¿Cómo es invisible un avión furtivo?
Dong: Parece que necesitamos entender el sigilo por infrarrojos. También tenemos que descubrir qué es la radiación infrarroja.
Zhang: Sí. Teóricamente, la radiación infrarroja es esencialmente radiación térmica con un rango de longitud de onda de 0,76 a 100 micrones. Mientras la temperatura de la superficie del objeto sea superior al cero absoluto (-273 grados), siempre habrá un fenómeno de radiación térmica de este tipo y se seguirá liberando energía de la superficie del objeto. 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) 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 se refiere a la transmisión de radiación infrarroja. Sólo la radiación infrarroja en la banda correspondiente de la ventana atmosférica puede pasar, sin embargo, en la banda exterior a la ventana atmosférica una parte considerable de la radiación infrarroja es difícil. debido a ciertos componentes de la atmósfera, tiene un fuerte efecto de absorción de la radiación infrarroja en determinadas bandas. Al mismo tiempo, la dispersión de diversas partículas suspendidas en la atmósfera también atenúa la radiación infrarroja durante la transmisión. 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.
La banda operativa es sólo un requisito previo en la ventana atmosférica. Si desea derribar un 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 Sidewinder estadounidense AIM-GB y el Sky Flash británico) utilizaban detectores de sulfuro de plomo no refrigerados con una banda operativa de 1,3 micrones. , con un alcance de trabajo más corto y apuntando a objetivos MiG-29 con una altitud de 10 a 15 km. La segunda generación de misiles guiados por infrarrojos (después de 1967) amplió la capacidad de ataque integral y puede atacar objetivos desde el frente o desde el costado, como el AIM-gL estadounidense "Sidewinder", el "Matra" R550 francés, etc. Los elementos fotosensibles de antimonuro de indio refrigerados se utilizan ampliamente en el sistema de guía infrarroja de este tipo de misil. La banda de trabajo es de 3 a 5 micrones. Su objetivo de detección es principalmente el escape de la boquilla de cola del motor. El misil guiado por infrarrojos de tercera generación utiliza una guía de imágenes de detectores de plano focal infrarrojo. Los elementos de detección son Sb, Cd y Hg, y pueden detectar radiación infrarroja de 8 a 14 micrones. Los productos típicos incluyen el misil aire-tierra estadounidense AGM-65D 'Maverick', el 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 infrarrojos contemporánea. La detección de imágenes infrarrojas realmente logra un ataque integral a la aeronave, porque la radiación de calentamiento aerodinámico del revestimiento del fuselaje se convertirá en una fuente de radiación que no se puede ignorar. La radiación de calentamiento aerodinámica del revestimiento del fuselaje se caracteriza por una gran área de radiación y un pequeño contraste de radiación con el entorno. Los misiles de primera y segunda generación con guía de punto de acceso de fuente puntual casi no representan una amenaza para ellos, pero la imagen de distribución de radiación térmica causada por la ligera diferencia de temperatura o emisividad entre el objetivo y el fondo es muy adecuada para la detección de imágenes infrarrojas. Con el rápido desarrollo de la tecnología de guía por infrarrojos, desde la guía de fuente puntual hasta la guía de imágenes, y la mejora continua de la relación empuje-peso y la velocidad de las aeronaves, la intensidad de la radiación infrarroja del sistema de propulsión de la aeronave y la señal de radiación infrarroja del revestimiento del fuselaje han aumentado. un gran impacto en la supervivencia de los aviones en un entorno de guerra las capacidades representan una amenaza cada vez más importante. En este contexto sombrío, se ha intensificado el desarrollo de contramedidas infrarrojas.
Las contramedidas por infrarrojos se pueden dividir en métodos activos y pasivos. El propósito de las contramedidas activas es interferir activamente, engañar o destruir el sistema de guía infrarroja del misil entrante para que el misil no pueda alcanzar el objetivo. Los principales medios son señuelos de infrarrojos, bloqueadores de infrarrojos y láseres de alta energía. Los dos primeros se han aplicado en algunos aviones. Los láseres de alta energía tienen la capacidad de quemar los buscadores de guía infrarrojos, pero actualmente solo pueden usarse en equipos terrestres y aún no han alcanzado la etapa de practicidad en el aire.
El propósito de la confrontación pasiva es suprimir y debilitar la energía de radiación infrarroja del objetivo, de modo que el misil enemigo no pueda o solo pueda detectar el objetivo a la distancia más cercana, lo que dificulta que el misil maniobre en una distancia corta y reduce la probabilidad de acertar. El efecto de las contramedidas pasivas depende en última instancia del nivel de energía de la radiación infrarroja.
El método de supresión de la radiación infrarroja de los aviones incluye tres aspectos: primero, cambiar las características de la radiación infrarroja del objetivo, principalmente cambiando la banda de radiación infrarroja del objetivo, de modo que la banda de radiación infrarroja del avión esté dentro el rango de banda de respuesta de los misiles guiados por infrarrojos Además, puede desactivar el detector de infrarrojos del enemigo y lograr el propósito del sigilo por infrarrojos. Por ejemplo, utilizando nuevos materiales compuestos o revestimientos de pintura selectivos en el exterior del fuselaje. Las características de la radiación infrarroja del objetivo se pueden cambiar y la mayor parte de la energía de la radiación se puede irradiar desde la "zona" 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, reduciendo así 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. Utiliza principalmente ciertos medios técnicos para cambiar la dirección de la radiación infrarroja en la estructura. Por ejemplo, se puede utilizar un deflector de infrarrojos especialmente diseñado para bloquear la radiación infrarroja de la boquilla. cambiar la dirección de la boquilla de escape y la dirección.
En la actualidad, los aviones con rendimiento furtivo por infrarrojos incluyen principalmente los F-117A, F-22, B-2, etc. Los medios sigilosos por infrarrojos adoptan principalmente tecnología de boquilla bidimensional, tecnología de protección de boquilla de cola, mejora del flujo de aire interno y externo y tecnología de mezcla de inyección convencional de escape, y tecnología de recubrimiento de baja emisividad. La boquilla binaria de baja radiación infrarroja es una boquilla de escape de alto rendimiento que puede cumplir con los requisitos técnicos y tácticos de las aeronaves con tecnología avanzada de sistemas de propulsión. El uso de una boquilla binaria con baja radiación infrarroja es beneficioso para mejorar la estructura de mezcla de la llama de cola y la atmósfera. El F-117A utiliza una boquilla binaria de gran relación de aspecto (15 cm de alto, 1,83 m de ancho), que aumenta en gran medida la velocidad de enfriamiento de la llama de la cola y acorta la longitud del núcleo de la llama de la cola. Además, la integración de la boquilla bidimensional y el fuselaje de sección transversal no circular es beneficiosa para reducir la resistencia aerodinámica, mejorar las capacidades de crucero y lograr fácilmente la dirección de empuje y la inversión de empuje, lo que mejora la maniobrabilidad de la aeronave y el despegue corto. y capacidades de aterrizaje, y se usa ampliamente en aviones furtivos. La tecnología de blindaje se refiere al uso del fuselaje trasero y la cola vertical para proteger eficazmente la cavidad 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, con el borde trasero del fuselaje extendiéndose hacia atrás. Once deflectores de escape están dispuestos en la boquilla, haciendo que la boquilla parezca una armónica, lo que reduce en gran medida el ángulo de visión de los infrarrojos. detección. La potencia del avión furtivo debe ser un motor turbofan, que utiliza un ventilador externo para mezclar con fuerza el aire frío y el aire caliente interno. Al mismo tiempo, el efecto de mezcla del aire frío inyectado durante el escape se puede utilizar para reducir aún más la temperatura del escape. . El F-117A está equipado con un mezclador de lóbulo de aire de escape/derivación, y el área de la garganta de entrada es aproximadamente 4 veces mayor que la del F/A-18 equipado con el mismo motor. Esta gran área de entrada puede mover más aire frío por inyección de derivación de succión. boquilla.