Кіріспе

Ұсынылған ұшақтардың жасырын технологиясы. Плазмалық жасырындық – ұшақтың радарлық қимасын (РКК) азайту үшін иондалған газды (плазманы) пайдаланудың ұсынылған әдісі. Электромагниттік сәулелену мен иондалған газ арасындағы өзара әрекеттесулер көптеген мақсаттарда, соның ішінде ұшақты радардан жасыру үшін, жасырын технология ретінде жан-жақты зерттелген. Әртүрлі әдістер көліктің айналасында радар сәулелерін бұрып немесе сіңіріп алуға мүмкіндік беретін плазма қабатын немесе бұлтты құруға қолданылуы мүмкін, қарапайым электростатикалық немесе радиожиіліктік разрядтардан бастап, күрделі лазерлік разрядтарға дейін. Теориялық тұрғыдан алғанда, осылайша РКК-ні азайту мүмкін, бірақ іс жүзінде оны іске асыру өте қиын болуы ықтимал. Кейбір ресейлік зымырандар, мысалы, 3М22 Циркон (SS N 33) және Х-47М2 Кинжал зымырандары плазмалық жасырындық технологиясын қолдануы хабарланды.

Бірінші талаптар

1956 жылы General Electric компаниясының Арнольд Элдредж "Объектілерді жасыру әдісі және құрылғысы" үшін патентке өтініш берді. Ол ұшақтағы бөлшектерді үдеткішті пайдаланып, "келіп түсетін радар сәулелерін сындыруға немесе сіңіруге" қабілетті иондау бұлтын жасауды ұсынды. Бұл жұмысты кім қаржыландырғаны немесе оның прототипі жасалып, сынақтан өткені белгісіз. 1964 жылы АҚШ патенті 3 127 608 тіркелді. OXCART жобасы барысында, Lockheed A-12 барлау ұшағының жұмысы кезінде ЦРУ A-12 кіреберіс конустарының радиолокациялық көріну айқындығын (RCS) азайтуға бағытталған әрекеттерді қаржыландырды. Бұл жоба "Кемпстер" деп аталды, онда әрбір кіреберіс алдында иондау бұлтын жасау үшін электрондық сәуле генераторы қолданылды. Жүйе ұшу сынақтарынан өтті, бірақ A-12 немесе SR-71 ұшақтарында пайдаланылмады. A-12 сонымен қатар "A-50" деп аталатын цезийге негізделген отын қоспасын қолдануға мүмкіндік берді, ол түйіндес газдарды иондау арқылы радар толқындарының артқы төрттен білігінен және қозғалтқыштан шағылысуын тоқтатуға көмектесті. Цезийдің ыстық газдармен оңай иондану қабілетіне байланысты осы қоспа қолданылды. Радар физигі Эд Ловик-кіші бұл қоспа A-12 бағдарламасын сақтап қалды деп мәлімдеді. 1992 жылы Hughes Research Laboratory магниттелмеген плазмада электромагниттік толқындардың таралуын зерттеу үшін ғылыми жоба жүргізді. Толқын жетектегі фотоионизация арқылы плазманы жасау үшін ультракүлгін сәуле шығару үшін жоғары кернеулі разрядтық тізбектер сериясы қолданылды. Плазмамен толтырылған ракеталық антенналар радиолокациялық толқындарды басу үшін эхосыз камерада сынақтан өтті. Сол кезде Р.Ж. Видмар атмосфералық қысымдағы плазманы электромагниттік толқындарды қайтаратын және сіңіретін құрылғы ретінде қолдануды зерттеді. Басқа зерттеушілер де біркелкі емес магниттелген плазмалық тақтаның қасиеттерін зерттеді. Жауынгерлік ұшақтар үшін плазмалық жасыру құрылғысын жасаудың техникалық қиындықтарына қарамастан, 1999 жылы Ресей экспортқа мұндай жүйені ұсынды деген хабарлар пайда болды. 1999 жылдың қаңтар айында Ресейдің ИТАР-ТАСС ақпарат агенттігі Келдиш ғылыми-зерттеу орталығының (ФКА Жылу процестері ғылыми-зерттеу институты) директоры доктор Анатолий Коротеевпен сұхбат жариялады, ол өз ұйымы әзірлеген плазмалық жасыру құрылғысы туралы айтты. Д-р Коротеевтің және Жылу процестері институтының, фундаменталды физика саласындағы әлемдегі жетекші ғылыми зерттеу ұйымдарының бірінің беделі ескерілгенде, бұл мәлімдеме ерекше қызығушылық тудырды. "Электрондық қорғаныс журналы" газетінде "Ресейде әзірленген жасыру мақсатындағы плазмалық бұлтты жасау технологиясы" ұшақтың радиолокациялық көріну айқындығын (RCS) 100 есеге (20 дБ) азайтатыны хабарланды. 2002 жылғы маусымдағы мақалада ресейлік плазмалық жасыру құрылғысы Су-27ИБ соғыс ұшағында сынақтан өткені айтылды. Журнал сонымен қатар, плазманы RCS азайту үшін қолдану саласындағы ұқсас зерттеулерді Accurate Automation Corporation (Чаттануга, Теннесси штаты) және Old Dominion University (Норфолк, Вирджиния штаты) АҚШ-та, сондай-ақ Dassault Aviation (Сен-Клауд, Франция) және Thales (Париж, Франция) компаниялары жүргізіп жатқанын хабарлады.

Спутникпен теориялық жұмыс

Бұл тақырыптың әскери қолданысы айқын болғандықтан, плазманың әуе кемесінің радарлық қимасына (РКК) тигізетін әсері туралы тәжірибелік зерттеулердің саны аз, бірақ плазманың микротолқындармен өзара әрекеттесуі жалпы плазма физикасының жақсы зерттелген саласы болып табылады. Стандартты плазма физикасы бойынша анықтамалық оқулықтар жақсы бастама болып табылады және әдетте плазмадағы толқын таралуын талқылауға белгілі бір уақыт бөледі. Ұшақтың РКК-ге плазманың әсеріне қатысты ең қызықты мақалалардың бірі 1963 жылы IEEE басылымында жарияланды. Мақаланың тақырыбы: «Диэлектрлік немесе плазмамен қапталған өткізгіш шарлар мен дөңгелек цилиндрлердің радарлық қималары» (IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1963 жылғы қыркүйек, 558–569 беттер). Алты жыл бұрын, 1957 жылы, кеңестік ғалымдар алғашқы жасанды спутникті ұшырды. Спутникті қадағалау кезінде оның электромагниттік шашырауының қасиеттері өткізгіш шар үшін күтілгеннен өзгеше екені байқалды. Бұл спутниктің плазма қабығының ішінде қозғалуына байланысты болды: ионосфера. Спутниктің қарапайым пішіні плазманың ұшақтың РКК-ге тигізетін әсерін түсіндіруге өте қолайлы. Әрине, ұшақтың пішіні әлдеқайда күрделі және материалдары да әртүрлі, бірақ негізгі әсер бірдей болуы керек. Спутник ионосфера арқылы жоғары жылдамдықпен ұшып, табиғи плазма қабығымен қоршалғанда екі бөлек радарлық шағылыс пайда болады: біріншісі спутниктің өткізгіш бетінен, екіншісі диэлектрлік плазма қабығынан. Мақала авторлары диэлектрлік (плазмалық) қабықтың нысананың эхо-сигналын азайтуы немесе арттыруы мүмкін екенін анықтады. Егер екі шағылыстың бірі едәуір үлкен болса, әлсіз шағылыс жалпы әсерге көп үлес қоспайды. Авторлар сондай-ақ плазма қабығына еніп, нысананың бетінен шағылысатын ЭМ сигналы плазма арқылы өтетін кезде қарқындылығы төмендейтінін атап өтті, бұл жоғарыда түсіндірілгендей. Ең қызықты әсер екі шағылыс шамасы бірдей болғанда байқалады. Бұл жағдайда екі компонент (екі шағылыс) фазорлар ретінде қосылады және нәтижедегі өріс жалпы РКК-ні анықтайды. Егер бұл екі компонент бір-біріне қатысты фазадан тыс болса, жою пайда болады. Бұл дегеніміз, мұндай жағдайларда РКК нөлге тең болады және нысана радар үшін толығымен көрінбейді. Ұшақтың күрделі пішіні үшін ұқсас сандық есептеулерді жүргізудің қиын екені анық көрінеді. Бұл үшін нақты ұшақ корпусының, плазманың қасиеттерінің, аэродинамикалық ерекшеліктерінің, түсетін сәулеленудің және т.б. туралы эксперименттік деректердің кең көлемі қажет. Ал осы мақалада талқыланған бастапқы есептеулер 1956 жылы жасалған IBM 704 компьютерінде бірнеше адам жасаған, ал сол кезде бұл өте аз зерттелген жаңа тақырып болды. 1963 жылдан бері ғылым мен техникада көп өзгерді, металл шар мен қазіргі заманғы әскери ұшақ арасындағы айырмашылықтар салыстырмалы түрде шағын. Плазмалық жасырындылықты қолданудың қарапайым мысалы – плазманы антенна ретінде пайдалану: металл антенна тіректері көбінесе үлкен радарлық қимаға ие, бірақ төмен қысымды плазмамен толтырылған қуыс шыны түтік антенна ретінде де қолданылуы мүмкін және қолданылмайтын кезде радар үшін толығымен мөлдір болады.