Những yếu tố liên quan đến tính năng tàng hình của chiến cơ

Radar

Radar là thiết bị quan trọng nhất trong việc theo dõi và phát hiện bất kỳ máy bay nào. Hệ thống radar hoạt động bằng cách phát sóng vô tuyến trong không khí từ một máy phát, các sóng vô tuyến này được phản xạ bởi máy bay và được máy thu nhận. Nó cung cấp vị trí, phạm vi, độ cao... của máy bay. Nó cũng cung cấp thông tin về mục tiêu mà không cho mục tiêu biết rằng nó đang bị theo dõi.

Cảm biến hồng ngoại (IR) hoặc camera có thể theo dõi và phát hiện máy bay từ nhiệt tỏa ra từ máy bay.

Về cơ bản có hai cách để máy bay không bị radar theo dõi - hoặc là thu được sóng vô tuyến, tức là ngăn không cho sóng này đến được đầu thu, hoặc phản xạ tín hiệu vô tuyến ra xa máy thu. Vật liệu hấp thụ radar (RAM) được sử dụng để chế tạo và phủ lên khung máy bay. Loại vật liệu như Carbon gia cường (RCC), hạt carbon đen, những viên bi sắt nhỏ... được sử dụng để phủ lên khung máy bay. Những RAM này chứa electron tự do trong nguyên tử của chúng và hấp thụ hầu hết sóng vô tuyến, do đó hạn chế khả năng bị theo dõi. Không giống như máy bay thương mại, máy bay quân sự có tính năng tàng hình không có bất kỳ mặt cong hay mặt tròn nào, mà có bề mặt nhiều mặt (tức là bề mặt có nhiều cạnh, nhiều đỉnh và có cấu trúc hình nón).

Ngoài ra, vì hầu hết các sóng vô tuyến đều rơi theo chiều ngang trên máy bay, tức là sóng tạo thành góc ngang với bề mặt máy bay. Vì vậy, máy bay được thiết kế theo cách mà chiều cao của các bề mặt thẳng đứng của máy bay được giữ ở mức tối thiểu - chẳng hạn như bằng cách loại bỏ giá treo vũ khí bên ngoài và cất vũ khí trong khoang vũ khí bên trong, giúp giảm phản xạ radar. Do đó, do các bề mặt nhiều mặt và chiều cao thẳng đứng thấp hơn của máy bay, nó phát ra hầu hết các sóng vô tuyến ra xa khỏi máy thu radar và có Tiết diện radar (RCS) thấp.

Hồng ngoại

Có hai nguồn nhiệt chính phát ra từ máy bay: Nhiệt độ động cơ và khí thải. Thêm vào đó, sự nóng lên của khung máy bay do ma sát với không khí. Khí thải động cơ phản lực có nhiệt độ cao tới 850 đến 900oC. Khi tiếp xúc với bầu khí quyển tự do bên ngoài vòi phun khí thải của động cơ, khí thải sẽ giãn nở trong không khí và phát ra bước sóng hồng ngoại của năng lượng nhiệt mà bất kỳ cảm biến hồng ngoại (IR) nào cũng có thể theo dõi được. Có nhiều cách được sử dụng để giảm tín hiệu hồng ngoại của động cơ - như ống xả động cơ phản lực được cách nhiệt bằng gạch men, giúp che giấu tín hiệu nhiệt.

Động cơ phản lực cũng có tính năng cho phép trộn không khí mát hơn với khí thải nóng sau khi đốt cháy. Nó giúp làm mát khí thải, do đó làm giảm tín hiệu hồng ngoại. Động cơ máy bay tàng hình được thiết kế theo cách ẩn trong khung máy bay hoặc nằm phía trên cánh, giống như trường hợp máy bay ném bom B-2 “spirit”. Nó cũng làm giảm dấu ấn IR của máy bay. Do ma sát, khung máy bay cũng nóng lên, khi sử dụng các bộ dẫn nhiệt, nhiệt này sẽ được dẫn ra khỏi không khí hoặc phân tán theo các hướng khác nhau, do đó làm giảm khả năng bị cảm biến hồng ngoại của đối thủ theo dõi.

Âm thanh

Tiếng ồn âm thanh là một cách khác để phát hiện. Tiếng ồn động cơ phản lực là do chuyển động tốc độ cao của không khí áp suất cao trong các đường dẫn luồng không khí của động cơ. Tiếng ồn động cơ phản lực được giảm bớt bằng cách cải thiện luồng không khí đi qua động cơ. Một số thiết bị khử tiếng ồn cũng được sử dụng. Ngoài ra, nhiều nỗ lực hiện đại nhằm cải thiện luồng không khí đi qua động cơ giúp giảm tiếng ồn cũng đang được tiến hành. Âm thanh của máy bay cũng là nguồn chính để phát hiện ra nó.

“Tiếng nổ siêu thanh” tạo ra khi máy bay vượt qua tốc độ âm thanh - tức là 1.234 km/giờ hoặc khi bay với tốc độ siêu thanh. Sóng âm thanh hoặc sóng xung kích tạo ra bởi tiếng nổ siêu thanh khiến nó có thể dễ dàng được theo dõi bởi một trạm nghe thích hợp. Nó cung cấp hướng và vị trí của máy bay cho đối thủ. Do đó, máy bay tàng hình thường hoạt động ở tốc độ dưới âm thanh, tức là tốc độ thấp hơn tốc độ âm thanh để tránh tiếng nổ siêu thanh. B-2 “Spirit” là máy bay ném bom chiến lược của Mỹ hoạt động chủ yếu ở tốc độ dưới âm thanh. Các máy bay mới hơn như F-22 raptor, F-35 lightning, SU-57... có khả năng hoạt động ở cả tốc độ dưới âm thanh và siêu âm. Do đó, những máy bay này hoạt động như một máy bay tàng hình được sử dụng trong không chiến tấn công.

Động cơ phía trên cánh của B-2.

Hình ảnh

Phát hiện trực quan tức là phát hiện máy bay bằng mắt người là quan trọng nhất trong không chiến trong phạm vi trực quan (WVR) và cũng như đối với Hệ thống phòng không di động (MANPDS). Nếu radar và hồng ngoại (IR) không phát hiện được, máy bay vẫn có thể được theo dõi bằng trực quan và có thể bị bắn hạ. Vì vậy, giảm tín hiệu có thể nhìn thấy cũng rất quan trọng để đạt được tính năng tàng hình. Có nhiều cách để đạt được độ hiển thị thấp, nhưng có hai cách thường được sử dụng: kích thước nhỏ của máy bay và sơn ngụy trang.

Kích thước của máy bay càng nhỏ thì khả năng bị phát hiện càng thấp. LCA Tejas và Gripen do kích thước nhỏ hơn so với các máy bay cùng thời, là những ví dụ tốt nhất về máy bay có độ hiển thị hình ảnh thấp. Mục đích của sơn ngụy trang là làm giảm độ tương phản giữa máy bay và nền mà nó được nhìn thấy. Loại sơn được lựa chọn cẩn thận được sử dụng để sơn bề mặt máy bay với mục đích phù hợp với nền mà nó có nhiều khả năng được nhìn thấy nhất.

Ngụy trang

Ví dụ, máy bay được sơn màu nâu và xanh lá cây khi bay qua đất nông nghiệp và khu vực rừng. Trên sa mạc, màu nâu cát được sử dụng. Màu xanh xám xỉn được sử dụng trên biển. Ngày nay, máy bay được sơn màu xám có độ tương phản thấp. Do đó, sơn ngụy trang có ích trong việc giảm dấu hiệu trực quan của máy bay, vốn bay tương đối gần. Mặc dù việc sử dụng tất cả những tính năng này không làm cho bất kỳ máy bay nào trở nên hoàn toàn vô hình đối với kẻ thù, nhưng máy bay tàng hình vẫn quan trọng để thực hiện bất kỳ hoạt động nào được thèm muốn. Nó cũng đang được sử dụng trong tàu ngầm và tàu hải quân.

Lớp sơn ngụy trang của máy bay khiến việc theo dõi trở nên khó khăn.

F-117 nighthawk: máy bay tàng hình “vô hình” đầu tiên của Mỹ

Vào những năm 1970, Mỹ đã phát triển các vật liệu và kỹ thuật xây dựng sử dụng trong máy bay, loại bỏ nhu cầu lo lắng về radar đối phương. Bản chất chính xác của các vật liệu nói trên, về cơ bản, cho phép máy bay hấp thụ và phản xạ sóng radar xung quanh nó. Điều quan trọng cần lưu ý là máy bay tàng hình thực sự không “vô hình” đối với radar, vì mỗi máy bay vẫn chiếm không gian vật lý, nhưng công nghệ tàng hình cho phép máy bay xuất hiện nhỏ hơn trên radar, về cơ bản khiến nó không thể phát hiện hoặc khó quan sát hơn.

Bản thân Nighthawk bắt đầu là một dự án có tên mã là “Have Blue” của Lockheed Martin vào năm 1975. Sau khi trình diễn cho các sĩ quan quân đội tại Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA), Lockheed đã giành được hợp đồng chế tạo máy bay phản lực tàng hình đầu tiên. Đến năm 1977, một nguyên mẫu hoạt động, và đến năm 1981, phi công Mỹ đã có mặt trên máy bay. Năm 1983, nó chính thức đi vào hoạt động. Tuy nhiên, công chúng không biết đến sự tồn tại của máy bay cho đến năm 1988.

Chiếc F-117 Nighthawk, gần 50 năm sau chuyến bay đầu tiên của nguyên mẫu, vẫn không giống bất kỳ máy bay nào khác xuất hiện trước hoặc sau nó. Bên dưới lớp vỏ ngoài góc cạnh gần như không thể tưởng tượng được là hai động cơ General Electric F404 (cùng loại được sử dụng trong F-18 Hornet). Và, mặc dù có vẻ ngoài như vậy, Nighthawk không thực sự nhanh. Theo Bảo tàng Không quân Quốc gia Mỹ, tốc độ bay tối đa của F-117 là hơn 1.000km/giờ, chỉ thấp hơn một chút so với tốc độ siêu thanh.

Thành thật mà nói, nó không nhanh vì không cần phải như vậy. Về vũ khí, F-117 cũng có phần hạn chế vì chỉ có thể mang hơn 2 tấn vũ khí và không có bất kỳ khẩu súng nào trên khoang. Nó được Tướng Robert J. Dixon, chỉ huy Không quân Chiến thuật Mỹ, đặt tên là “F” cho “máy bay chiến đấu” vì ông muốn làm cho máy bay trở nên hấp dẫn hơn. Tất cả các phi công Nighthawk đều được đặt biệt danh là “Bandit”. F-117 thực sự đã chứng kiến một lượng lớn các cuộc chiến trong suốt thời gian phục vụ của nó. Lần đầu tiên nó được sử dụng trong Cuộc xâm lược Panama của Mỹ năm 1989 và trở nên nổi tiếng thế giới trong Chiến dịch Bão táp Sa mạc năm 1990, nơi nó đã thực hiện 1.271 phi vụ trên bầu trời Baghdad của Iraq chống lại lực lượng của Saddam Hussein.

Theo như báo cáo, không một chiếc F-117 nào bị hư hại trong cuộc chiến. Tuy nhiên, kỷ lục hoàn hảo đó chỉ kéo dài đến năm 1999, trong cuộc ném bom của NATO vào các mục tiêu ở Nam Tư cũ (nay là Serbia). Vào ngày 27/3/1999, chỉ huy khẩu đội phòng không Serbia Zoltan Dani đã ghi được cú đánh trúng đích đầu tiên vào một chiếc F-117 bằng thiết bị được cải tiến. Trung tá Dale Zelko lái chiếc Nighthawk vào đêm đó và thoát ra an toàn trước khi máy bay bị rơi và được lực lượng Serbia thu hồi. Chiếc máy bay thu hồi được vẫn được trưng bày. Nhưng cú đánh đó cuối cùng đã định đoạt số phận của chiếc F-117.

Phần mũi của F-117 với những đường răng cưa gần cửa sổ có tác dụng tán xạ sóng radar.

Đến năm 1999, F-117 đã cho thấy tuổi tác của mình khi F-22 Raptor bắt đầu các chuyến bay thử nghiệm từ năm 1997. Nighthawk được cho nghỉ hưu khỏi quân đội vào năm 2008, tức 3 năm sau khi F-22 Raptor sản xuất hàng loạt đi vào hoạt động. Tuy nhiên, Không quân Mỹ vẫn duy trì và điều khiển một số Nighthawk cho mục đích huấn luyện và trình diễn. Chỉ có 59 chiếc F-117A Nighthawk, biến thể duy nhất, từng được sản xuất.

Năm 2023, khi Trung Quốc và Nga tham gia vào cuộc đua “tàng hình”, F-117 vẫn gần như là một chiếc máy bay kỳ lạ xét về góc độ công nghệ. Tuy nhiên, không có máy bay nào ngày nay có thể sánh được với sự bí ẩn và tác động của Nighthawk trong thế giới không chiến.

Diên San (Tổng hợp)