Stealth-teknik

F-117 Nighthawk
F-22 Raptor
T-50

Begreppet smygteknologi innefattar alla tekniker som gör det svårt att lokalisera ett flygplan , vattenfarkost eller landfordon . Detta görs genom att minska utsläppen som emitteras eller reflekteras av objektet som ska lokaliseras . När det gäller flygplan och ytfordon som fartyg hänvisar termen huvudsakligen till de tekniker som är avsedda att göra det svårt att lokalisera med hjälp av radar utan att objektet som ska lokaliseras själv måste avge störningssignaler . Stealth-tekniker används främst inom militärsektorn . Här tillämpades dessa tekniker för flygplan som stealth-flygplan och stealth-helikoptrar samt ytfartyg som stealth-fartyg och undervattensfordon såsom ubåtar . På grund av populärvetenskaplig litteratur har anglicismerna stealth (tyska: Heimlichkeit) eller stealth-teknik blivit vanliga för stealth-tekniker . Förutom åtgärder på fastigheten i sig är implementeringsplanering också mycket viktig för att dra nytta av de ofta riktningsberoende kamouflagegenskaperna.

historia

Början

Världens första radarenhet med en fasad antenn var den tyska Mammut-radaren

Sedan början av radarutvecklingen före andra världskriget har det också gjorts försök och forskningsarbete i syfte att skydda mot denna lokaliseringsmetod. Det första radarabsorberande materialet (RAM) utvecklades och patenterades i Nederländerna 1936. Detta var en absorberare runt 2 GHz som använde koldamm och titanoxid . När radartekniken blev utbredd under andra världskriget (Tyskland: Radar Würzburg ; Storbritannien grundade Chain Home ) intensifierades också forskning om absorberande material, särskilt i Tyskland och USA.

Ett material som utvecklades av de allierade vid den tiden var Salisbury-skärmen . Detta RAM-minne användes också i tidiga anekoiska rum. Det var också jämförbar utveckling i Tyskland. För att öka bandbredden valdes flerskiktsstrukturer, Jaumann- absorberaren. Snorkelhuvudena i de tyska ubåtarna i klass XXI belades till exempel med en radarreflektionsreducerande gummiliknande beläggning.

Materialet i denna beläggning, som utvecklades under projektnamnet "Chimney sweep" av Johannes Jaumann tillsammans med IG Farben från 1943 och var redo att användas våren 1944, bestod av en sekvens av ledande skikt vars konduktivitet ökar från utsidan inåt till snorkelns metallvägg. De enskilda skikten separeras från varandra genom dielektriska stödskikt med en mycket låg dielektrisk konstant . En impingande radarvåg absorberas mer och mer av denna hud ju djupare den tränger in. I idealfallet omvandlas vågens energi fullständigt till värme. På grund av flerskiktsstrukturen är Jaumann-absorberaren mer oberoende av frekvens och infallsvinkel.

Radarvågorna slukas upp som i ett träsk - det är därför som denna egenskap också kallades lokaliseringsmyr. Andra namn är "elektrisk sump", konduktans - eller radarsump. En liknande verkningsprincip som vid beläggningens konstruktion finns i vågsumpen .

Efter kriget glömdes ursprungligen sådana begrepp. Den radar och elektroniska motåtgärder var mer kraftfull. Som skyddsåtgärd var fokus på den ständigt ökande hastigheten och den maximala höjden på militära flygplan .

Utveckling av grunderna

Lockheed U-2 ovanför molnen
Lockheed SR-71 med D-21 drönare

Eftersom bombplan som Boeing B-52 kunde placeras med radar på allt större avstånd och luftfartygsmissiler och luftburna radarer blev mer och mer kraftfulla, vilket minskade effektiviteten av fiendens radarplats blev viktigare. Förutom kraftfullare elektroniska mot- och övervakningsåtgärder utvecklades McDonnell ADM-20- drönaren också för att simulera en B-52 till den motsatta radaroperatören. Drönaren har samma radartvärsnitt , även om den är mycket mindre än en B-52 . Denna utveckling visade att radartvärsnittet för ett mål inte behöver bero på flygplanets storlek.

1960 lanserade USAF det första smygteknologiprogrammet. Den radartvärsnittet hos ett Ryan BQM-34A Firebee surr har reducerats genom att avskärma luftintaget av motorer, radarabsorberande material på flygkroppen och en särskild anti-radar färg.

Medan stridsflygplan började korsa fiendens territorium i låg höjd för att använda naturliga hinder för att kamouflera mot fiendens sensorer var det inte möjligt för spionplan. I fallet med exempelvis Lockheed U-2 "Dragon Lady" försökte man undvika en eventuell defensiv eld genom att flyga så högt som möjligt. Efter att konceptet visat sig misslyckades gjordes ett försök i Project Rainbow för att minska U-2: s radartvärsnitt, men detta visade sig vara ineffektivt. När en efterträdare sökte lämnade Lockheeds Skunk Works och Consolidated Vultee Aircraft Corporation (Convair) in sina konceptuella mönster.

Medan Convair försökte öka överlevnadsförmågan med sin Kingfish- design med hjälp av ett litet radar-tvärsnittsområde , förlitade sig konkurrenten Lockheed på högsta möjliga hastighet för sin A-12 Oxcart och vann därmed tävlingen. Den kraftfullare versionen, Lockheed SR-71 , beställdes äntligen. Ett försök gjordes för att reducera radartvärsnittsarean med hjälp av form och återinträde, se nedan under " Geometriska absorberare ". Med tillhörande Lockheed D-21- drönare uppmärksammades också ett tvärsnittsområde med låg radar.

Den missil luftvärns hot blev tydligt igen i Vietnamkriget . Även om anti-radarmissiler som AGM-45 Shrike och Wild Weasel- taktiken utvecklades och användes, var dessa mycket riskabla och band upp dyra flygplan i kampen mot fiendens luftförsvar istället för att attackera taktiska mål.

De stora förlusterna som israelerna lidit under Yom Kippur-kriget visade också att användningen av jammare ensam inte är en tillfredsställande lösning och att lågnivåflygningar i konturlös ökenterreng endast är möjliga i mycket begränsad omfattning.

Ha blå och senior trend

F-117 Nighthawk var det första produktionsflygplanet som konsekvent använde stealth-teknik

I april 1976 gav Defense Advanced Research Projects Agency i uppdrag Lockheed att utveckla två luftvärdiga prototyper av stealth-flygplan i 60 procent av den planerade ursprungliga storleken. Utvecklingsmålet var att på ett avgörande sätt minska det effektiva radartvärsnittet för ett flygplan.

Utvecklingen baserades på teorin från den sovjetiska fysikern Pyotr Jakowlewitsch Ufimzew . Kostnaden var 37 miljoner dollar för båda flygplanen. Programmet var hemligt och visades inte officiellt i någon budget. Namnet Have Blue har ingen djupare betydelse; det valdes antagligen slumpmässigt från en lista med möjliga namn för hemliga program. Termen XST ( Experimental Survivable Testbed ) är också vanligt.

Den första maskinen stod färdig i november 1977. Det ska låta ut flygets egenskaper hos designen. Den 1 december ägde jungfruflyget rum på testplatsen vid Groom Lake i Nevada. Under testfasen flögs flygplanet till ett amerikanskt armars radarsystem, följt av ett jaktflygplan. Radaren kunde bara upptäcka jagplanen, vilket bevisade genomförbarheten av konceptet. Den första flygningen av produktionsflygplanet Senior Trend (senare F-117 ), som var en tredje större, ägde rum den 18 juni 1981 under starka säkerhetsåtgärder. Flygplanet var belagt med magnetiskt absorberande material för att reducera radarsignaturen utöver formen genom andra åtgärder.

Assault Breaker

Med det kalla kriget som högst sågs Warszawapaktens överlägsenhet i stridsvagnar och markstyrkor nu som ett problem. Assault Breaker- programmet lanserades 1978 för att avvärja en eventuell attack från Sovjetunionen mot Centraleuropa . Målet var att använda precisionsstyrd ammunition och långväga rekognosering för att förstöra markmål långt bakom fiendens linjer. Programmet lade grunden för alla moderna luftburna vapensystem som användes i konflikterna på 2000-talet.

I den utvecklades LANTIRN- containrar som ett navigerings- och riktningssystem för lågnivåflygoperationer ( Messerschmitt-Bölkow-Blohm utvecklade Vebal-syndromet för detta ändamål) samt kryssningsmissiler som skulle ge intelligenta submunitioner till en sovjetisk tank. bildning i låg höjd och släpp dem över den. Kryssningsmissilerna togs aldrig i produktion; submunitionerna integrerades senare i MLRS som Brilliant Anti-Tank (BAT) . En annan utveckling handlade om ammunitionsbehållare för stridsflygplan, som skulle släppa en svärm av intelligenta självinriktade missiler med radimeter-sökare i millimetervåg i målområdet . Utvecklingen fram av Hughes med Wasp "Minimissile", men avbröts på grund av höga kostnader. Principen togs upp igen med MBDA Brimstone . Den CBU-97 Sensor Fuzed vapen också har sitt ursprung i Assault Breaker programmet.

Tacit Blue ("The Whale") från Northrop. Här användes runda former och låg sannolikhet för avlyssningsradar för första gången

Det centrala elementet var bana mover . En kraftfull sida-utseende luftradar med elektronisk strålsvängning monterades på en General Dynamics F-111 för att kunna lokalisera sovjetiska stridsvagnar på ett avstånd av över 100 kilometer långt bakom frontlinjen. Eftersom datorer tidigare hade liten datorkraft skickades rådata från radaren via en kraftfull datalänk till en markstation för analys. Med framsteg inom mikroelektronik blev det möjligt att ta emot datorer och personal i ett flygplan - E-8 JSTARS (Joint Surveillance and Target Attack Radar System) skapades. Den 30 april 1996 tillkännagavs att Assault Breaker- programmet också hade en "svart" del. Eftersom radarplattformens livskraft ifrågasatt, utvecklade Northrop stealth-flygplanet Tacit Blue , som var utrustat med låg sannolikhet för avlyssningsradar . Med Tacit Blue släpptes ytans fasettering för första gången. Datorernas ökade datorkraft gjorde det möjligt att kontinuerligt böja ytan och fortfarande beräkna reflektionerna enligt Huygens princip , vilket ännu inte var möjligt när F-117 utvecklades. Northrop utvecklade också en smygmodell för kryssningsmissilen med submunition, AGM-137 TSSAM .

Integrering i masssystem

Northrop YF-23 under flygning

När stridsflygplanet MiG-31 gick i serieproduktion 1981 med radar- och vapenkontrollkomplexet SBI-16 Saslon uppstod rädsla för att de tidigare kryssningsmissilerna skulle vara relativt lätta att fånga upp tack vare den kraftfulla PESA med nedblick / skjut- ner kapacitet. Så vem som skulle lyckas med AGM-86 kryssningsmissil , utvecklade AGM-129 som var den första kryssningsmissilen med stealth-teknologi i juli 1985 i serie.

Det beslutades också att nästa bombplan och nästa luften överlägsenhet stridsflygplan av den amerikanska flygvapnet bör fästa stor vikt vid minskning signatur. Programmet " Advanced Technology Bomber " (ATB) resulterade i Northrop B-2 , " Advanced Tactical Fighter " -programmet (ATF) i YF-22 Raptor och YF-23 Black Widow II . I alla dessa utvecklingar användes kamouflagetekniker som utvecklats av Northrop i programmet Assault Breaker .

Ett växande problem är att den konsekventa integrationen av stealth-teknik i konstruktioner driver deras pris extremt högt. I slutändan kunde endast 21 av B-2 anskaffas, serieproduktionen av F-22 slutar efter endast 187 maskiner. Detsamma gäller fartygen i Zumwalt-klassen , av vilka endast tre av de 34 ursprungligen planerade kommer att anskaffas. Som en del av Joint Advanced Strike Technology- programmet görs därför försök att utveckla Lockheed Martin F-35 Joint Strike Fighter över de väpnade styrkorna och internationellt för att spara kostnader genom ett stort antal. Andra stater implementerar endast vissa aspekter av smygteknologi i sin design för att spara kostnader. Eurofighter Typhoon använder endast främre radarabsorberande material och frekvensselektiva ytmaterial . Istället för interna vapenfack tillhandahölls endast fördjupningar för de halvt sjunkna luft-till-luft-missilerna. Visby-klass och Sköld-klass fartyg inte använder låg-sannolikhet-av-intercept radar eller låg-sannolikhet-av-detekteringsdatalänkar; När det gäller material och form är de emellertid också konsekvent konstruerade enligt stealth-principerna.

tekniker

Objekt med smygegenskaper strävar efter att minska deras signatur. På grund av frekvensen och effektiviteten genomförs vanligtvis kamoufleringsåtgärder mot radar och infraröd plats samt upptäckt genom fiendens elektroniska rekognosering . Detta sker främst genom fyra egenskaper:

  • form
  • Ytmaterial
  • Minskning av värmestrålning
  • LPI-radar

Stealth-teknik används i varierande grad i de flesta av världens väpnade styrkor idag. Osynligheten som föreslås i media, marknadsföringsbroschyrer och trivial litteratur förekommer inte och är inte heller målet. Stealth-teknik används för att öka plattformens chanser att överleva genom att fördröja upptäckt av fiendens sensorer och göra det svårare att attackera sin egen enhet.

form

Huygens-principen
De fyra primära reflektionsriktningarna för en B-2
Visby-klass , rutan i förgrunden är pistolen
Guld-pysslad cockpit huva på Raptor
Förlängd munstycksundersida och parallella kanter
Spårformat motoruttag på F-117
Formning av testfordonet VTGS

För att undvika reflektion av radarenergi tillbaka till sändaren lutas ytorna relativt sändaren eller skarpa kanter presenteras. Högsta prioritet är att undvika en retroreflektor som B. en hörnreflektor bildad av svansenheter. Cirkulära tvärsnitt undviks eftersom de bildar minst en liten vertikal yta i varje riktning. När det gäller flygande föremål måste en kompromiss göras med avseende på aerodynamik. En bra form kan reducera radartvärsnittet med en faktor 10 till 100. En ännu högre faktor blir svår, eftersom Huygens-principen säger att även en extremt lutande plattradarenergi tillbaka till sändaren, bara signifikant mindre än när signalen träffar i rät vinkel . Radarabsorberande material är därför väsentliga för ytterligare reduktion, men dessa är vanligtvis mindre effektiva mot lågfrekventa radar, se nedan i avsnittet Radarabsorberande material .

Om en radarstråle träffar en lutande yta, rör sig E-fältkomponenten i vågen riktad vinkelrätt mot ytan längs ytan med ljusets hastighet. Det finns knappast någon bakåtspridare vid kollisionspunkten. I slutet av körningen strålas denna energi tillbaka in i rummet; en person som kunde "se" i detta frekvensområde skulle uppfatta en slags Elms eld där . Stealth-enheter har därför ytor som är så släta som möjligt utan utstående antenner och luckor. Försök görs därför i flygplan till utelämna framkantsklaffar Vapen transporteras internt och axlar öppnas när de avfyras. Eftersom ett vapenfack också representerar en lucka är dess kanter lutande eller ojämna för att uppnå en avledning av energi.

Marinpistoler bör inte endast omsluta röret med ett vinkelmantlat radarabsorbierendem-material (RAM), eftersom energi strålas ut i utrymmet vid spetsen utan också för att rymma röret möjligt i ett slutet hus, som på bilden till höger ovan i den Visby klassen att se.

Medan tidiga smygkonstruktioner (F-117) lade stor vikt vid spridning i alla rumsliga riktningar, försöker den senaste utvecklingen att ordna så många kanter som möjligt i samma riktning så att radartvärsnittet bara ökar kraftigt i en känd, liten vinkel räckvidd. Dessutom eller alternativt, där detta inte är möjligt eller där övergångar avbryter ytor, avbryts dessa kanter av tandningar för att sprida radarenergi. Radarens våglängd måste vara mindre än spikarnas periodicitet. I allmänhet förblir ett relativt stort radartvärsnitt vinkelrätt mot objektets längdaxel oundvikligt. Om åtgärder vidtas för att öka detta till förmån för andra riktningar är detta en kompromiss som är värt att överväga.

Ytan måste vara ledande när den är stängd. Fönster och sittbrunnar är belagda med guld (guldfärgad) eller indiumtennoxid (grönaktig). Kapslingen måste överföra eller sprida E-fältkomponenten in i strukturen för att förhindra oönskad strålning av radarenergi till miljön.

Munstycksändarna är utformade, liksom andra oundvikliga avbrott, vinklade eller ojämna (exempel: F-35); alternativt kan munstyckets botten förlängas (som visas på bilden till höger om Northrop YF-23 ) för att göra det svårare att se från marken. I F-117 designades också motoruttaget i form av en smal horisontell slits för att uppnå snabb blandning av de heta avgaserna med den omgivande luften. Ytterligare IR-kamouflagemått beskrivs nedan.

Frekvensselektiv yta

FSS-radom i EF-2000

FSS-material ( Frequency Selective Surface ) används när radomens material måste vara transparent för de elektromagnetiska vågorna i sin egen radar eller kommunikationsantenn, men andra frekvenser och polarisationer ska reflekteras eller absorberas för att inte förstora radarkorset -sektion. Detta utnyttjar det faktum att brytningsindex såväl som graden av reflektion och transmission av elektromagnetiska vågor vid ett dielektriskt gränssnitt förändras med olika frekvenser och polarisationer . Grunderna förklaras i artiklarna Fresnels formler och prismaspektrometrar . CA-RAM bearbetas också i dessa radomer.

Radarabsorberande material

syfte

Ytterhuden på Northrop B-2

Radarabsorberande material (RAM) är nödvändiga för att reducera radartvärsnittet längre än vad som är möjligt på grund av enbart formen. I flygplan kan till exempel radartvärsnitt av fåglar eller insekter uppnås. Det bör noteras att RAM har en begränsad bandbredd och absorptionskapacitet. Detta ändras beroende på frekvensen och infallsvinkeln för radarenergin. Målet med konstruktionen är att producera ett bredast möjligt material med låg densitet och tjocklek, hög absorptionskapacitet och lågt vinkelberoende. Kostnader och underhåll spelar också en roll.

Detta kan bli ett problem om ett objekt bestrålas med en radar vars våglängd ligger utanför det radarabsorberande materialets frekvensområde. Ett mål med ett radartvärsnitt på 0,01 m², som är belagt med radarabsorberande material med 20 dB dämpning, har ett radartvärsnitt på 1 m² utanför absorptionsområdet. Om beläggningen är ineffektiv sker signaturreduktionen endast via objektets form. Ett uppenbart problem är att många RAM i frekvensområdet under 2 GHz förlorar mycket absorptionseffekt, varför det finns ordspråk bland radarscouter ”Det finns inget osynligt under 2 GHz”. Beläggningar som också fungerar i intervallet mindre än 2 GHz är vanligtvis svagare än de med högre frekvens.

För att få en bättre känsla för radarabsorberande material visas en tabell här som ett exempel. Det gäller en sydkoreansk bredbandsskumabsorberare. Den övre raden visar radarfrekvensen och den vänstra kolumnen visar skumets tjocklek. Decibelvärdena ger information om dämpningen, -20 dB innebär att den effektiva radartvärsnittsarean har minskat med en faktor 100. Det bör noteras att radarstrålningens infallsvinkel förblir densamma.

tjocklek 2 GHz 6 GHz 10 GHz 14 GHz 18 GHz 22 GHz 26 GHz 30 GHz 34 GHz 38 GHz 42 GHz 46 GHz 50 GHz
5 mm 0 dB 0 dB −2 dB −6 dB −10 dB −14 dB −17 dB −19 dB −19,5 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB
9,5 mm −1 dB −7,5 dB −14 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB
12 mm −3 dB −9 dB −17 dB −21 dB −22 dB −21,5 dB −20,5 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB −20 dB
19 mm −4 dB −10 dB −18 dB −22 dB −23 dB −22,5 dB −21,5 dB −21 dB −21 dB −20,5 dB −20 dB −20 dB −20 dB
25 mm −5 dB −14 dB −20 dB −23 dB −23,5 dB −23 dB −22,5 dB −22 dB −22 dB −22 dB Ej tillämpligt Ej tillämpligt Ej tillämpligt
50 mm −11 dB −21 dB −24 dB −25 dB −25 dB −24 dB −24 dB −24 dB −24 dB −24 dB Ej tillämpligt Ej tillämpligt Ej tillämpligt

Följande saker kan observeras: De högsta absorptionsvärdena förekommer i intervallet 10–18 GHz; Under 10 GHz förlorar skummet mycket av sin absorptionskapacitet, men detta kan delvis kompenseras genom att öka tjockleken. Beteendet hos tunna skum vid frekvenser över 34 GHz är också intressant, där absorptionseffekten förblir konstant vid -20 dB och är oberoende av tjockleken. Följande är en schematisk lista över RAM-designprinciper.

Salisbury skärm

Den Salisbury skärmen består av tre skikt: ett metalliskt underskikt, ett dielektriskt material med en tjocklek av kvart våglängd av resonansfrekvensen och en tunn, förstörande toppskikt. När radarvågen träffar täckplattan delas den upp i två vågor med samma intensitet. En reflekteras på ytan, den andra doppar ner i materialet och reflekteras på det metalliska underlagret. Avståndet säkerställer en fasförskjutning av den andra vågen med 180 ° när den lämnar materialet. Den destruktiva störningen reflekterar ingen energi tillbaka till sändaren. Dielektriket kan till exempel bestå av balsaträ eller PVC. Bandbredden för ett sådant arrangemang är ± 5%. Det kan ökas om flera täckplattor och dielektriker staplas ovanpå varandra, vilket också minskar lutningskänsligheten. Täckplattornas elektriska motstånd minskar exponentiellt i förhållande till det undre skiktet. Detta arrangemang kallas också en Jaumann-absorberare .

Magnetabsorbenter

F-117 Nighthawk i en hangar på Miramar Air Show

Medan en Salisbury-skärmstruktur placerar ett förlorat material vid den punkt där den elektriska fältkomponenten har ett maximum, kan ett magnetiskt material också placeras vid punkten för det maximala H-fältet. När en våg träffar ett hinder är H-fältet på ytan maximalt. Detta används i magnetiskt RAM-minne (även kallat MAGRAM). Tjockleken på dessa skikt är ungefär λ / 10, vilket är betydligt mindre än i dielektriskt RAM. Karbonyljärn eller ferrit är vanligtvis inbäddade i gummi i dessa RAM-minne . De små dipolerna strävar efter att anpassa sig till de förändrade fältlinjerna; det resulterande vridmomentet överför energi till materialet, se även avkoppling (naturvetenskap) . Mer exotiskt bariumhexaferrit eller titanat substituerat med kobolt kan också användas som magnetiskt material och siloxaner och neopren som matrismaterial . Frekvensområdet ligger ungefär mellan 2 och 46,5 GHz, beroende på mängden kobolt. MAGRAM användes på Lockheed F-117 .

Dallenbach Layer

Ett annat dielektriskt RAM-minne, men ett som är homogent. Här blandas grafitpulver och titanoxid i ett bindande medium, till exempel polyuretanskum . Mängden grafit bestämmer spridningen, medan mängden titanoxid påverkar permittiviteten . Detta gör att den önskade tjockleken på materialet kan ställas in; En metall används som bakplatta. Istället för de två tillsatserna kan aluminiumflingor eller radarabsorberande agnar med en längd av cirka 50 um blandas till ett fast bindemedel. Frekvensområdet är då cirka 10 GHz till 100 GHz med en minskning av radartvärsnittet med upp till 30 dB.

Analog RAM-krets

Med Circuit-Analog-RAM (CA-RAM) staplas lager som innehåller ledande former ovanpå varandra. Formerna kan bestå av små parallella stavar, kors, Jerusalem- kors , trådar, flätor eller liknande. De geometriska formerna är anpassade till våglängden som ska absorberas. Formarna hälls i en matris, de resulterande individuella skikten staplas separat från varandra med dielektrikum. Om skikten innehåller ensriktade element, exempelvis stavarna eller fibrerna per nivå endast orienterade i en riktning, är de alternerande roteras 90 ° under staplingen i syfte att göra den sammansatta polarisationsoberoende . Fördelen med CA-RAM är att valet av former gör att materialet kan anpassas till vilken våglängd och bandbredd som helst, nackdelen är de mycket höga tillverkningskostnaderna.

µ = ε absorberare

Tjocka material i vilka den relativa permeabiliteten och den relativa permittiviteten är desamma (µ = ε) kallas µ = ε absorberare . Med dem absorberas mycket av energin av materialet innan den når bakplattan. Även om värdena oftast är frekvensberoende har ferrit utvecklats för vilka dessa värden är frekvensoberoende inom ett visst frekvensområde.

Absorberare med låg densitet

Lågdensitetsabsorbenter fungerar som µ = ε absorberaren, bara att här µ = ε ≈ 1, vilket nästan motsvarar värdena för luft eller vakuum . Dessa krav uppfylls mestadels av material med låg densitet. Provmaterialet Spongex (1973) var 5 cm tjock och arbetade i ett frekvensområde från 2,4 till 10 GHz med en absorption av upp till -20 dB. Den lägsta frekvensen på 2,4 GHz kan minskas ytterligare genom att använda ett tjockare material.

Inhomogen absorberare

Den inhomogena absorberaren bör ha så lite diskontinuitet som möjligt vid övergången till miljön (dvs. µ, ε ≈ 1); Med ökande installationsdjup bör dock förlusterna öka för att absorbera den elektromagnetiska energin så fullständigt som möjligt. För detta ändamål kan olika lager med olika förlustvärden staplas eller ett homogent material kan modifieras i enlighet därmed. Konstruktionsdjupet beror på den lägsta våglängd som kan förväntas.

För detta ändamål kan ett skum nedsänkas i vattenhaltiga grafitlösningar i olika koncentrationer. Skummet komprimeras och expanderas i lösningen för att absorbera grafiten. Alternativt är polystyren med olika proportioner grafit också möjlig. Absorptionseffekten är cirka -20 dB och bibehålls även i branta vinklar på upp till ± 70 °.

Geometrisk absorberare

Svårigheten att producera olika lager med olika egenskaper ledde till geometriska absorberare (Geometric Transition Absorbers). Ett material med konstanta egenskaper används men ges geometriska former för att öka absorptionskoefficienten i riktning mot den metalliska bakplattan. För detta ändamål används branta kilar, pyramider och koniska kroppar, eftersom de också används i absorberkammare . I flygplan används de längs vingkanterna, med hålrummen mellan spikarna fyllda med ett absorberande material med låg permittivitet. Dessa absorberare är mycket beroende av vinkeln.

Kirala material

Kirala material består av en isotrop matris där identiska mikrostrukturer såsom mikrohelices är inbäddade i en slumpmässig orientering . De geometriska dimensionerna och materialegenskaperna hos mikrostrukturerna bestämmer de elektromagnetiska parametrarna för det radarabsorberande materialet. Backspridningen av dessa beläggningar beror på polarisationen. De används för att ge Salisbury-skärmar och Dallenbach-lager större bandbredd och absorptionskapacitet. Med en tjocklek av λ / 5 kan ungefär 15-25 dB uppnås.

Radarabsorberande strukturer

På KNM Skjold integrerades radarabsorberande material direkt i kompositmatrisen

Eftersom beläggningen av ytan innebär extra arbete, extra kostnader och extra vikt har produktion av radarabsorberande strukturer (RAS) i vissa fall använts för att spara kostnader och vikt. Ferrit-, grafit-, CA-RAM-strukturer eller skikt av radarabsorberande material blandas i polymermatrisen i fiberplastkompositen . I vissa fall används bismaleimider också som en matris. Stealth-fartyg är oftast tillverkade av radarabsorberande strukturer (RAS), eftersom den extra ansträngningen och kostnaderna för beläggningen annars skulle vara för höga.

Exempel på detta är fartygen i Visby-klassen och Skjold-klassen .

Infraröd kamouflage

Gapet under luftinloppet till en Northrop B-2 används för att ta in kylluft
Forbin (D620) : Skorstenarna är utrustade med ett gaskylsystem för att minimera den infraröda signaturen; den vinklade designen minimerar också radartvärsnittet.
ATF Dingo-lacken innehåller infraröda filterelement

Med den utbredda användningen av infraröda sensorer och deras ständiga förbättringar har metoder också utvecklats för att bättre kamouflera sig mot dem. Varje objekt avger värmestrålning , som plockas upp av matrisen med fotomottagare i en termisk bildanordning . På grund av atmosfärens absorption är endast våglängder på 3–5 µm och 8–14 µm möjliga. Eftersom militära enheter oftast drivs av värmemotorer är de vanligtvis varmare än miljön och därför lätta att upptäcka.

kyl-

Den enklaste metoden för infraröd kamouflage är att kyla föremålets heta avgasstråle, vilket är den främsta orsaken till IR-utsläpp, så att den avger mindre energi enligt Stefan-Boltzmann-lagen . I fartyg injiceras havsvatten i avgasgasstrålen; i flygplan blandas det med omgivande luft. Eurocopter Tigers avgasstråle blandas med frisk luft innan den lämnar motorns munstycke. de Northrop B-2 användningar den svala rinner av gränsskiktet separator för detta , se bilden till höger.

Selektiv emissivitet

Med selektiv emissivitetsteknik minskar beläggningarna emissiviteten ε i relevanta våglängder. Den Plancks strålningsspektrat hos en kropp är modifierad på detta sätt; Istället för den vanliga puckelkurvan anpassas kurvförloppet till behoven. Vid våglängderna 3–5 µm och 8–14 µm kommer dalar att dyka upp i kurvan och därmed kommer färre fotoner att avges i dessa frekvensband, vilket gör att objektet blir kallare. Detta är den vanligaste tillämpningen av IR-kappningstekniker idag. Genom att använda olika beläggningar på olika platser kan ett mönster av fläckar eller liknande skapas i det infraröda för att kamouflera sig bättre i terrängen.

IR / RAM-beläggningar

IR / RAM-beläggningar försöker uppnå radarabsorberande egenskaper med låga utsläpp inom relevanta infraröda våglängdsintervall. Endast dielektriska IR-beläggningar kan användas här. Sådana material består av ett IR-kamouflerande toppskikt och ett underliggande RAM eller en kvasi-homogen blandning av RAM och IR-material. En beläggning från IBD Deisenroth Engineering uppnår till exempel en absorption av ungefär −30 dB i ett frekvensband på 8–18 GHz; kvaliteten på IR-kamouflage har inte publicerats. När det gäller IR / RAM-beläggningar kan också tänka sig mer exotiska varianter som förkolnade bambufibrer belagda med silver .

Lätt kaskad

Laseravståndsmätare skickar ut en temporal ljuspuls i det infraröda spektrumet, vilket reflekteras på målobjektet och springer tillbaka till sändaren. Det maximala mätbara avståndet beror bland annat på målets reflektionsförmåga för laserns våglängd. För att minska detta utvecklades begreppet ljuskaskad. Olika molekyler kombineras, varvid absorptionsbandet för den ena överlappar emissionsbandet för den andra. Så om en våglängd A träffar materialet kommer någon form av molekyl att absorbera det och i våglängd B avger energi igen. En annan sort kommer att absorbera våglängden B och avge i region C och så vidare. På detta sätt kan en våglängds energi fångas upp och sändas ut igen i en annan. Metoden kan också vara lämplig för infraröd kamouflage.

Låg sannolikhet för avlyssningsradar

Konventionella radaranordningar kan placeras från ett mycket större avstånd från vilket de själva kan lokalisera målobjektet. Radi-enheter med låg sannolikhet för avlyssning (LPI) försöker dölja sina utsläpp för att inte lokaliseras av fiendens radarvarningssystem eller elektronisk rekognosering (ESM) eller för att inte ge målbelysning till fiendens styrda vapen som AGM-88 HARM anti- radarmissil.

Detta görs med ett antal metoder, varav några också kan kombineras med varandra. Konventionellt fungerande radarvarningsmottagare som letar efter pulser med hög spektral effekttäthet kan inte lokalisera LPI-radar. LPI-radar gör det möjligt för stealth-enheter att aktivt söka efter fiender utan att göra deras närvaro och position lätt identifierbar. Således kunde de se motståndaren själva utan att ses.

Försök görs för att uppnå högsta möjliga dämpning av sidoboben , eftersom sidobobutsläpp ökar sannolikheten för att radarvarningsmottagaren kommer att svara trots att strålen inte riktades mot radarvarningsmottagaren. Periodicitet bör undvikas vid belysning; detta uppnås med ett oregelbundet sökmönster där alla parametrar för de sända pulserna ändras snabbt efter varandra för att förvirra radarmottagare.

Omnidirectional LPI (OLPI) radarer, som inte utför en skanning och sänder med en mycket bred stråle (stor öppningsvinkel), men tar emot med en antenn med hög riktning, tar ett annat tillvägagångssätt . Denna metod ökar belysningstiden och undviker regelbundna starka impulser. En hög datorkapacitet är emellertid nödvändig eftersom det är svårt för den sändande radaren att skilja ekon från sitt eget överföringsmönster från bakgrundsbrus och andra naturliga störningar. Som med alla LPI-radarer beror effektiviteten av detta läge därför starkt på signalbehandlingens kapacitet.

Det är också möjligt att använda "exotiska" bärfrekvenser som vanligtvis inte beaktas av radarvarningsmottagare. Frekvenser under 0,5 GHz och över 20 GHz är tänkbara. Till exempel använder AH-64 Apache's AN / APG-78 Longbow Radar en frekvens på 35 GHz. En annan möjlighet är användningen av frekvenser med 22, 60, 118, 183 och 320 GHz, eftersom den atmosfäriska dämpningen är högst där. Sådana radarer har dock ett mycket begränsat intervall.

De flesta radardetektorer tolkar en ökning av utdata som en närande radar och å andra sidan en minskning av utdata som en avlägsnande, så att radarens utsignal ständigt justeras, vilket kan irritera radardetektorn. Denna metod används i franska Crotale . Målet aktiveras och sändningseffekten reduceras till det lägsta förhållandet mellan signal och brus . ESM-sensorerna tolkar radaren som långt borta och klassificerar den som ett lågprioritetshot.

En viktig LPI teknik är spridningen spektrum av överföringspulsen; här fördelas kraften över en stor bandbredd så att smalbandssensorer bara kan ta emot en del av effekten. Detta förvärrar signal-brus-förhållandet i radarvarningsmottagare och därmed detektionsområdet.

En analog metod för att klara sig med en lägre spektral effekttäthet är pulskompression ; Utan exakt kunskap om signalformen är detektering knappast möjligt eftersom signalen praktiskt taget drunknar i bakgrundsbruset. Pulskomprimeringsmetoden möjliggör längre överföringspulser med bra avståndsupplösning och låg pulseffekt. Längre överföringspulser begränsar dock det minsta mätbara avståndet, eftersom ingenting kan tas emot i sändningsläge. Det är därför som vissa LPI-radarenheter använder separata sändnings- och mottagarantenner, eftersom kraftfulla radarsignalprocessorer kan komprimera en stark ekosignal från nära håll från en puls som ännu inte har tagits emot helt. En annan analog metod för bandspridning är FM- modulerad kontinuerlig vågradar .

För digital metod för bandspridning, se Direct Sequence Spread Spectrum . Eftersom reflektionerna är asynkrona och flera ekon läggs ovanpå mottagaren krävs långa spridningssekvenser med låg autokorrelation; i motsats till Barker-koden är dessa inte optimala.

Låg sannolikhet för datalänksdetektering

F-35: s LPD-datalänk är känd som "Multifunktions Advanced Data Link" (MADL)

När det gäller en datalänk med låg sannolikhetsdetektering (LPD) görs ett försök att bearbeta dataöverföring mellan militära enheter utan att fienden märker det. Riktade datalänkar används för detta ändamål, för vilka avsändare och mottagare använder minst två antenner för samtidig sändning och mottagning. Dessa är fasvisa antenner , som vanligtvis är integrerade i ytan och bör ha högsta möjliga antennförstärkning och små sidlober. På grund av den starka riktningseffekten ökar också den möjliga datahastigheten kraftigt. Den signal-till-brus vid mottagaren bör också vara så låg som möjligt för att förhindra detektering av motstående sensorer. Sändningssignalen sänds som fasmodulering av pseudoslumpmässigt brus med hjälp av cyklisk kodförskjutning (CCSK, som i huvudsak motsvarar DS-CDMA) så att möjliga motståndare som är i riktningsegenskapen för sändningsantennen inte märker dataöverföringen . Svårigheten med LPD-datalänkar är att hålla bitfelfrekvensen så låg som möjligt.

Se även

litteratur

webb-länkar

Commons : Stealth-teknik  - samling av bilder, videor och ljudfiler

Individuella bevis

  1. ^ Kühnhold, sätt för elektrisk kamouflage, s.15 PDF, 1 MB
  2. ^ GG Macfarlane: Skorstenens sopprojekt . Red.: Underkommitté för kombinerade underrättelsemål. (webbplatser.duke.edu/wiwisamsul/files/2019/09/The-Schornsteinfeger-Project.pdf [PDF]).
  3. ↑ Kamouflagering och stark eliminering av radarstrålning
  4. ↑ 1960 AQM-34 Ryan Firebee (USA) . I: pbs.org . Hämtad 14 januari 2015.
  5. ^ Översättning av termen på leo.org
  6. ↑ En introduktion till RF och IR Stealth Technology , sidan 14 ( Memento från 21 februari 2014 i internetarkivet ) (PDF; 3,4 MB)
  7. ↑ http://www.wrdavis.com/docs/brochures/NavalIR_Hardware.pdf  ( sidan är inte längre tillgänglig , sök i webbarkiv )  Info: Länken markerades automatiskt som defekt. Kontrollera länken enligt instruktionerna och ta bort detta meddelande.@ 1@ 2Mall: Dead Link / www.wrdavis.com  
  8. ↑ http://proj3.sinica.edu.tw/~chem/servxx6/files/paper_3029_1231998964.pdf  ( sidan finns inte längre , sök i webbarkiv )  Info: Länken markerades automatiskt som defekt. Kontrollera länken enligt instruktionerna och ta bort detta meddelande.@ 1@ 2Mall: Toter Link / proj3.sinica.edu.tw