, углепластики, позволили решить эту проблему, хотя и дорогой ценой, но было обнаружено, что вихри, отрывающиеся от корневой части крыла, настолько портили устойчивость и управляемость, что дальнейшее развитие этой машины не было.
И не только здесь, американцы попробовали и обратную стреловидность на Х-29, с тем же результатом.
Знаменитая краска
Теперь о радиопоглощающем покрытии «черная краска»:
Покрытие достаточно толстое, очень дорогое и, как оказалось, не всегда прочное.
Это не просто краска, а целый хитрый комплекс.
В самом грубом описании в слое краски хаотично расположено множество мелких металлических иголок или светоотражающих стеклянных микрошариков с металлизированной поверхностью.
Они, конечно, отражают радиоволны.
Но они отражаются малыми порциями в разные стороны, друг на друга.
в результате радиоизлучение рассеивается и поглощается.
Сигнал, отраженный наружу, значительно уменьшается.
Взамен, конечно, есть и недостатки: такое покрытие много весит, под давлением воздуха, частиц пыли и капель воды быстро изнашивается, а то и отслаивается.
Цену даже не будем упоминать.
Как спрятать радар
Одну из проблем видимости создает собственный радар самолета.Даже если вы его выключите.
Как назло, его антенна специально создана для отражения.
Пусть вас не обманывает красивый обтекатель на носу - он прозрачен для радиоволн, а за ним.
, например, РЛС "Ураган-5": 
Старые локаторы с параболическими антеннами могли «видеть» только в одном направлении, и их поворачивали в сторону обзора.
В выключенном состоянии тарелка останавливалась повернутой вверх, чтобы не давать сильного отражения при облучении спереди и снизу.
Ладно, это старомодная «тарелка», но даже более новым самолетам есть чем похвастаться в лучах вражеского радара, например, плоская тарелка фар.
PAR это Фазированная антенная решетка.
Бывают движущиеся фары, фиксированные, пассивные, активные и цифровые.
но это совсем другая, обширная тема.
На иллюстрации РЛС «Жук-М» на МиГ-29: 
Плоские фазированные антенны с электронным сканированием могут «смотреть вбок», не вращаясь физически.
Конечно, мы избавились от дорогих, тяжелых и ненадежных поворотных систем.
Чтобы избежать сильного отражения при облучении спереди, тарелку устанавливают слегка вверх, хотя это снижает возможность наблюдения в нижней полусфере.
Вы видите склон?
Есть и более экзотические способы.
Например, недавно СМИ подняли шум о плазменном облаке, за которым якобы умеют прятаться самолеты.
Конечно, смешно, плазму просто сдует, и даже ядерный реактор на борту не поможет генерировать ее в таких объемах.
Но, тем не менее, используется плазма.
Если заполнить объем внутри радиопрозрачного обтекателя легкоионизируемым газом и ионизировать его (превратить в плазму) при выключенной РЛС, то самолет в радиоконтуре приобретет красивый, острый и плохо отражающий нос.
Если вам нужно включить свой локатор, плазму можно погасить за долю секунды, просто проветрив объем.
Печальный вывод
Я все еще любитель, хоть и широкий.Несколько серьезнее и подробнее (чего, возможно, ожидали от меня некоторые читатели) можно прочитать в статье «На пути к пятому и шестому поколениям»: paralay.iboards.ru/viewtopic.phpЭf=5&t=138 Но, увы, оригинальный сайт Паралайя полностью исчез, а на новом тоже проблемы с этой статьей.
Стелс есть стелс! Обновление: дорогой курец дал работоспособную ссылку на статью.
s92025sm.beget.tech/stat.html Спасибо.
Благодарности
Спасибо О.Елукое, Тарасву, птг.
Мартынову, Old_dancer, АКнязеву за стилистические и, особенно, фактические комментарии.
Особая благодарность Мингун за указание на ошибки при публикации.
Не могу не выразить свою благодарность Франциску Первому, А.
С.
Пушкин, Н.
Успенский, Ф.
И.
Гримберг, В.
С.
Минаев, А.
Т.
Рысбекову за любезное предоставление текстов заголовков.
Теги: #Популярная наука #авиация
-
Microsoft Запустила Msn Россия
19 Oct, 24 -
Вставьте, Потяните, Встряхните
19 Oct, 24 -
Введение В Sencha Touch 1.0
19 Oct, 24
