تجربه مطالعه دستگاههاي “نامرئي”

[Shahryar]

  مطالعه دستگاههاي “نامرئي” 

سرتيپ سرگي ياكولنيكوف
رئيس موسسه پژوهشي مركزي وزارت دفاع روسيه، شخصيت عملي افتخاري روسيه، دكتر علوم فني، پروفسور
آناتولي سومين،
مشاور طراح كل مجمع “الماس”، شخصيت افتخاري علم و فن فدراسيون روسيه، دكتر علوم فني، پروفسور، سرتيپ بازنشسته
سرهنگ سرگي نستروف،
رئيس بخش مؤسسه پژوهشي مركزي وزارت دفاع، دكتر علوم فني.

اوايل سالهاي1980 اداره مطالعات آينده‌دار نظامي ايالات متحده به منظور تعيين جهات اساسي ادامه تكميل وسايل حمله هوايي و فضايي، 17 جهتگيري داراي اولويت توسعه سيستمهاي هوافضايي را فرمولبندي كرد كه بايد بر چهره جهازهاي پرنده آينده اثر قابل توجهي بگذارد. اين وسايل بايد قادر باشند با تعداد كمتر و ساعات كمتر پرواز به حل و فصل مسايل استراتژيكي و عملياتي-تاكتيكي بپردازند. يكي از برنامه‎هاي حائز اولويت در اين فهرست، برنامه تكميل تسليحات هواپيمايي در جهت طراحي فن‎آوري جامع كاهش مرئي بودن وسايل حمله نظامي به نام “استلث” بود. طي 20 سال اخير هزينه‎هاي اين برنامه معادل بيش از 30 ميليارد دلار شده است.

در حال حاضر در چارچوب فن‌آوري ”استلث” جهازهاي پرنده زيل ساخته و طراحي مي‎شوند: بمب‌افكن ضربتي F-117B، جنگنده‎هاي شكاري تاكتيكي چندمنظوره F-22 و F-35، بمب‌افكن استراتژيك B-2، يك سري جهازهاي پرنده آزمايشي X-47A و X-45A ، هلي‌كوپتر ضربتي RAH-66 و غيره.

راه حلهاي فني كه در اين دستگاهها به كار گرفته شدند، امكان كاهش مرئي بودن آن‎ها در امواج راداري، گرمايي، بصري و سمعي را كاهش داده است. توجه خاصي به مرئيت راداري مبذول مي‎شود چرا كه همين امر امكان رشد شدن از سيستم ضدهوايي را فراهم مي‌كند و كارآيي فعاليت سيستمهاي اداره و پشتيباني اطلاعاتي را كاهش مي‌دهد.

با وجود جستجوي اصول غيرسنتي فيزيكي كشف اهداف هوايي كم‌مرئي (طغيان ميدان مغناطيسي زمين، رديابي صوتي، انفعالي و ليزري)، در آينده قابل پيشبيني اصل رديابي راداري در سيستمهاي كشف و اداره تغيير نخواهند كرد. سيستمهاي راداري (رادارهاي اكتشاف و همراهي، كلاهكهاي نشانه‎رو و وسايل انفجاري اردويي) با اهداف جديدي از نظر مشخصات انعكاس سطح بدنه سر و كار خواهند داشت. براي مثال، در باند سانتي‌متري و دسيمتري امواج مراكز مشخص پخش امواج كه در جهازهاي پرنده عادي وجود دارند، مشاهده نمي‎شوند. تمام سطح بدنه جهاز پرنده سيگنال پخش شده را تشكيل مي‌دهد و بردار نهايي آن خارج از شكل هندسي بدنه شكل مي‌گيرد.

تجربه مطالعه دستگاههاي “نامرئي”
مشخصات راداري هر يك از جهازهاي كم‌مرئي به كيفيت اجراي تدابير كاهش مرئي بودن آن و شرايط بهره‎برداري وابسته بود و لذا در هر جهاز پرنده‌اي ويژگي خاص خود را خواهد داشت. بايد تأكيد كرد كه مفهوم جهاز پرنده كم مرئي از نظر ايجاد يك نوع سقف ميدان پخش سيگنال درست نيست. فرق جهاز پرنده كم مرئي با جهاز عادي با تركيب ديگر عناصر ميدان مغناطيسي ارتباط دارد. جهاز پرنده‌اي كه بر اساس فن‎آوري كاهش مرئي بودن آن ساخته شده است، مكانيزم پخش ميدان مغناطيسي را تأمين مي‌كند كه سيگنال منعكس شده در طيف راداري نه با منابع محلي جداگانه بلكه تمام سطح بدنه با توجه به ناهمواري‌هاي تكنولوژيكي و آنتنهاي تاشو تعيين مي‎شود و دربرگيرنده ميداني است كه به وسيله امواج سطحي بر روي اضلاع و سطح بدنه تعيين مي‎شود.

ايجاد وسايل كم مرئي حمله هوايي، نتيجه پيشرفت علمي-فني در زمينه فن‎آوري‌هاي پرهزينه و مؤثر علمي است و فقط در دسترس كشورهاي توسعه يافته اقتصادي قرار دارد كه در دكترين نظامي خود برتري نظامي-فني نسبت به كشورهاي ديگر را پيشبيني مي‌كنند.

مبارزه وسايل و نيروهاي موجود ضدهوايي با جهازهاي پرنده كم مرئي در مقايسه با مبارزه آن‎ها با اهداف عادي از ويژگي‌هاي ذيل برخوردار است:
- فاصله كشف وسايل حمله هوايي توسط سيستمهاي راداري وجود كاهش مي‎يابد و لذا رادارها نمي‌توانند به موقع سيستم ضدهوايي را مطلع سازند و هدف تيراندازي را نشان دهند. اين امر مانع از اجراي كامل وظايف سيستم ضدهوايي مي‌كرد؛
- كيفيت همراهي راداري اهداف هوايي تنزل مي‌يابد چرا كه ميدان مؤثر پخش امواج دهه و صدها برابر كاهش مي‎باد كه در اين شرايط كارآيي وسايل مقابله راديو الكترونيكي بالا مي‌رود؛
- مشخصات فيزيكي شكلگيري سيگنال پخش شده توسط دستگاه پرنده كم مرئي به گونه‌اي مي ‌باشد كه اين سيگنال به موازات كاهش فاصله بين هدف و موشك داراي سيستم راداري نشانه‌روي، دچار مبهم شدن طيف و نوسان مساحت مؤثر سيگنال مي‎شود؛ در اين شرايط موشكهاي ضدهوايي و موشكهاي هوا به هوا هدف خود را از دست مي‌دهند.

به عقيده متخصصين ايالات متحده و كشورهاي عضو ناتو، مجموعه اين عوامل اجازه مي‌دهد از جهازهاي پرنده كم مرئي به عنوان وسايل استراتژيكي استفاده شود كه مي‌توانند تقريباً بدون تلفات و ضايعات در جريان عمليات زميني به اهداف ثابت و سيار زميني تحت محافظت شديد ضربه بزنند و در شرايط مبارزه با سيستم ضدهوايي داراي ميدان راداري متراكم و مجتمع‌‏هاي موشكي و موشكي-هواپيمايي بر سر برتري در هوا مبارزه كنند.

در نظر گرفتن مشخصات راداري اين اهداف در تمام بند امواج راداري در مناطق دور و نزديك راداري براي هدايت اختياري نظارت و قبول سيگنالهاي متراكم و پخش شده، لازمه مبارزه با جهازهاي پرنده كم مرئي است.

معمولاً به عنوان مشخصات راداري از ميادين آمپليتودي به صورت ميدان مؤثر پخش سيگنال و وابستگي فازي ميدان پخش شده توسط جهاز پرنده براي قطب‌بندي عمودي و افقي و تركيبات كروسي آن‎ها استفاده مي‎شود كه اجزاي اساسي ماتريكس قطب‌بندي را تشكيل مي‌دهند. اين مشخصات را به گونه‌از از طريق اندازه‌گيري تجربي و الگوسازي فيزيكي و رياضي به دست مي‌آورند.

روشهاي اندازه‌گيري تجربي يعني اندازه‌گيري سيگنال پخش شده از سوي جهاز پرنده واقعي در شرايط پرواز، نه تنها كار پيچيده، پرزحمت و پرهزينه‌اي است بلكه اشتباه نسبي آن بيش از حد بالاست (حداقل 5 دسيبل) است كه اين نتيجه خالت تصادفي تغيير جهتگيري جهاز پرنده در حال پرواز نسبت به ناظر و عوامل ديگر است.
روش الگوسازي فيزيكي مشخصات راداري جهاز پرنده دفت بالاتر (با اشتباه حداكثر 3-2 دسيبل) را به دست مي‌دهد. ارتقاي دقت اندازه‌گيري منوط به شيوه اجراي آزمايشات است كه در جريان آن جهاز پرنده يا مدل فيزيكي آن با سرعت ثابت در ميدان آزمايشي دو محور عمودي مي‌چرخد. اين اندازه‌گيري كار بيشتري ايجاب مي‌كند تا اندازه‌گيري در شرايط واقعي و مي‌تواند متدها قبل از ساخت نمونه آزمايشي جهاز پرنده به كار گرفته شود. همين مزيت باعث شده است كه تعداد آزمايشگاههاي مبني بر اصل الگوسازي فيزيكي به اندازه زيادي ساخته شوند.

مجتمع راداري اندازه‌گيري نمونه كه در روسيه و اروپا بي نظير است، در ميان اين آزمايشگاههاي جاي خاصي دارد. اين مجتمع توسط كميته دولتي استاندارد فدراسيون روسيه تأييد شده و مخصوص اندازه‌گيري مشخصات راداري وسايل هوايي، باليستيكي و فضايي و از جمله جهازهاي پرنده ساخته شده بر اساس تكنولوژي “استلث” و تسليحات زميني و جنگ‌افزار نيروي هوايي و ساير انواع نيروهاي مسلح فدراسيون روسيه مي باشد.

در جريان مجتمع راداري اندازه‌گيري نمونه مسايل ذيل حل مي‌شوند:
- طراحي و تكميل داده‌هاي پايه مشخصات راداري وسايل حمله هوافضايي كشورهاي خارجي و جهازهاي پرنده داخلي كه از جمله براساس تكنولوژي استلث ساخته شدند، به منظور طراحي شرايط تسليحات راداري آينده نيروي هوايي و ساير انواع نيروهاي مسلح؛
- آزمايش مشخصات راداري اهداف مشابه داخلي وسايل خارجي حمله هوايي و فضايي؛
-ارزيابي تجربي كاربرد شيوه‌ها و وسايل جديد كاهش مرئيبودن راداري؛
- طراحي پيشنهادات براي كاهش مرئي بودن راداري جهازهاي پرنده و جنگ‌افزار زميني داخلي؛
- بررسي كارشناسي مرئي بودن راداري جنگ‌افزار هواپيمايي.
مجتمع راداري از مشخصات ذيل برخوردار است:
1- سيگنال گمانه راداري اندازه‌گيري:
- باندهاي امواج - ميلي‌كتري، سانتي‌متري، دسيمتري و متري؛
- قطبش - افقي و عمودي.
2- نوع هدف اندازه‌گيري:
- نمونه واقعي اسلحه؛
- ماكت، الگو با حفظ ابعاد؛
- وسيله مصنوعي پلاسمي؛
- مواد پوشش مورد آزمايش.
3- ابعاد وسيله 12-8 متر.
4- وزن تا 2000 كيلوگرم
5- زاويه رديابي - اختياري.
6- باند ديناميك مساحتهاي الكترونيكي مورد اندازه‌گيري - از 3-10 تا 4-10 متر مربع.
7- شيوه ارائه نتيجه مطالعه:
-جدول پراكندگي معكوس بر روي هر وسيله رايانه‌اي.

علاوه بر عمليات تجربي در مجتمع راداري اندازه‌گيري نمونه، تحقيقات نظري به عمل مي‌آيد كه بر مجتمع الگوسازي رياضي مشخصات راداري جهازهاي پرنده و تأسيسات زميني استوار است. هدف از كاربرد مجتمع الگوسازي رياضي، تعيين مشخصات راداري جهازهاي پرنده و اهداف زميني با عنايت به كاربرد مواد تركيبي بدون انعكاس امواج راديويي و تأثير پوشش زيرين و ارزيابي تأثير رد پاي پلاسمي كه در جريان پرواز جهاز پرنده در قسمت فعال پرواز و در جريان پرواز مافوق صوتي در جو هوا ايجاد مي‎شود، بر مشخصات راداري آن مي‎باشد.

مجتمع الگوسازي رياضي امكان حل و فصل مسايل ذيل را مي‎دهد:
- ضبط، بسته‌بندي، پردازش گرافيكي و آماري و ارائه نتايج بررسي داده‌هاي آزمايشي به صورت جدول بعد از دريافت اين داده‌ها از مجتمع راداري اندازه‌گيري نمونه؛
- محاسبه مساحت بدنه نمونه‌ها با استفاده از روشهاي مسأله پراشي (ديسك فلزي، كره فلزي، و سيلندر بي‌انتها با پوشش چندلايه جاذب امواج راديويي) و نيز مساحت امواج سطحي اين وسايل؛
- محاسبه رقم مركب نفوذپذيري مغناطيسي و ديالكتريك مواد جاذب امواج راديويي بر اساس نتايج اندازه‌گير ضريبهاي انعكاس وسايل پانورامي؛
- ارائه فاستي سطح جهازها با شكل پيچيده براي محاسبه مساحت مؤثر پراكندگي جهاز پرنده براي مناطق دور و نزديك راداري با توجه به كاربرد مواد جاذب راديويي؛
- محاسبه مساحت مؤثر پراكندگي جهازهاي پرنده با توجه به انعكاس از مواد زيرين؛
- محاسبه مساحت مؤثر پراكندگي جهاز پرنده در پلاسم؛
- تعيين نفوذ مشعل موتور و رد پاي همراه بر مشخصات راداري جهاز پرنده؛
- تعيين ميادين پارامترهاي راديوفيزيكي وسايل پلاسمي؛
- تعيين مشخصات راداري وسايل پلاسمي با ايجاد پروفيل نمونه پارامترهاي راديو فيزيكي براي تنظيم مدل رياضي محاسب مساحت مؤثر پراكندگي جهاز پرنده در شرايط تأثير پلاسم.

مجتمع الگوسازي رياضي در نهايت امر امكان به دست آوردن دياگرام انعكاس معكوس، وابستگي موجي مساحت مؤثر پراكندگي دستگاههاي مختلف، مشخصات ثابت و ديناميك راداري، وابستگي ارتفاعي مساحت مؤثر پراكندگي جهازهاي پرنده در شرايط نفوذ پلاسم و مشخصات دوپليري و طيفي سيگنالهاي انعكاس را مي‌دهد.

در نتيجه اجراي مطالعات نظري و تجربي بيش از 40 ساله در زمينه كاهش مرئيبودن راداري جهازهاي پرنده داخلي و تعيين مرئيبودن راداري جهازهاي پرنده خارجي (ازجمله با استفاده از فن‌آوري استلث)، سطح قابل دسترسي مرئي بودن راداري جهازهاي پرنده در باند امواج سانتي‌متري، دسيمتري و متري تعيين شده است.

جهات اساسي كاهش مرئي بودن راداري جهازهاي پرنده در تصوير 2 ارائه شده است. در نتيجه مطالعات تفصيلي تجربي براي جهات ذكر شده تنزل مرئيبودن راداري جهازهاي پرنده سطوح كاهش حداكثر برابري مساحت مؤثر پراكندگي بدنه، آنت و كانالهاي مدخل هوا نسبت به امواج سانتي‌متري، دسيمتري و متري تعيين شده است. اين سطوح در قسمت فوقاني تصوير نشان داده شده است.

نتايج مطالعات تجربي و نظري مساحت مؤثر پراكندگي جهازهاي پرنده داخلي در مركز راداري نمونه در تصاوير 3 و 4 ارائه شده است. با رنگ آبي جهازهاي پرنده‎اي علامت‌گذاري شدند كه بررسي كارشناسي شاخصه‌هاي واقعي مساحت مؤثر پراكندگي آنها به عمل آمد و با رنگ قرمز جهازهايي مشخصشدند كه عمليات در جهت پوشش ضد راداري آنها انجام گرفته است. كاهش برابري مساحت مؤثر پراكندگي آنها نيز ذكر شده است.

نتايج ارائه شده نشان مي‌دهد كه در شرايط معاصر اجراي تحقيقات تجربي و نظري بر اساس مجتمع‌هاي باز اندازه‌گيري راداري را مي‌توان ارزان‌، دقيق و مطمئن‌ترين روش تعيين سطح واقعي مرئي بودن راداري جهازهاي پرنده و از جمله جهازهاي ساخته شده بر اساس فن‎آوري “استلث” دانست.

[External Link Removed for Guests]