Обеспечение малой заметности в РЛ диапазоне

Подобно радиоволнам, инфракрасное излучение (ИКИ) также является частью электромагнитного спектра, с диной волны в интервале от 0,77 до 1000 m (микрон, 1m = 10^–6 м).

ИКИ исходит от всего тела при температуре выше абсолютного нуля (– 273°С). Полное количество и распределение теплового излучения как функции длины волны зависит от материала и температуры тела. Для твердых тел, таких, как поверхность самолета, тепловое излучение равномерно распределено по широкому диапазону длин вол. Для газов, таких, как реактивные струи двигателей, излучение исходит в очень узком диапазоне длин волн.

Закон Стефана-Больцмана аппроксимирует излучаемую энергию M (ватт/ м²)соотношением M =es T⁴, где e – коэффициент излучения (или степень черноты, - это функция длины волны), постоянная Стефана-Больцмана равна s = 5.67 *10^–8 ватт/(м²*K⁴), и температура берется по абсолютной шкале [K]. Коэффициент излучения – это отношение излучаемой поверхностью энергии к энергии, излучаемой идеальным источником излучения при той же температуре. Таким образом, этот коэффициент обычно меньше единицы.

Хотя вклад в инфракрасную заметность самолета идет от двух составляющих – от выхлопной системы двигателя и от обшивки самолета, нагревающейся из-за трения в атмосфере, - на малых скоростях эта, последняя, составляющая пренебрежимо мала по сравнению с первой. Двигатель излучает энергию от горячих частей и от самой выхлопной струи (рис. 3–5). Основными переменными, доступными для снижения ИКИ, являются температура и коэффициент излучения, которые в значительной степени доступны для маскирования по линии визирования.

Тепловые головки самонаведения ракет класса "воздух-воздух", как правило, наиболее чувствительны в средней части ИК спектра (3 – 5 µ), которая является естественной частотой излучения горячих выхлопных газов с окислами углерода. Длинноволновые ИК головки самонаведения (8-12µ) обнаруживают тепло от солнечного нагрева и аэродинамического трения обшивки самолета. Оба диапазона частот используются в устанавливаемых на борту самолетов ИК искателях.

Снижение температуры может приводить к существеннейшему уменьшению излучаемой ИК энергии. Приведенное выше уравнение является весьма большим упрощением, поскольку оно пренебрегает изменением частоты излучения по температуре. При типовых температурах горячего металла выхлопной системы двигателя экспоненциальная зависимость будет чаще близка к восьми, а не к четырем. В любом случае ясно, что небольшое уменьшение температуры способно дать много бóльший эффект, чем то снижение степени черноты, которое может быть достигнуто. По этим причинам внимание в области снижения ИКИ уделяется в первую очередь снижению температуры и маскированию. Снижение температуры в выхлопном тракте достигается различными путями.

Исключение применения форсажа там, где речь идет о крейсерском сверхзвуковом режиме, значительно понижает температуру выхлопного тракта. Значительно бóльшая работа, которую снимает турбина, - это в том, что касается турбовинтовых или турбовальных двигателей, - приводит к более холодному выхлопу. Для реактивного двигателя, где горячий газ является движущей силой, этот вариант менее привлекателен. Двигатели самолетов Локхид F-117F, Нортроп В-2 и YF-23 имеют выхлопные системы в верхней части фюзеляжа, чтобы предотвратить возможность визирования горячих частей снизу.

Прямоугольные, или двумерные, сопла также создают неустойчивый выхлопной поток, который разрушается более интенсивно, увлекая за собой атмосферный воздух при более интенсивном смешении и поэтому охлаждаясь быстрее.

При разработке покрытия, которое может ослаблять коэффициент излучения, необходимо обеспечивать условие, что этот материал не способствует радиолокационному отражению. Использование многослойных материалов для снижения как радиолокационного, так и ИК отражения, требует пленок толщиной в несколько ангстрем. Однако двигатели создают на поверхностях выхлопной системы отложения углерода, которые имеют очень высокое значение коэффициента излучения. Поэтому выхлоп двигателя должен снижать, по существу до нуля, выработку частиц углерода, в противном случае выхлопная система будет покрыта углеродным слоем с высоким коэффициентом излучения уже через несколько часов работы.

По указанным причинам проводится работа по снижение коэффициента излучения и на поверхностях воздухозаборников, и на внешних поверхностях планера самолета.

Подводя итог, можно сказать, что снижение ИК излучения достижимо при скрупулезном применении проектировочных приемов для снижения температуры и маскирования компонентов с горячими частями. Как и в случае со снижением радиолокационного поперечного сечения, источники доминирующих компонентов ИК излучения должны быть выявлены в первую очередь и затем их излучение минимизируется путем интегрированного подхода к проектированию системы в целом [8].

Рис. 3-1.Дальность обнаружения летательного аппарата зависит не только от его размеров, но и от уровня применяемых стелс-технологий [10]

Рис. 3.2. Качественная оценка вклада, вносимого в величину ЭПР различными элементами планера и самолетных систем [12]

Рис. 3-3. Направления, в которых должны работать проектировщики самолета для обеспечения низкого уровня ЭПР [12]

Рис. 3–4. Особенности прохождения радиоволн в канале воздухозаборника [13]

Рис. 3-5. Составляющие ИК-излучения выхлпной системы двигателя [8]

Дата добавления: 2014-11-20