откроем википедию и глянем, что это такое. Стелс - это комплекс способов снижения заметности боевых машин в радиолокационном, инфракрасном и других областях спектра обнаружения посредством специально разработанных геометрических форм
и использования радиопоглощающих материалов и покрытий, что заметно уменьшает радиус обнаружения и тем самым повышает выживаемость боевой машины. Технологии снижения заметности являются самостоятельным разделом военно-научной дисциплины электронных средств противодействия, охватывают диапазон техники и технологий изготовления военной техники.

Многие помнят фильм Люди Икс где у них был стелс самолет, так вот я огорчу, такого варианта стелса нет.
В данной статье мы рассмотрим только радиолокационную заметность
её основные параметры и то как она влияет на летательный аппарат в целом, а самое главное, я попытаюсь это сделать простыми словами, чтобы даже те кто не погружен
в данную тематику смогли разобраться.

В радиолокационном диапазоне длин волн основной параметр, который определяет заметность аппарата (будь то беспилотник, самолёт, ракета и т.д) это эффективная поверхность рассеивания (ЭПР) данный параметр определяется по формуле:

Рисунок 1. Определение ЭПР
Рисунок 1. Определение ЭПР

R – расстояние от цели до радиолокационной станции; Es – отраженная  электромагнитная волна; Eo – падающая электромагнитная волна. Измеряется она либо в м2 либо в дБ

Рисунок 2 сравнение показателя от типа ЛА
Рисунок 2 сравнение показателя от типа ЛА

Теперь рассмотрим разницу значения ЭПР малозаметных истребителей и огромных бомбардировщиков. Разница в параметрах заметности достигает нескольких порядков.

Теперь должен был прийти в голову вопрос, а для чего её снижать? зачем? за что и тд...

Ответ очень прост, заметность летательного аппарата (ЛА), а точнее расстояние на котором его смогут обнаружить (распознать, селлектировать), напрямую влияет на его эффективность, то есть чем выше боевая эффективность ЛА, тем меньшее количество ЛА понадобится на выполнение той или иной миссии, а это в свою очередь сказывается на стоимости. Если говорить еще проще, то с более высоким показателем заметности (нет, ответственность не больше) будет более высокая вероятность того, что РЛС обнаружит ЛА и он будет сбит.
Данная зависимость наглядно вытекает из приближенной формулы оценки дальности обнаружения.


Теперь перейдем к более интересному как люди снижают ЭПР

Методы снижения ЭПР

Есть несколько вариантов снизить ЭПР ЛА их физический смысл заключается в том, чтобы когда радиолокационная станция (РЛС) излучила электро-магнитную волну (ЭМВ, волна) и она попала на поверхность ЛА - волна не должна вернуться назад на РЛС. Необходимо сделать так, чтобы волна либо отразилась в противоположном РЛС направлению либо рассеялась.
Рассмотрим несколько вариантов они НЕ универсальны и они напрямую зависят от условий в которых используется ЛА. Начнем.

  • Использовать малозаметную форму.

  • Применение радиопоглащающих материалов и покрытий.

  • Управление рассеиванием радиоволн.

Малозаметная форма


Если совсем кратко, то вот

Рисунок 3. В-2
Рисунок 3. В-2

Рассмотрим основные параметры малозаметной формы
Они обуславливаются следующим:

Заметность ЛА зависит от аэродинамической схемы, при выборе облика малозаметного ЛА необходимо ориентироваться на его отражающие формы. Значения ЭПР различных ЛА в зависимости от типа (облика) планера (рис.2) показывает, что оптимальная аэродинамическая схема ЛА с малой ЭПР – это летающие крыло.

Острые кромки аэродинамических поверхностей ЛА являются ребрами, на которых дифрагируют падающие лучи. В связи с этим в компоновке малозаметных ЛА должно быть минимизировано число направлений, по которым ориентированы отражающие кромки аэродинамических поверхностей. Все аэродинамические поверхности имеют одинаковую стреловидность (рис.4)

Рисунок 4. Параллельность кромок
Рисунок 4. Параллельность кромок

Вместе с тем, необходимо, что корпус ЛА форма которого образована плоскими поверхностями, ориентированных таким образом, чтобы отражение от них не совпадали с направлением локации (рис. 5);

Рисунок 5. а) Форма F-117 б) Форма В-2
Рисунок 5. а) Форма F-117 б) Форма В-2

ЭПР сильно зависит от компоновки самолета и, в частности, от внутренней формы каналов воздухозаборников (ВЗ), сопел, кабины, антенных отсеков различных бортовых РЛС (это отдельный геморрой), наличия или отсутствия подвесного оружия.
Наиболее существенный вклад в ЭПР ЛА вносит воздухозаборник двигателя.
Для снижение его ЭПР ВЗ делают S-образным и размещают его сверху корпуса ЛА
(в основном у беспилотников применяется данное решение)

Рисунок 6 S-образный воздухозаборник
Рисунок 6 S-образный воздухозаборник

на счет бортовой антены это отдельная история не хочу касаться данного вопроса.

Радипоглащающие материалы и покрытия (РПП/РПМ)

РПМ представляют класс материалов, применяемых в технологии снижения заметности для маскировки средств вооружения и военной техники от обнаружения радиолокационными средствами противника. Являются составной частью общего направления, связанного с разработкой средств и методов уменьшения демаскирующих признаков оружия и военной техники в основных физических полях. При взаимодействии электромагнитного излучения с РПМ происходят одновременные процессы поглощения, рассеяния (вследствие структурной и геометрической неоднородности материала) и интерференции радиоволн.

Различие между собственно материалами (РПМ) и покрытиями (РПП) до некоторой степени условно и предполагает, что первые входят в состав конструкции объекта,
а вторые — как правило, наносятся на его поверхности. Условность разделения связана
и с тем обстоятельством, что любой радиопоглощающий материал является не только материалом, но микроволновым устройством-поглотителем. Способность материала поглощать высокочастотное излучение зависит от его состава и структуры. РПМ и РПП не обеспечивают поглощения излучения любой частоты, напротив, материал определенного состава характеризуется лучшей поглощающей способностью при определенных частотах. Не существует универсального поглощающего материала, приспособленного для поглощения излучения радиолокационной станции (РЛС) во всем частотном диапазоне.

Существует распространенное заблуждение относительно того, что в результате применения РПМ объект становится невидимым для локаторов. В действительности, применение радиопоглощающих материалов способно лишь существенно снизить эффективную поверхность рассеяния объекта в конкретном диапазоне частот РЛС, что, однако не обеспечивает полную «невидимость» объекта при иных частотах излучения. РПМ являются лишь слагаемым обеспечения низкой заметности объекта.

Основные места применение РПП (РПМ) воздухозаборник ; антенны и антенные обтекатели; внешние подвески; фюзеляж; места сопряжения фюзеляжа с хвостовым оперением; киль; уголковые отражатели; крыло; оперение.

вроде универсальная штука, но при больших скоростях иначе говоря при интенсивном аэродинамическом нагреве, РПП (РПМ) не выдержит поэтому не ко всем типам аппаратов данное решение подходит.

Управление рассеянием радиоволн

Рассеяние радиоволн так же может происходить за счет изменения электрических свойств среды. В настоящее время известны два основных способа ионизации пространства, применяемых в интересах борьбы с радиоэлектронными системами.

  • Распыление и сжигание легкоионизируемых элементов (цезия, натрия)

  • Высотные ядерные взрывы

Ионизированный газ, это плазма, она обладает рядом параметров которые могут как поглатить так и отразить электромагнитную волну, данный метод основан на физическом принципе смысл его заключается в том, что плазма обладает некой концентрацией электронов, когда ЭМВ сталкивается с электронами они начинают совершать колебания с частотой равной частоте ЭМВ, затем электроны сталкиваются с нейтральными молекулами атомами и ионами и тем самым увеличивая их кинетическую энергию таким образом она переходит в тепловую энергию.

Ну и самый главные вывод, который можно сделать, что во всех ракурсах практически невозможно сделать идеальный малозаметный аппарат, он все равно где-то да будет светиться, а так тут перечислены основные методы по снижению РЛ заметности.

список литературы:

  • Вождаев В. В Характеристики радиолокационной заметности летательных аппаратов: монография 

  • Шустов Л. Н. Основы противодействия и радиотехнической разведки

Комментарии (27)


  1. mctMaks
    21.12.2021 15:11
    +13

    напоминает курсовую работу, курсе на 4 или 5. Посчитать, смоделировать и дать рекомендации по уменьшению ЭПР раза в 4 ... Эх, теория)

    Маловато для статьи будет, только настроился читать, а тут конец статьи.

    а как же прикрыть собственные антенны? даже если и работают пассивно, сама антенна запросто может увеличить ЭПР.

    а для кораблей? там ведь тоже стелс технологии пробуют применять, и решения весьма интересные и на первый взгляд странные, например, углы между поверхностью и корпусом корабля должны быть тупыми. Или борьба с антиподами в толще ...


    1. Gudzenko Автор
      21.12.2021 15:19

      Я написал, что антенн я не буду касаться, там свои проблемы, в зависимости от типа антенны разные методы.

      Вообще у меня диссер по данному направлению, ну а за комплимент с курсачем спасибо)


      1. mctMaks
        21.12.2021 16:23

        диссер по данному направлению

        тема благодатная, так как вариантов много в принципе то. взять те же метаматериалы, весьма занятная вещь в том числе и для стелса ведь) так что удачно защитится)

        комплимент с курсачем

        да как раз наткнулся на свой, аж настольгия по учебе пробила.


        1. Gudzenko Автор
          21.12.2021 16:28
          +1

          Не взять. У меня конкретно снижение плазмой, а также скорости высокие, материалов почти нет.

          Вообще я по фану статью написал, от нечего делать, не думал, что столько коментов будет))


          1. Bedal
            23.12.2021 10:41

            Вообще я по фану статью написал, от нечего делать, не думал, что столько коментов будет))
            Дадад, конечно :-D


    1. Wilderwein
      21.12.2021 16:11

      На счет антенн- если коротко, то у антенн делают отрицательный gain. Но это не проблема т.к. свое излучение "подкрашивается" модуляцией ,что позволяет получить недостающие dB с помощью корреляции например


      1. mctMaks
        21.12.2021 16:19

        ЕМНП, то для некоторых самолетов, у которых АФАР в носовой части, обтекатель делается радиопрозраным на время работы решетки, и радиополглащаемым (например за счет плазмы) в остальных случаях.

        Насчет усиления не помню, лекции уже давно выветрились)


        1. Gudzenko Автор
          21.12.2021 16:31
          +1

          Вообще АФАР под наклоном ставят, самое простое.

          На счёт плазмы с афар это конкретный гемор, но такие варианты есть.


  1. redneko
    21.12.2021 15:23
    +2

    Спасибо за статью, вспомнился родной ТУСУР со специальностью "Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования". Пожалуйста только вычитайте еще разок на предмет орфографии.


    1. Gudzenko Автор
      21.12.2021 15:25

      Да я сам уже нашёл ошибки, вечером поправлю)


    1. ASHcommander
      21.12.2021 17:02

      Ля, за ТУСУР уважение.


  1. Scratch
    21.12.2021 15:31

    А что там с комплексами "Струна-1" которым все эти ЭПР вообще пофигу?


    1. Gudzenko Автор
      21.12.2021 15:36

      я понял только, что всем все пофигу


    1. Wilderwein
      21.12.2021 16:08
      +2

      Если радар работает в диапазонах C/D то никакого поглощения и хитрого отражения не произойдет. Волны такой длинны будут отражаться как от сферы. Судя по всему Струна-1 это длинноволновый радар. Но дело в том что радары с такой частотой не способны точно определить нахождение цели. И наведение ракет по таким радарам не возможно. Батареи же ПВО работают в высокочастотных диапозонах и даже получив целеуказание затруднятся захватить цель


      1. jh7
        22.12.2021 10:35

        Обнаружение цели и наведение это разные задачи. Если, допустим, у комплекса зона поражения 200 км, то обнаружить цель до входа в зону поражения уже хорошо.


        1. Wilderwein
          22.12.2021 15:02

          Согласен, не плохо. Но после входа в зону поражения батарея ПВО будет все так же бессильна (если конечно не будет задействован оптический канал наведения)


  1. TVExpert
    21.12.2021 16:13
    +3

    (в основном у беспилотников применяется данное решение)

    Одобряет Йода магистр построение данное предложения :)

    Чем вызвано (на иллюстрации) то, что углы отражения на примере 117го очень разные ? (~ от 70 до 130).

    Стёкла в кабинах ведь тоже непростые ? :)

    Какое у вас личное мнение про версию, что работы Уфимцева были специально "подкинуты" американцам ? (и то, что "противоядие" было известно заранее).

    Отражение/рессеяние/поглощение, что в итоге приносит большую пользу ? (с точки зрения затраты/эффективность)
    Про "укрытие" (шасси/антенн/лопаток и т.п.) пока что оставим в сторонке...


    1. Gudzenko Автор
      21.12.2021 16:32
      -7

      Мне лень расписывать.


      1. ForestDog
        21.12.2021 18:50
        +4

        Правильно! Так всем и отвечайте :D


        1. Gudzenko Автор
          21.12.2021 18:59

          Ахахах))


          1. TVExpert
            22.12.2021 10:13

            То есть, следующий (запланированный) вопрос про линзу Люнеберга задавать смысла нет...

            P.S.
            Для тех кто интересуется, хороший материал ("просто о сложном") можно почитать тут:
            https://otrageniya.livejournal.com/1829843.html


    1. mctMaks
      21.12.2021 19:08
      +2

      Отражение/рессеяние/поглощение, что в итоге приносит большую пользу ? (с точки зрения затраты/эффективность)

      сильно зависит от частот, от которых надо "спрятаться". Рассматривать надо имеено комплекс, так как минус одной технологии перекрывается плюсом другой. насколько помню из лекции в ЛА 4+ и 5 поколения, применяют как раз комбинации из отражения (форма планер с минимумом выступающих частей, максим параллельных плоскостей и т.д) и поглощения за счет ЛКП.

      Поглотить - значит нагрется, а это повышает видимость в ИК диапазоне. Плюс поглощающие материалы наносят достаточно толстым слоем, они рыхлые по природе (вспомните любую безэховую камеру, там полготитель в виде "поролона" с пропиткой). То есть наносить такое покрытие сложно, дорого, ещё и на массу ЛА влияет. На лекции говорили, что B2 после одного - двух вылетов идет в цех на востановление покрытия.

      Отражать не всегда желательно, так как "подсвечить" может один источник, а собирать информацию в пассивном режиме несколько. вы ж по итогу не знает, что не отразите сигнал прям в приемник пассивного радара где-нибудь. Считаем что безопасных углов отражения нет. Но с другой стороны, отражение достигается формой фюзеляжа (параллельные максимально ровное плоскости, взять тот же СУ-27, у которого воздухозаборник как раз имеет прямоугольную форму). То есть достичь эффекта можно "дешевле" за счет формы, но тут аэродинамика имеет что сказать.

      Рассеивать это как отражать, но только во все стороны сразу. это опять же про покрытие внешее.

      p.s мы на вдвоем сидели 3 пары подряд и писали лекцию как раз по этой теме. пригодилось же ... )))


  1. Matshishkapeu
    21.12.2021 20:15
    +7

    >> Поглотить - значит нагрется, а это повышает видимость в ИК диапазоне.

    Вы серьезно рассматриваете нагрев самолёта радаром?

    Возьмём радар 59H6-E, у него потребляемая мощность 100 кВт. Это абсолютный предел тепловой мощности который он выдаст. Цели он ищет на расстоянии до 400 км куда из этой мощности дойдет малая часть широким лучом. Даже если она вся поглотится в краске, то она поглотится в детали с принудительным воздушным охлаждением на скорости потока около 250 метров в секунду, когда рядом работают два движка примерно на 50 МВт в сумме. Тащемта нагрев радаром это не совсем то, чего нужно опасаться в плане инфракрасной малозаметности летя на устройстве с мощностью примерно атомного ледокола или авианосца.


    1. mctMaks
      21.12.2021 23:07
      +1

      Вы серьезно рассматриваете нагрев самолёта радаром?

      Конечно нет) просто написал что физика процесса поглощения это перевод в тепло, банально? Да, не спорю. Но так запомнилось с курса). Название предмета не помню, а содержимое вот лезет. Магия


  1. Bedal
    22.12.2021 09:20
    +3

    Неплохо, но слабое раскрытие вопроса. Радиопоглощающие покрытия — не раскрыто. Форма — не раскрыто совсем, ни про уголковый отражатель, ни про яркую точку — ни слова. И про то, зачем делают именно плоские поверхности (апофеоз — F-117). Делают — и всё тут.
    Параллельность кромок — из той же оперы, сделать так, чтобы отражённый сигнал появлялся на принимающей антенне пусть и с высоким уровнем, но однократно и кратковременно.


    1. sim2q
      22.12.2021 17:44

      Да автор написал было, но тут позвонили, но удалить совсем уже было нельзя:)


      1. Bedal
        22.12.2021 18:25

        да, только и успел написать «они такие бывают»