Le 5 principali pietre miliari nello sviluppo della tecnologia Stealth per gli aerei militari

Collegamenti rapidi

• Riduzioni della sezione trasversale del radar
  

  • Attraverso la forma dell'aereo

• Materiali assorbenti radar
  

  • Vengono utilizzati vari tipi di assorbitori

• La firma a infrarossi
  

  • Le tecniche di progettazione e raffreddamento efficienti riducono al minimo la firma dello scarico

• Visibilità dell'aereo
  

  • Impiegando varie tecniche per ridurre al minimo la visibilità dell'aereo

• Riduzione delle emissioni di radiofrequenza
  

  • Attraverso sensori e sistemi passivi

Le innovazioni nella tecnologia stealth per gli aerei militari sono in corso da molto tempo. Con lo sviluppo di sezioni trasversali acustiche e radar per ridurre al minimo le frequenze visive e radio, la tecnologia stealth si è evoluta in modo significativo negli ultimi decenni. Il governo degli Stati Uniti annunciò per la prima volta i programmi Stealth nel 1980 per penetrare più profondamente nello spazio aereo nemico senza essere scoperti.

Riduzioni della sezione trasversale del radar

Attraverso la forma dell'aereo

F-117 Falco Notturno

Vedi anche:Come funziona la tecnologia invisibile?

• Lunghezza: 65 piedi 11 pollici (20,09 m)
• Apertura alare: 43 piedi 4 pollici (13,21 m)
• Altezza: 12 piedi 5 pollici (3,78 m)
• Superficie alare: 780 piedi quadrati (72 metri quadrati)
• Profilo alare: sezione a losanga, tre piani superiore, due piani inferiore
• Peso a vuoto: 29.500 libbre (13.381 kg)
• Peso massimo al decollo: 52.500 libbre (23.814 kg)
• Velocità massima: 594 nodi (684 mph, 1.100 km / h)
• Velocità massima: Mach 0,92
• Range: 930 NM (1,070 mi, 1,720 km)
• Servizio soffitto: 45.000 piedi (14.000 m)

Le riduzioni della sezione trasversale del radar (RCS) sono alcune delle soluzioni più importanti ed efficaci per capacità stealth efficaci. Con il rapido sviluppo della tecnologia radar durante la seconda guerra mondiale, il disturbo del radar, l'inganno e la riduzione della sezione trasversale sono emersi come progressi essenziali nel ridurre al minimo il rilevamento.

Foto: USAF

Negli anni '80 sono stati raggiunti traguardi importanti, in particolare con il caccia stealth Lockheed Martin F-117. L'F-117 ha un RCS di circa 0,001 metri quadrati (0,0108 piedi quadrati), diversi ordini di grandezza inferiori a quelli degli aerei convenzionali.

SecondoLockheed Martin,

"Per la prima volta, siamo stati in grado di sviluppare un programma per computer per prevedere con precisione il ritorno della sezione trasversale radar (RCS) di qualsiasi forma data, a condizione che potesse essere realizzato con pannelli piatti. Questo, insieme ad altre tecnologie avanzate, ha reso l'F-117 un punto di svolta decisivo per la potenza aerea, eliminando i vantaggi delle difese aeree avversarie."

Sebbene la penalità rimanesse in termini di limitazione a velocità subsoniche, il design insolito dell'aereo ha svolto un ruolo significativo nel ridurre la firma radar. Inoltre, un basso rapporto d'aspetto dell'ala e un elevato angolo di spazzata hanno permesso all'aereo di deviare lateralmente le onde radar in arrivo.

Materiali assorbenti radar

Vengono utilizzati vari tipi di assorbitori

• Assorbitore di vernice con sfere di ferro:contiene sfere rivestite di ferro carbonilico o ferrite per indurre oscillazioni molecolari dal campo magnetico alternato
• Assorbitore di schiuma:utilizzato come rivestimento di una camera anecoica per misure di radiazione elettromagnetica
• Jaumann assorbe:Una sostanza che assorbe i radar
• Assorbitore di risonatore ad anello diviso:Utilizzato su forme sfaccettate per evitare riflessioni dirette sulla sorgente radar
• Nanotubi di carbonio:La frequenza radar può essere assorbita dai nanotubi a parete multipla

L'uso di materiali avanzati che assorbono i radar (RAM) garantisce che i bordi dell'aereo non siano rilevabili, impedendogli il rilevamento radar. Questi materiali funzionano assorbendo l'energia irradiata da una stazione radar (aerea o terrestre) nel rivestimento e convertendola in calore anziché rifletterla indietro.

I materiali con compositi dielettrici e fibre metalliche contenenti isotopi di ferrite sono di natura poco osservabile pur offrendo una maggiore resistenza. I compositi ceramici e i rivestimenti specializzati possono sostenere temperature molto più elevate. Grazie alle loro proprietà termiche e meccaniche, questi materiali hanno anche una maggiore resistenza termica e all'erosione della sabbia.

La firma a infrarossi

Le tecniche di progettazione e raffreddamento efficienti riducono al minimo la firma dello scarico

• I tubi di scappamento non circolari vengono utilizzati per ridurre al minimo l'area della sezione trasversale dello scarico, come sul Lockheed F-117 Nighthawk.
• L'uso di ugelli rettangolari sul Lockheed Martin F-22 riduce al minimo la sezione trasversale dello scarico.
• Il Lockheed Martin F-35 utilizza alette degli ugelli seghettati, che riducono al minimo il rumore e, quindi, la firma radar.
• L'iniezione di aria fresca nello scarico per potenziare il processo di raffreddamento come sul Northrop B-2 Spirit

Un traguardo significativo è stato raggiunto nel reparto motori, dove l'area della sezione trasversale dello scarico è stata ridotta al minimo attraverso la progettazione degli ugelli di scarico. Ciò, a sua volta, ridurrà la firma infrarossa (IR). L'F-117 Nighthawk utilizza una coda non circolare a forma di fessura per ridurre al minimo l'area e per omogeneizzare improvvisamente i gas caldi dallo scarico all'aria fredda dell'ambiente.

Allo stesso modo, il Lockheed Martin F-22 Raptor utilizza ugelli rettangolari, mentre l'F-35 Lightning II presenta alette degli ugelli seghettate. Questi progressi nella progettazione aiutano a dissipare rapidamente l'aria calda nell'ambiente.

Lockheed Martin F-22 Raptor

• Lunghezza: 62 piedi 1 pollici (18,92 m)
• Apertura alare: 44 piedi 6 pollici (13,56 m)
• Altezza: 16 piedi 8 pollici (5,08 m)
• Superficie alare: 840 piedi quadrati (78,04 metri quadrati)
• Proporzioni: 2,36
• Profilo alare: profilo alare della serie NACA 6
• Peso a vuoto: 43.340 libbre (19.700 kg)
• Peso lordo: 64.840 libbre (29.410 kg)
• Peso massimo al decollo: 83.500 libbre (38.000 kg)
• Velocità massima: Mach 2,25, 1.500 mph (1.303 kn; 2.414 km / h) in quota Mach 1,21, 800 nodi (921 mph; 1.482 km / h) al livello del mare
• Supercrociera: Mach 1,76, 1.162 mph (1.010 kn; 1.870 km / h) in quota
• Autonomia: 1.600 NM (1.800 mi, 3.000 km) o più con 2 serbatoi di carburante esterni
• Portata di combattimento: 460 NM (530 mi, 850 km) pulita con 100 NM (115 mi; 185 km) in supercruise 595 NM (685 mi; 1.102 km) subsonica pulita
• Ferry range: 1,740 NM (2,000 mi, 3,220 km)
• Servizio soffitto: 65.000 piedi (20.000 m)

Un altro traguardo significativo è stato raggiunto in termini di potenziamento del processo di raffreddamento dell'aria di scarico. L'aria fredda viene forzata nel flusso di scarico per potenziare il processo di raffreddamento, riducendo così al minimo la variabilità tra lo scarico e l'ambiente. Anche la circolazione dei fluidi refrigeranti, come il carburante all’interno del tubo di scarico, può ridurre al minimo la firma termica dell’aereo. Alcuni velivoli potrebbero scaricare lo scarico sopra la superficie alare per impedirne l'osservazione. Indipendentemente dal metodo, l'idea è quella di ridurre la visibilità infrarossa del pennacchio di scarico.

Visibilità dell'aereo

Impiegando varie tecniche per ridurre al minimo la visibilità dell'aereo

• Camuffamento visivo
• Schemi di verniciatura opaca e scura
• Schemi dirompenti
• Luci Yehudi

Il camuffamento visivo è una delle tecnologie più semplici utilizzate per ridurre la visibilità degli aerei. Vernice, materiali e texture sul lato esterno dell'aereo interrompono le linee della firma dell'aereo. Molti aerei sono verniciati con schemi di verniciatura opachi e scuri, consentendo il mimetismo nel cielo, in particolare durante le notti in cui questi aerei generalmente operano.

Foto: Dawid Lech | Shutterstock

Per gli aerei che operano alla luce del giorno, in particolare quelli dell'aeronautica degli Stati Uniti, questi aerei enfatizzano la verniciatura dell'esterno grigio e schemi dirompenti per ridurre al minimo il loro rilevamento nel cielo. Anni di ricerca sulle tecniche di mimetizzazione hanno dimostrato che la vernice grigia maschera in modo più efficace gli aerei nel cielo. In particolare, i veicoli spaziali sono dotati di superfici a specchio per riflettere la vista dello spazio vuoto verso osservatori noti o presunti.

Riduzione delle emissioni di radiofrequenza

Attraverso sensori e sistemi passivi

Aerei che utilizzano la tecnologia

• F-117 Falco Notturno
• B-2 Spirito
• F-22 Raptor
• F-35 Fulmine II
• J-20
• Su-57
• B-21 Raider
• FC-31
• SU-75 Checkmate

Mentre l'aereo vola nel cielo, irradia diverse energie rilevabili, rendendolo vulnerabile al rilevamento. Che provengano da radar di bordo, sistemi di comunicazione, condivisione RF o perdite da fonti elettroniche, tali energie possono mostrare firme specifiche che possono essere rilevate dal nemico.

Foto: Northrop Grumman

I sistemi a infrarossi passivi e radar impediscono l'attivazione della risposta del ricevitore di allarme radar. Ad esempio, l’F-117 utilizza un sistema di sensori televisivi a infrarossi passivi e in condizioni di scarsa illuminazione per la mira, mentre l’F-22 Raptor è dotato di un radar LPI avanzato, che illumina gli aerei nemici senza attivare un avviso.

SecondoLockheed Martin,

"Anche se ritirato dall'aeronautica americana nel 2008, l'F-117 è un aereo che continua ad affascinare e ispirare. Ha aperto la strada al futuro della tecnologia stealth e ci fa chiedere quanto ancora possiamo continuare a spingere i limiti di ciò che è possibile."