¿Alguien sabe algo sobre la tecnología furtiva estadounidense?
Dong Shihong "No conocido como Dong: Profesor Zhang". ¡Hola! Muchas gracias por ser entrevistado por nosotros. Sabiendo que usted es un experto en investigación sobre tecnología furtiva por infrarrojos, planeamos educarlo sobre algunas preguntas sobre el sigilo de aviones. En primer lugar, ¿puede decirnos cuáles son las formas en que los aviones logran la invisibilidad?
Profesor Zhang (en adelante, Zhang): La tecnología sigilosa de los aviones se refleja principalmente en el control de señales de objetivos como el radar y los infrarrojos. Los aviones que utilizan radar furtivo son fáciles de identificar por su apariencia. Este tipo de avión reduce principalmente la sección transversal de reflexión del radar optimizando el diseño de la apariencia. Por ejemplo, el F-117A estadounidense, el avión completo está compuesto casi por líneas rectas y aviones. que concentra las ondas de reflexión del radar. Varios haces estrechos en el plano horizontal impiden que el radar enemigo reciba suficientes señales de eco continuas para determinar si se trata de un objetivo real. Junto con el diseño especial y sigiloso de la entrada de aire del motor, la boquilla de cola, las costuras del dosel, el tren de aterrizaje y otras partes, lo hace aparecer en la pantalla del radar. L muestra una señal más pequeña que la que mostraría un pájaro en una pantalla de radar. Además, los aviones estadounidenses F-22, B-2, "Comanche" y otros aviones han adoptado la "cirugía plástica". La sección transversal de reflexión del radar es extremadamente pequeña.
Dong: La invisibilidad del radar está estrechamente relacionada con el diseño aerodinámico del avión, y el diseño aerodinámico afecta directamente la maniobrabilidad del avión. ¿Cómo concilian los diseñadores de aviones esta contradicción?
Zhang: No puedes quedarte con el pastel y comértelo también. Si un avión quiere tener verdaderas capacidades de sigilo, debe perder parte de su movilidad; si quiere tener una verdadera súper maniobrabilidad, debe hacerlo; perder algunas de sus capacidades de sigilo. Por lo tanto, los diseñadores deben determinar qué diseño elegir en función de su uso específico en combate. Además, también se puede adoptar un enfoque de compromiso, que tenga tanto un cierto grado de capacidad de sigilo como un cierto grado de movilidad.
Dong: En tu opinión, ¿cuál es más importante, la movilidad o el sigilo, en el futuro combate aéreo?
Zhang: Para los aviones de combate, tanto la maniobrabilidad como el sigilo son importantes. En cuanto a qué rendimiento es más importante, se debe sopesar en función de la misión de combate del avión y el entorno de combate al que se enfrenta.
Dong: En comparación con los aviones europeos y americanos, la mayoría de los aviones rusos son voluminosos y no tienen un diseño sigiloso, por lo que sus secciones transversales de reflexión de radar son generalmente más grandes. Sin embargo, se dice que Rusia se está preparando para utilizar tecnología furtiva de plasma en sus aviones clase 1.44. ¿Qué piensas sobre la tecnología de encubrimiento por plasma?
Zhang: Se dice que la tecnología furtiva de plasma es muy eficaz para reducir el área de dispersión del radar de los aviones, especialmente para ondas largas. Sin embargo, la tecnología furtiva de plasma también tiene algunas desventajas propias, como el aumento del peso del equipo aéreo y la reducción de la eficacia furtiva debido al mayor impacto compuesto con el aire durante el vuelo a baja altitud. Personalmente creo que la tecnología de sigilo de plasma y otras tecnologías de sigilo se complementarán entre sí y lograrán mejores efectos de sigilo.
Dong: ¿Qué significa la invisibilidad infrarroja?
Zhang: El sigilo por infrarrojos se refiere principalmente a suprimir y debilitar la energía de radiación infrarroja del objetivo, haciendo imposible que los misiles enemigos lo detecten.
Dong: Parece que necesitamos descubrir la invisibilidad infrarroja. También tenemos que descubrir qué es la radiación infrarroja.
Zhang: Sí. Teóricamente, la radiación infrarroja es esencialmente radiación térmica con una longitud de onda que oscila entre 0,76 y 100 micrones. Mientras la temperatura de la superficie del objeto sea superior al cero absoluto (-273 grados), siempre habrá energía fluyendo continuamente desde la superficie del objeto hacia la superficie. la superficie del objeto. Este fenómeno de radiación térmica se libera externamente. Por lo tanto, la radiación infrarroja es una característica inherente de diversos objetivos militares, especialmente aviones, cohetes y otros aviones que tienen fuertes fuentes de radiación infrarroja. La radiación infrarroja a menudo se divide en cuatro regiones según la longitud de onda: infrarrojo cercano (rango de longitud de onda de 0,76 a 3 micrones), infrarrojo medio (rango de longitud de onda de 3 a 6 micrones), infrarrojo medio lejano (rango de longitud de onda de 6 a 20 micrones) y lejano. infrarrojo (rango de longitud de onda 6-20 micrones) Rango 20-100 micrones). Las tres primeras áreas contienen bandas que son relativamente transparentes a la atmósfera, es decir, tres ventanas atmosféricas de 2 a 26 micrones, 3 a 5 micrones y 8 a 14 micrones. La llamada ventana atmosférica infrarroja significa que para la transmisión de radiación infrarroja sólo se puede transmitir la radiación infrarroja en la banda correspondiente a la ventana atmosférica, mientras que en la banda fuera de la ventana atmosférica es difícil transmitir una parte considerable de la radiación infrarroja. penetrar en la atmósfera, esto se debe a que algunos componentes de la atmósfera tienen un fuerte efecto de absorción de la radiación infrarroja en determinadas bandas y, al mismo tiempo, la dispersión de diversas partículas suspendidas en la atmósfera también hace que la radiación infrarroja se atenúe durante la transmisión. proceso.
Por lo tanto, en el dispositivo de guía de infrarrojos, la banda de trabajo del detector de infrarrojos debe estar dentro de la ventana atmosférica.
Dong: En la guerra moderna, la principal amenaza para los aviones son varios tipos de misiles. Entonces, ¿significa esto que un misil guiado por infrarrojos puede derribar un avión siempre que su banda operativa esté dentro de la ventana atmosférica?
Zhang: Por supuesto que no. Es sólo un requisito previo que la banda de trabajo esté dentro de la ventana atmosférica. Si desea derribar el avión, también debe observar la capacidad del detector de misiles para detectar la energía de radiación infrarroja del avión. Desde la perspectiva del desarrollo de misiles guiados por infrarrojos, la primera generación de misiles guiados por infrarrojos desarrollados en la década de 1950 (como el AIM-gB estadounidense "Sidewinder", el "Sky Flash" británico, etc.) utilizaban detectores de sulfuro de plomo no refrigerados. , la banda de trabajo es de 1,3 micrones y el alcance de acción es corto. El alcance de acción del MiG-29 y otros objetivos a una altitud de 10 a 15 kilómetros es generalmente de 7 a 8 kilómetros y solo puede detectar el infrarrojo. radiación de la tobera de cola del motor a reacción. La segunda generación de misiles guiados por infrarrojos (después de 1967) amplió la capacidad de ataque omnidireccional y puede atacar al objetivo desde el frente o desde el costado, como el estadounidense "Sidewinder" AIM-gL, el francés "Matra" R550, etc. , este tipo El sistema de guía infrarroja de los misiles generalmente utiliza elementos fotosensibles de antimonuro de indio refrigerados, con una banda operativa de 3 a 5 micrones. El principal objetivo de detección es la llama de escape de gas de alta temperatura emitida por la boquilla de cola del motor. El misil de guía infrarroja utiliza un plano focal infrarrojo. La guía de imágenes del detector de matriz, el elemento de detección es antimonio, cadmio y mercurio, puede detectar radiación infrarroja de 8 a 14 micrones. Los productos típicos incluyen el aire americano AGM-65D 'Maverick'. misil tierra, misil aire-tierra AGM-114A 'Helfa', etc. La tecnología de guía por imágenes infrarrojas tiene la capacidad de buscar, capturar, identificar y rastrear objetivos de forma autónoma en diversos entornos tácticos complejos. Representa la tendencia de desarrollo de la tecnología de guía por imágenes infrarrojas contemporánea que realmente realiza un ataque omnidireccional contra aviones, porque este calentamiento aerodinámico. La radiación del revestimiento del fuselaje se convertirá en una fuente de radiación que no se puede ignorar. La radiación de calentamiento aerodinámico del revestimiento del fuselaje se caracteriza por un área de radiación grande y un pequeño contraste de radiación con el medio ambiente. Utiliza una guía de punto caliente de fuente puntual como primer modo. Los misiles de segunda generación casi no representan una amenaza para ellos, pero la imagen de distribución de radiación térmica causada por la ligera diferencia de temperatura o la tasa de autoradiación entre el objetivo y el fondo es muy adecuada para la detección de imágenes infrarrojas a medida que la tecnología de guía infrarroja cambia desde la fuente puntual. El rápido desarrollo de la guía a la guía por imágenes, así como la mejora continua de la relación empuje-peso y la velocidad de las aeronaves, han provocado que la intensidad de la radiación infrarroja del sistema de propulsión de la aeronave y la señal de radiación infrarroja de la piel del fuselaje ocupen un lugar cada vez más prominente. amenaza para la supervivencia de la aeronave en un entorno de guerra. En este contexto, el desarrollo de contramedidas infrarrojas se ha vuelto cada vez más feroz.
Dong: ¿Cuáles son los métodos de las contramedidas infrarrojas? Zhang: Hay dos tipos de contramedidas infrarrojas: activas y pasivas. El propósito de las contramedidas activas es interferir activamente, engañar o destruir el sistema de guía por infrarrojos del misil entrante, de modo que el misil no pueda alcanzar el objetivo. Las bombas señuelo de infrarrojos, los bloqueadores de infrarrojos y los láseres de alta energía ya se utilizan en algunos aviones. Los láseres de alta energía tienen la capacidad de quemar los buscadores de orientación por infrarrojos, pero sólo se pueden utilizar en equipos terrestres y aún no han llegado. La etapa práctica de las contramedidas aerotransportadas El propósito de las contramedidas pasivas es suprimir y debilitar la energía de radiación infrarroja del objetivo. El misil enemigo no puede o solo puede detectar el objetivo a la distancia más cercana posible, lo que dificulta que el misil maniobre y. ataque a corta distancia, y el efecto de la confrontación pasiva depende en última instancia del nivel de energía de radiación infrarroja.
Dong: ¿Qué medidas se pueden tomar para reducir la radiación infrarroja?
Zhang: ¿El método de supresión? La radiación infrarroja de los aviones generalmente incluye tres aspectos: primero, cambiar las características de la radiación infrarroja del objetivo, principalmente cambiando la banda de radiación infrarroja del objetivo, la banda de radiación infrarroja del avión está fuera de la banda de respuesta del misil guiado por infrarrojos, por lo que. Desactivar el detector de infrarrojos del enemigo para lograr el propósito del sigilo por infrarrojos. Por ejemplo, el uso de nuevos materiales compuestos o el uso de materiales activos en el exterior del cuerpo del avión puede cambiar las características de la radiación infrarroja del objetivo, irradiando la mayor parte. de la energía irradiada fuera de la "zona inclusiva" fuera de la ventana atmosférica. El segundo es reducir la intensidad de la radiación infrarroja del objetivo, principalmente reduciendo la temperatura y la emisividad del objetivo para reducir la potencia de radiación de la aeronave. Para paredes sólidas expuestas, se puede usar enfriamiento por aire para reducir la temperatura. Para las llamas de cola de gas, se introduce aire frío para mezclar, lo que no solo puede lograr el propósito de enfriar, sino también diluir la concentración de dióxido de carbono y reducir la emisividad del gas.
El tercer método consiste en ajustar el proceso de transmisión de la radiación infrarroja. Adopta principalmente ciertos medios técnicos en la estructura para cambiar la dirección de la radiación infrarroja, por ejemplo, se pueden utilizar deflectores de infrarrojos especialmente diseñados para bloquear la radiación infrarroja de la boquilla y cambiarla. la boquilla de escape. La forma y dirección del tubo, etc.
Dong: ¿Cuáles son los principales aviones con capacidades furtivas por infrarrojos actualmente? ¿Cómo logran la invisibilidad infrarroja?
Zhang: En la actualidad, los aviones con rendimiento de sigilo por infrarrojos son principalmente aviones estadounidenses F-117A, F-22, B-2 y otros. Sus métodos de sigilo por infrarrojos utilizan principalmente tecnología de boquilla binaria y boquilla de cola 1. Tecnología de blindaje, mejora del flujo de aire interno y externo, tecnología de mezcla de inyección en el conducto de escape y tecnología de recubrimiento de baja emisividad, etc. La boquilla binaria de baja radiación infrarroja es una boquilla de escape de alto rendimiento que aparece en la tecnología avanzada de sistemas de propulsión y puede cumplir con los requisitos técnicos y tácticos de las aeronaves. El uso de una boquilla binaria con baja radiación infrarroja es beneficioso para mejorar la estructura de mezcla de la llama de la cola y la atmósfera. El F-117A utiliza una boquilla binaria con una gran relación de aspecto (15 cm de alto y 1,83 m de ancho), lo que mejora considerablemente. mejora la Esto reduce la velocidad de enfriamiento de la llama de la cola y acorta la longitud del núcleo de la llama de la cola. Además, la boquilla binaria está integrada con el fuselaje de sección transversal no circular para lograr un diseño integrado, lo que es beneficioso para reducir la resistencia aerodinámica y mejorar las capacidades de crucero. También es fácil lograr dirección de empuje y inversión de empuje, lo que mejora la velocidad. maniobrabilidad del avión y despegue a corta distancia. Tiene la capacidad de aterrizar y se usa ampliamente en aviones furtivos. La tecnología de bloqueo se refiere al uso del fuselaje trasero, la cola vertical, etc. para bloquear eficazmente la cavidad interna de la boquilla y el núcleo de la llama de la cola, lo que puede lograr buenos efectos de supresión de infrarrojos. El F-117A coloca la boquilla en la parte superior del fuselaje, extiende el borde trasero del fuselaje hacia atrás y organiza 11 deflectores de escape dentro de la boquilla, haciendo que la boquilla parezca una armónica, lo que reduce en gran medida el ángulo de visión de la detección de infrarrojos. . La potencia del avión furtivo debe ser un motor turbofan, que utiliza el aire frío del ventilador exterior y el flujo de aire caliente interior para implementar la mezcla forzada. Al mismo tiempo, el efecto de mezcla de aire frío durante el escape se puede utilizar para reducir aún más la temperatura. el escape. El F-117A está equipado con un mezclador de lóbulo de aire de escape/derivación, y el área de su garganta de entrada es aproximadamente cuatro veces mayor que la del F/A-18 equipado con el mismo motor. El área de entrada de aire tan grande puede aspirar más aire frío. en la boquilla eyectora de derivación.
Dong: Dado que los helicópteros no necesitan utilizar el impulso de escape del motor para generar empuje, ¿es mucho más fácil suprimir los infrarrojos que los aviones de ala fija?
Zhang: Efectivamente. La tecnología de supresión de infrarrojos de los helicópteros ha avanzado más que la de los aviones. Hasta ahora se han desarrollado tres generaciones de supresores de infrarrojos. La primera generación de supresores de infrarrojos se utilizó durante la guerra de Vietnam. El objetivo principal es bloquear la radiación de alta temperatura de las piezas metálicas calientes y evitar la amenaza de misiles infrarrojos en la banda de 1-3 micrones. El supresor de infrarrojos de segunda generación se diferencia del supresor de infrarrojos de primera generación en que su propósito es reducir la radiación de las piezas metálicas calientes en el hemisferio trasero en la parte trasera del motor. Su rango de banda de contramedida de infrarrojos es de 3 a 5 micrones. Además de reducir la radiación infrarroja de las piezas metálicas calientes, también es necesario reducir la temperatura de la llama de la cola de escape y reducir la radiación infrarroja de la llama de la cola, de modo que el misil infrarrojo pierda su objetivo de ataque omnidireccional. Por lo tanto, es necesario utilizar el impulso de escape del motor para aspirar una gran cantidad de aire frío del ambiente y fortalecer la mezcla uniforme en un tubo de mezcla muy corto. Por ejemplo, el helicóptero "Dolphin" SA365 desarrollado conjuntamente por los Estados Unidos. Estados Unidos y Francia utilizan una boquilla de lóbulo. El supresor de infrarrojos de segunda generación sigue siendo una parte complementaria u opcional del motor. Está sujeto a demasiadas restricciones en cuanto a forma y tamaño, y es muy difícil eliminar aún más la influencia de la radiación infrarroja del dispositivo de escape del motor. Según los últimos análisis de datos, el concepto integrado de supresión de infrarrojos que utiliza el fuselaje de cola diseñado por la compañía estadounidense Boeing/Sikorsky para su helicóptero del nuevo siglo RAH-66 "Comanche" representa sin duda la dirección de desarrollo de la tercera generación de tecnología de supresión de infrarrojos. Aspira aire exterior (incluido el aire del rotor) a través de dos entradas estrechas en la parte trasera del helicóptero, lo mezcla con el escape del motor y luego lo mezcla con las salidas ranuradas a ambos lados de la parte inferior del vientre. fuselaje de cola. Se descarga gas. Esta solución integrada de supresión de infrarrojos tiene al menos tres ventajas destacadas: en primer lugar, bloquea completamente los componentes de alta temperatura del dispositivo de escape del motor, lo que favorece la mejora de la estructura central de la llama de la cola de escape y evita que la llama de la cola destruya el fuselaje. Calefacción en la pared para minimizar la radiación infrarroja del sistema de escape. No sólo puede reducir la radiación infrarroja en el rango de longitud de onda de 3 a 5 micrones a un nivel considerable (su radiación infrarroja es 25 veces menor que la del helicóptero AH-64 "Apache"). También tiene un efecto inhibidor significativo sobre la radiación infrarroja en el rango de longitud de onda de 8 a 14 micrones.
En segundo lugar, introducir el escape en el fuselaje de cola puede maximizar el uso del espacio efectivo del helicóptero, lo que resulta beneficioso para el diseño aerodinámico del helicóptero. El tercero es ayudar a realizar el efecto integral de la invisibilidad del radar.
Dong: Gracias de nuevo, profesor Zhang, por aceptar nuestra entrevista.