Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Loading...

Стелс 1945 года и устройство радар-блокера

2 мая 2013

allocer

В свете последних дебатов на форумах приведу некоторое обобщение по системам экранирования. На истину в последней инстанции не претендую, если найдёте ошибки, указывайте на них.

Прежде всего, описание, что это такое и для чего нужно: лопатки компрессора реактивного двигателя представляют собой быстро вращающуюся осесимметричную и, как правило, металлическую конструкцию. При облучении подобной конструкции зондирующим сигналом РЛС формируется сильный, устойчивый эхо-сигнал с чётко выраженным доплеровским сдвигом. Подобный сигнал хорошо выделяется, тем самым позволяя обнаруживать цель на большой дальности. При этом важно учитывать не только абстрактную ЭПР, но и характер движения элементов цели. Если хочется снизить заметность для РЛС, то локатор противника не должен "видеть" вращающиеся металлические лопатки. В последней фразе важно практически каждое слово.

Сейчас более-менее реальными представляются несколько вариантов: S-образный канал, радар-блокер, блокирующие вставки в канал ВУ, переход на композитные лопатки компрессора. Рассмотрим все их подробнее:

S-образный канал.

Пример использования: F-22

Данный подход характеризуется созданием воздуховодного канала изогнутой формы, лопатки компрессора в котором не видны под интересующими углами обзора. В этом случае эхо-сигнал от компрессора вернётся к РЛС только после многократных переотражений в канале. Покрытие канала даже простыми видами РПМ обеспечивает уменьшение амплитуды отражённого сигнала в сотни и тысячи раз.

Но так как нужно поддерживать низкое газодинамическое сопротивление канала, то нельзя изгибать его слишком резко, а с учётом большого сечения этого канала требуется и большая его длина. Всё это увеличивает размеры, а следовательно и массу самолёта.

Плюсы: практически полное экранирование компрессора при полном отсутствии ограничений по конструкции и материалам двигателя.

Минусы: большой размер воздуховодного канала.

Радар-блокер

Пример использования: F-18E/F

Это своего рода насадка на двигатель перед комрессором, выполненная в виде изогнутых (как правило s-образных) лепестков. Принцип поглощения отражения от лопаток компрессора такой же, как и в S-образном канале. Причём при длине волны существенно меньшей диаметра воздуховода радар-блокер позволяет добиться того же уровня поглощения отражения от лопаток компрессора, как и S-образный канал.

Теперь об отличиях методов: так как канал разбивается на несколько существенно меньших по размерам, существенного возрастания сопротивления потоку удаётся избежать при меньшей длине устройства, нежели в S-канале. В то же время кромки самого радар-блокера тоже отражают радиоволны, хоть и существенно меньше, чем компрессор и не дают доплеровского сдвига. Так же при росте длины волны радара блокер из-за своей структуры начнёт светиться раньше, чем S-образный канал.

Плюсы: практически полное экранирование компрессора, компактность.

Минусы: ненулевой вклад в суммарную ЭПР самого радар-блокера.

Блокирующие вставки в канал ВУ

Пример использования: B-1B

Своего рода смешение двух выше описанных подходов, с соответствующими плюсами и минусами. Канал делится на несколько частей вставками, которые блокируют видимость компрессора. По требуемой длине канала, вкладу в общую ЭПР самого устройства, отношению к длинным волнам он где-то по-середине.

Плюсы: практически полное экранирование компрессора

Минусы: в зависимости от исполнения либо недостатки радар-блокера, либо S-образного канала

Замена материала лопаток компрессора на поглощающий радиоволны.

Пример использования: Ту-160

Подход, который пытается бороться с самой проблемой непосредственно там, где она порождается. С развитием современных материалов можно отказаться от металлических конструкций в "холодной части" турбореактивного двигателя. Однако в отличие от вышеописанных подходов, данный не предусматривает многократного переотражения радиоволн. А это значит, что поглощаться они будут один раз, что даст существенно меньшее ослабление. Кроме того, сигнал пусть и будет ослаблен по амплитуде, но его доплеровский сдвиг останется прежним, со всеми вытекающими из этого последствиями.

Плюсы: компактность, отсутствие ограничений по конструкции ВУ

Минусы: неполное поглощение отражения от компрессора

Выводы: можно подытожить, что при использовании коротковолновых радиолокаторов и для создания "умеренной" малозаметности более предпочтительными выглядят радар-блокеры. Если же малозаметность поставлена во главу угла и ради неё разработчики согласны мириться с несколько худшими лётными характеристиками из-за переразмеренных воздушных каналов, то лучше выглядят S-образные каналы воздухозаборников.

10V

http://forumimage.ru/uploads/20090622/124562067747404548.jpg

allocer

Радар-блокер F414 (спасибо Flaterlic'y)

Радар-блокер F-18 E/F (спасибо tibets'y)

Димитрий

добавлю и в эту тему: Радар-блокер для Т-50. Переход между стелс-режимом и режимом высокой тяги осуществляется методом крутки перегородок сделанных из РПМ.

kerosene

Воздухозаборник F/A-18E
Изображение
Отчётливо виден радар-блокер.

flateric

ВЗ F-22:

конфигурация каналов ВЗ на F/A-18E/F

Димитрий

вот нашел кое-что по теме, выложу, чтоб не затерялось (хоть и старенькое, от 2001г.  ):

Повышение малозаметности самолетов за счет применения противорадиолокационной техники во входных/выходных устройствах двигателей

В журнале "Авиэйшн уик энд спейс текнолоджи" опубликована статья Майкла Дорнхейма, в которой отмечается, что в течение 40 последних лет ведутся работы по совершенствованию методов, способствующих уменьшению отражения радиолокационных сигналов от воздухозаборников и выходных устройств двигателей. Эти методы становятся все более совершенными - от применения дополнительных устройств, не затрагивающих двигатель, до более интегрированной техники, когда вентилятор с регулируемыми лопатками становится частью системы, вводящей в заблуждение РЛС противника.

Эволюцию противорадиолокационной техники можно проследить на примере устройств, используeмых на самолетах SR-71 (примерно 1960 г.), F-117/"Хэв блю" (приблизительно 1975 г.), F-22 и F/A-18E/F (приблизительно 1990 г.) и JSF (ориентировочно 2000г.). Считается, что при радиолокационном облучении воздухозаборники и выходные устройства являются самыми уязвимыми компонентами самолета, вследствие чего приобретает первостепенную важность разработка методов для снижения радиолокационного отражения. Эти компоненты расположены в наиболее уязвимых с тактической точки зрения местах - в передней части фюзеляжа, куда успевают проникнуть сигналы РЛС противника и засечь приближающийся самолет, и в хвостовой части, куда чаще всего попадают боевые поражающие элементы. Как воздухозаборники, так и выходные устройства действуют как уголковые отражатели полости, при этом радиолокационные сигналы проходят по входному/выходному каналу к компрессору/турбине, имеющим отражательную способность, и отражаются обратно в направлении РЛС.

По заявлению одного специалиста, компетентного в вопросах техники "стелс", фронтальная ЭПР истребителя F-15 составляет 10 кв.м, и почти все эти 10 кв.м приходятся на воздухозаборник. Таким образом, воздухозаборники истребителя F-15 обеспечивают прямой доступ радиолокационных сигналов к фронтальной ЭПР компрессора и являются хорошими угловыми отражателями. Ключевым моментом для уменьшения ЭПР на входе является четкое представление схемы распространения радиолокационных волн по каналам, что зависит от отношения частоты, или длины волны, к ширине канала. Когда длина волны более чем вдвое превышает ширину канала, то волна слишком велика для прохождения и отражается от воздухозаборника. Передача энергии по каналу фактически равна нулю. Канал шириной 0,9 м не пропустит волны длиной более 1,8 м или частоты ниже 150 МГц. Когда длина волны составляет 1-2 величины ширины канала, последний становится волноводом и пропускает радиолокационные волны в углы с небольшой потерей. В этом случае только облицовка из радиопоглощающего материала (РПМ) может в какой-то степени поглотить радиолокационную энергию и обеспечивает умеренный эффект. Волна длиной, значительно меньшей, чем ширина канала, может распространяться в нем как в свободном пространстве, отражаясь от стенок, как луч света. Если стенка электропроводящая, потери довольно большие, но, если она покрыта РПМ, отражения в значительной мере уменьшаются.

Первым самолетом, который с самого начала разрабатывался как малозаметный самолет, был немецкий "Хортен-9" (Horten-9), оснащенный двумя ТРД "Юмо" фирмы "Юнкерс". Опытный самолет совершил первый полет в январе 1945 г. Фанерная обшивка имела углеродную пропитку для поглощения радиолокационных излучений, а схема "летающего крыла" в плане была первой попыткой придать самолету конфигурацию, обеспечивающую малую заметность. Однако входные устройства двигателей не были защищены, хотя выходные устройства заканчивались желобом на верхней поверхности крыла, как на бомбардировщике B-2 фирмы "Нортроп-Грумман".

Разведывательные самолеты A-12 и SR-71 "Блэкбед" фирмы "Локхид-Мартин" также с самого начала задумывались как малозаметные. Сверхзвуковые воздухозаборники были снабжены большими подвижными центральными телами для управления потоком, однако центральные тела также создавали тонкий кольцевой канал, который был слишком мал для прохождения большинства радиолокационных волн. Центральное тело было сильно изогнутым и отражало большую часть радиолокационных волн от их источника. Выходные трубы являлись хорошими уголковыми отражателями, однако специалисты предприятия "Сканк уоркс" разработали метод борьбы с этим. Неизвестно, было ли это когда-нибудь внедрено, но, по заявлению представителя "Сканк уоркс", был использован следующий прием: тонкую струю жидкости впрыскивали в поток выходящих газов, что значительно ионизировало последний и увеличивало его отражательную способность. И хотя такой подход мог показаться неудачной идеей, на самом деле он сыграл положительную роль. Радиолокационные волны в задней части были бы заблокированы от сильных отражений из полости выходной трубы, а вместо этого из трубы выходили бы только слабые мерцающие сигналы.

Информация об использовании на самолете "Блэк бед" техники "стелс" была засекречена, что отразилось на конструкциях истребителей 1970-х гг., демонстрировавших явно недостаточные характеристики малой заметности. Специалисты снова получили возможность создать малозаметный самолет, работая по программе DARPA/"Локхид" "Хэв блю", что привело к созданию истребителя F-117A. Эти самолеты были настолько засекречены, что авиадвигателестроительные фирмы оставались в полном неведении относительно применяемой техники "стелс". Вполне подходящим был ТРДДФ F404 фирмы "Дженерал электрик", выпускавшийся в то время для истребителей F/A-18.

Вся работа по оснащению самолетов F-117 техникой "стелс" была выполнена самолетостроительной фирмой, при этом была поставлена задача не касаться двигателя. В результате появились такие устройства, обеспечивающие малую заметность, как например, зарешеченный воздухозаборник и плоское выходное устройство истребителя F-117 (platypus-exhaust). Решетки воздухозаборников похожи на маленькие каналы и имеют такой малый шаг (15,24 мм), что большинство радиолокационных волн не могут проникнуть через них, будучи слишком длинными. Решетки изготавливаются из РПМ, предназначаются для поглощения большей части энергии и имеют угол наклона более 60 град. для отклонения непоглощенных волн от воздухозаборника. Волны, которые все же попали в воздухозаборник, отражаются от входа двигателя и стенок канала и должны выйти через решетку. Это труднее, чем проникнуть внутрь, так как у радиопоглощающого материала решетки, являющегося вначале "мягким" (soft") и рассчитанным на поглощение волн, постепенно возрастает сопротивление. Внутренние волны попадают на "твердую" ("hard") тыльную сторону решетки и отражаются обратно в канал, где рассеиваются.

В конечном итоге отмечается потеря давления на решетке, что снижает характеристики двигателя. Однако это компенсируется тем, что решетка служит выпрямителем потока, обеспечивая подачу к двигателю невозмущенного потока воздуха под углами до 20град. Плоское тонкое выходное устройство истребителя F-117 отогнуто вверх на 10 град. в целях предотвращения попадания радиолокационных волн на турбину. Вертикально установленные в выходном устройстве лопатки разделяют его на несколько узких каналов, что предотвращает проникновение длинных радиолокационных волн. Кроме того, эти лопатки служат опорными стойками и способствуют расширению потока выходящих газов. Более короткие волны, попадающие внутрь выходного устройства, пройдя через лопатки быстро оказываются в значительно более широком канале и многократно отражаются от его стенок, прежде чем выйти наружу, что позволяет надеяться на то, что значительная часть энергии теряется. Поскольку температуры (газа) в выходном канале очень высокие, облицовывать его стенки радиопоглощающим материалом нецелесообразно; в данном случае для облицовки используются плитки, изготовленные из жаропрочного РПМ на керамической основе.

Двигателестроительные фирмы были подключены к участию в работе по технике "стелс" в конце 1980-х годов, когда началась разработка истребителя ВВС США в рамках программы ATF (Advanced Tactical Fighter). В результате стали применяться более интегрированные устройства, и в двигатель начали вносить изменения. Таким образом, взаимодействие двигателе- и самолетостроительных фирм принесло свои плоды - была получена комбинированная конструкция двигателя и воздухозаборника, обеспечивающая малую ЭПР при минимальном ухудшении характеристик двигателя.

Зарешеченный воздухозаборник неприемлем для сверхзвукового самолета типа ATF, в связи с чем потребовалась разработка противорадиолокационного устройства (ПРЛУ) другой конфигурации. Решением стала комбинация серпантинного канала с установкой ПРЛУ перед двигателем. При использовании РПМ, настроенного на определенные длины волн, такая система способна защищать от широкого диапазона частот. Когда один компонент служит волноводом, другие действуют как волногасители.

Опасные длины волн колеблются в диапазоне от примерно 2 м до 2 см. Когда волна слишком большая, она не может пройти в воздухозаборник и отражается, рассеиваясь; РПМ, нанесенный на входную кромку воздухозаборника, настраивается на поглощение длинных волн и снижение отражающей способности воздухозаборника, вследствие чего на ПРЛУ попадает очень небольшое количество радиолокационной энергии. Средняя длина волны позволяет ей пройти в канал, который в данном случае является волноводом и пропускает волны беспрепятственно; однако волна слишком велика, чтобы пройти через установленные на входе лопатки, выполняющие задачу ПРЛУ. РПМ, нанесенный на лопатки, настраивается на эту частоту и поглощает большую часть энергии; небольшое количество энергии отражается от стенок канала и выходит наружу.

Для уменьшения отражения могут быть использованы другие методы. Короткая волна отражается от стенок канала и поглощается РПМ (которым облицованы стенки), настроенным на высокую частоту; небольшое количество волн проходит в ПРЛУ, который при этой частоте действует как волновод; волна выходит из ПРЛУ и попадает на вентилятор двигателя, где она гасится, многократно отражаясь в лабиринте. Не попавшие в ловушку ПРЛУ/вентилятора волны теряют интенсивность так как, прежде чем выйти из воздухозаборника многократно отражаются от стенок. В данном случае роль ПРЛУ фактически выполняют лопатки ВНА, имеющие соответствующую форму и покрытие РПМ для поглощения энергии РЛС. Толщина покрытия РПМ обычно составляет 1/4 длины радиолокационной волны. Длины волн в высоко диэлектрическом РПМ значительно короче, чем в свободном потоке, поэтому возможно будет достаточно нанести тонкий слой этого материала. Стандартные лопатки ВНА делаются тонкими во избежание потерь давления, но когда они модифицируются в ПРЛУ, они становятся значительно массивнее.

После покрытия РПМ лопатки утолщаются примерно на 1,58 мм с каждой стороны; изменяется также длина лопаток и расстояние между ними. ВНА, выполняющий роль ПРЛУ, может быть добавлен в двигатели, которые уже не имеют ВНА. Сторонники "чистоты" конструкции двигателя не очень довольны этими изменениями, однако для такого истребителя, как F-22, применение ПРЛУ имеет первостепенную значимость для удачного выполнения боевых заданий. Поскольку движение радиолокационных волн имеет более рассеянный характер по сравнению со световыми лучами, ПРЛУ, являющийся достаточно эффективным, все же позволяет с помощью оптических средств обнаружить вход вентилятора. В принципе количество физической защиты изменяется в соответствии с требованиями к ЭПР, и нужный уровень достигается путем изменения хорды лопатки. Однако уровень искажения потока, подходящего к лопаткам компрессора, тоже важен, и уменьшение неравномерности потока при использовании лопаток ВНА с большей длиной смешения является плюсом, который компенсирует падение давления воздушного потока. (ИТАР-ТАСС 23.05.01)
http://radar.narod.ru/rdr-arhn01.html

 Комментарии: 0 шт.   Нравится: 2 | Не нравится: 0 

Комментарии

Социальные комментарии Cackle Все комментарии

Также в разделе «Интересное»

Расписание

Расписание транспорта. Краматорск, Харьков

Расписание

Музыка

Loading...

Справочник ВУЗов Украины