¿Qué es la tecnología sigilosa?
1. Los principios físicos de la tecnología sigilosa
La tecnología sigilosa es un término general para cambiar las características de información detectables de los propios objetivos de combate, reduciendo así la probabilidad de que el objetivo sea descubierto por el oponente.
La esencia física de la información del objetivo del campo de batalla obtenida mediante diversas tecnologías de reconocimiento puede considerarse como una "ola". Según la banda de frecuencia de trabajo, la tecnología de reconocimiento se puede dividir en reconocimiento de ondas de radar, reconocimiento por infrarrojos, reconocimiento por láser, etc. Entre ellos, el reconocimiento de ondas de radar y el reconocimiento láser consisten en lanzar ondas de radar y láseres desde plataformas de reconocimiento, como aviones de reconocimiento o satélites de reconocimiento, a los objetivos mediante el análisis de las características de las ondas de radar o del láser reflejadas por el objetivo, el tipo, la distancia y la orientación. y se puede determinar la velocidad del objetivo. Por lo tanto, el reconocimiento de ondas de radar y el reconocimiento láser se denominan reconocimiento "activo". La tecnología de reconocimiento por infrarrojos no requiere que la plataforma de reconocimiento emita ondas de luz infrarroja. En cambio, la plataforma de reconocimiento recibe directamente las ondas infrarrojas irradiadas por el objetivo para el reconocimiento, por lo que esta tecnología de reconocimiento se denomina reconocimiento "pasivo". La tecnología sigilosa correspondiente también se puede dividir en sigilo por ondas de radar, sigilo por infrarrojos, sigilo por láser, etc. según la banda de trabajo. Según cómo funciona el sigilo, la tecnología sigilosa se puede dividir en sigilo activo y sigilo pasivo.
1. Tecnología furtiva de ondas de radar
El radar es, con diferencia, el equipo de detección electrónica de largo alcance más eficaz. Determina la existencia y ubicación del objetivo en función de la energía dispersa del mismo. onda de radar por el objetivo del radar. Para lograr el sigilo de las ondas de radar, la cuestión central es evitar que el radar de reconocimiento detecte el eco del radar del objetivo. Existe un término militar para esta cuestión central: reducir la sección transversal del radar del objetivo. La llamada sección transversal del radar de un objetivo es una cantidad física que indica la fuerza del radar del objetivo. Cuanto más pequeña es la sección transversal del radar del objetivo, menor es la energía que recibe el radar, por lo que es más difícil hacer un juicio correcto sobre el objetivo. Por lo general, existen dos métodos para reducir la sección transversal de dispersión del radar: uno es la tecnología de sigilo de materiales y el otro es la tecnología de sigilo de formas. Estas dos técnicas se utilizan a menudo en combinación.
(1) Tecnología furtiva de materiales
La tecnología furtiva de materiales consiste en recubrir la superficie del objetivo con materiales absorbentes o transmisivos para que el objetivo no refleje o refleje menos las ondas del radar, y el radar La sección transversal del objetivo se reduce. Los materiales absorbentes de radar son la forma más eficaz de suprimir el reflejo de las ondas de radar en los objetivos y también son la primera tecnología práctica de sigilo. Ya a finales de la Segunda Guerra Mundial, los periscopios de los submarinos alemanes estaban recubiertos con materiales absorbentes de radar. Este fue el primer intento de sigilo por radar.
Según su principio de funcionamiento, la tecnología de materiales absorbentes se puede dividir en tres categorías.
Una es que cuando las ondas de radar actúan sobre los materiales, estos producen reacciones físicas como la pérdida de conductividad, que convierte la energía electromagnética de las ondas de radar en energía térmica y la disipa. La otra es que la energía de las ondas del radar se dispersa a varias partes de la superficie del objetivo, dispersando así la energía electromagnética reflejada en la dirección de la antena del radar. El tercer método consiste en hacer que los reflejos de las ondas de radar superpuestos en las superficies superior e inferior del material interfieran entre sí y se cancelen entre sí. Los materiales absorbentes generalmente están hechos de polvo metálico de plomo y hierro, fibra de acero inoxidable, polvo de grafito, ferrita y otros materiales absorbentes con propiedades electromagnéticas especiales.
Los materiales absorbentes se pueden dividir en tipo de revestimiento y tipo estructural según el método de uso.
Material absorbente recubierto. El material absorbente de "ferrita" revestido ampliamente utilizado actualmente consiste en agregar una pequeña cantidad de metales de transición como litio y níquel al material cerámico de "óxido de hierro", lo que puede reducir el eco reflejado entre 20 y 30 dB (dB es una medida del sonido). intensidad de onda) unidad), pero tiene desventajas como afectar el rendimiento aerodinámico de la aeronave, fácil caída y banda de absorción estrecha.
Material absorbente estructural.
La combinación de materiales absorbentes de olas y materiales compuestos no metálicos no solo tiene buenas propiedades absorbentes de olas, sino que también tiene las ventajas de peso liviano y alta resistencia de los materiales compuestos, y puede usarse para fabricar componentes estructurales como fuselajes de aviones furtivos. y alas.
Otra tecnología de material sigiloso es la tecnología de material transparente a las ondas, que es un material que es "transparente" a las ondas de radar. Su reflectividad a las ondas de radar es cercana a la del aire, y las ondas de radar incidentes se transmiten casi por completo, reduciendo así la sección transversal de dispersión del radar del objetivo.
(2) Tecnología sigilosa de formas.
La historia de la tecnología de sigilo de formas no es tan larga como la de la tecnología de sigilo de materiales, pero se ha desarrollado muy rápidamente y se utiliza ampliamente. Se ha convertido en la tecnología más importante y eficaz en tecnología sigilosa.
La llamada tecnología de apariencia sigilosa es el diseño racional de la apariencia de armas y equipos. Logra dos propósitos: uno es reducir la sección transversal del radar del objetivo y el otro es desviar el eco del objetivo de la dirección de reconocimiento del radar de reconocimiento. Por ejemplo, el avión furtivo F-117A adopta una solución de tecnología furtiva basada en tecnología de apariencia y complementada con materiales absorbentes. Su forma es la de un poliedro complejo con bordes delanteros y traseros no paralelos. La mayor parte de la superficie del avión está inclinada hacia atrás, con un ángulo superior a 30 grados con respecto a la vertical. Adopta grandes alas en flecha hacia atrás y colas verticales dobles en forma de V. Esta forma peculiar hace que el F-117A produzca ecos débiles en las ondas de detección del radar enemigo durante el vuelo. Es difícil para el radar enemigo detectar estas señales, lo que reduce en gran medida la sección transversal del radar del F-L 17A y mejora su efecto de sigilo. Durante la Guerra del Golfo, el caza furtivo F-117A llevó a cabo aproximadamente 1.270 ataques aéreos, destruyendo muchos objetivos en Bagdad sin causar víctimas.
2. Tecnología sigilosa por infrarrojos
A diferencia de la detección por radar, la detección por infrarrojos es una detección pasiva que recibe directamente ondas infrarrojas irradiadas por el objetivo o detecta la diferencia en la radiación infrarroja entre el objetivo. y el fondo. La investigación física muestra que cualquier objeto con una temperatura alejada del cero absoluto puede emitir rayos infrarrojos. Los objetos con diferentes temperaturas emiten rayos infrarrojos con diferentes longitudes de onda e intensidades. Cuanto mayor es la temperatura de un objeto, mayor es su capacidad de radiación infrarroja. Las armas y equipos militares son fuertes fuentes de radiación infrarroja. Los sistemas de detección de infrarrojos pueden utilizar su propia radiación infrarroja o la diferencia de temperatura entre el objetivo y el fondo para encontrar el objetivo.
La tecnología furtiva por infrarrojos requiere el uso de una variedad de medios técnicos para suprimir la radiación infrarroja de armas y equipos objetivos con el fin de lograr propósitos sigilosos. Por supuesto, también se pueden crear fuentes falsas de radiación infrarroja para interferir con la radiación infrarroja y proteger armas y equipos reales. Por lo tanto, la tecnología de sigilo por infrarrojos también se puede dividir en dos categorías: una es tecnología de sigilo pasivo por infrarrojos y la otra es tecnología de interferencia activa por infrarrojos. La tecnología de sigilo pasivo por infrarrojos reduce y cambia principalmente las características de la radiación infrarroja del objetivo, es decir, utiliza métodos de protección y enfriamiento para reducir la energía infrarroja irradiada por el objetivo, lo que dificulta el seguimiento de los detectores enemigos. Por ejemplo, el objetivo está recubierto con materiales aislantes de alta temperatura y el avión bloquea la boquilla de cola de alta temperatura para reducir la temperatura del escape. Todo esto se basa en bajar la temperatura para lograr el propósito de la invisibilidad. La interferencia activa por infrarrojos es el uso consciente de equipos de infrarrojos para emitir radiación infrarroja e interferencia artificial. En los Estados Unidos, la tecnología de interferencia de infrarrojos se está desarrollando rápidamente. Generalmente, se instala un dispositivo de interferencia infrarroja en un avión de combate y se lanzan señuelos desde el avión para detectar interferencias infrarrojas. Algunos aviones de vuelo lento y de baja altitud están equipados con bloqueadores de infrarrojos, que pueden simular de manera realista las características de la radiación infrarroja de las toberas de los motores de los aviones y las llamas de la cola, atrayendo así misiles guiados por infrarrojos. La ex Unión Soviética también logró grandes logros en la tecnología de interferencia infrarroja. Desarrolló un sistema de señuelo de infrarrojos que puede leer las señales de los sensores infrarrojos del enemigo y engañarlo e interferir.
Debido a que las características de absorción, reflexión y dispersión de las ondas electromagnéticas cambian con el cambio de la frecuencia de las ondas electromagnéticas, y debido a que los métodos de detección de radar e infrarrojos son diferentes, diferentes bandas furtivas tienen diferentes requisitos para las características electromagnéticas del objetivo, e incluso Contradictorio. A juzgar por el nivel técnico actual, el uso de varias tecnologías de sigilo solo puede reducir la probabilidad de detección del objetivo, pero no puede lograr un sigilo completo. Nuevas y mejores tecnologías furtivas requerirán mayores esfuerzos por parte de físicos, ingenieros y científicos militares.
3. Tecnología láser furtiva
Desde la década de 1970, la aplicación del lidar ha impulsado la investigación del láser furtivo. El principio de funcionamiento del lidar es similar al del radar ordinario, excepto que la longitud de onda del láser es más corta que la onda del radar (generalmente 1,06 mm y 10,6 mm), por lo que la resolución y la precisión del alcance son mayores.
Y como no hay antenas grandes, es fácil esconderse y no tener miedo a las interferencias electrónicas. La tecnología de sigilo láser es similar a la tecnología de sigilo de radar. El recubrimiento sigiloso de láser es una parte importante de la tecnología de sigilo láser. Su principal indicador es reducir su reflectividad tanto como sea posible. El trabajo de investigación en esta área acaba de comenzar.
4. Tecnología furtiva del plasma
El plasma es la cuarta forma de materia después del sólido, el líquido y el gas, por lo que también se le llama el cuarto estado de la materia. Tomemos el agua como ejemplo: en circunstancias normales, cuando la temperatura es inferior a 0 °C, el agua es sólida y se llama hielo, cuando la temperatura supera los 0 °C, el agua es líquida, comúnmente conocida como agua cuando la temperatura supera los 100 °C; C, el agua está en estado gaseoso, es decir, vapor de agua; después de que el vapor se calienta a varios miles de grados Celsius, el agua entra en el cuarto estado, el estado de plasma.
El plasma se puede dividir en plasma caliente y plasma frío según la temperatura. La temperatura del plasma caliente puede alcanzar miles, decenas de miles o incluso cientos de millones de grados Celsius; la temperatura del plasma frío es cercana a la temperatura normal. Desde su origen, el plasma se puede dividir en dos formas: natural y artificial. Los plasmas en el entorno terrestre son causados principalmente por rayos e intrusiones de meteoritos. Más allá de la Tierra, el plasma es abundante. La ionosfera, situada a varios cientos de kilómetros sobre la superficie terrestre, es la capa de plasma, y las estrellas como el Sol también son plasmas de gran tamaño. Se dice que el 97% de la materia del universo existe en forma de plasma. También existen varios tipos de plasma artificial. La explosión de una bomba nuclear producirá una gran cantidad de plasma a alta temperatura. En la vida diaria, luces de neón, barras luminosas, televisores de plasma, etc. También se produce plasma. Es solo que estos plasmas son plasmas de baja temperatura, producidos principalmente al ionizar algunos gases inertes. Así que no creas que el plasma está lejos de nosotros. De hecho, está en todas partes, incluso a nuestro alrededor todos los días.
¿Por qué el plasma tiene la función de invisibilidad? Esto se debe principalmente a que el plasma puede refractar y absorber ondas de radio. En cuanto a la absorción de ondas de radio por el plasma, podemos obtener una comprensión intuitiva de la "barrera negra" que se experimenta durante el proceso de recuperación de satélites o naves espaciales: cuando los satélites o naves espaciales regresan a la atmósfera a velocidades extremadamente altas, debido a la violencia del aire. Debido a la fricción, la temperatura de su superficie aumentará rápidamente a miles o decenas de miles de grados Celsius. En este momento, el aire de la superficie del satélite y la nave espacial se convertirá en plasma debido al aumento de temperatura, y el satélite o la nave espacial quedará bien envuelto. . Debido a que el plasma tiene un fuerte efecto de absorción en la radio, el radar de seguimiento terrestre perderá su objetivo porque no hay señal de eco. En este punto, se interrumpirán todas las comunicaciones entre el satélite o la nave espacial y la Tierra. Es decir, se forma la llamada "barrera negra". Sólo cuando la velocidad del satélite o la nave espacial disminuye, la temperatura de la superficie disminuye y el plasma desaparece, el radar puede rastrear nuevamente y las comunicaciones volver a la normalidad. Precisamente debido a la maravillosa función del plasma al absorber y proteger las ondas de radio, las potencias militares han desarrollado un gran interés en la tecnología furtiva del plasma. Imagínese: si sus propios aviones, buques de guerra, misiles y otros equipos de batalla principales también estuvieran cubiertos con una capa de plasma, ¿no quedaría cegado el radar del enemigo?
La aplicación actual de la tecnología furtiva de plasma está dominada por Rusia. La idea principal de Rusia para desarrollar el sigilo del plasma es formar masas de aire de plasma en la superficie de los aviones y otros equipos de combate principales, absorbiendo y refractando así las ondas de radar del oponente. La idea específica es utilizar generadores de plasma, generadores e isótopos radiactivos para formar nubes de plasma en la superficie del equipo de combate principal y diseñar los parámetros característicos del plasma (energía, grado de ionización, frecuencia de oscilación, frecuencia de colisión, etc.) para cumplir. requisitos específicos, por lo que es difícil de detectar para los enemigos.
La investigación teórica en Rusia y otros países muestra que el sigilo de plasma tiene varias ventajas destacadas:
(1) Alta eficiencia de sigilo
En primer lugar, el plasma puede lograr un efecto de absorción o refracción del 99%, que es mucho más eficiente que los materiales de absorción existentes y está cerca de la absorción completa. En segundo lugar, la banda de absorción del plasma es muy amplia y básicamente puede absorber e interferir con las ondas de radar en todas las bandas. La tecnología furtiva actual en los Estados Unidos sólo es efectiva para radares de onda corta y no es ideal para radares de onda larga.
(2) No cambie la estructura externa del dispositivo
Los materiales absorbentes tradicionales no son muy eficientes, por lo que el sigilo se basa principalmente en el diseño de la apariencia. Por lo tanto, los aviones y misiles furtivos estadounidenses ponen especial énfasis en la apariencia furtiva, lo que inevitablemente tendrá un impacto negativo en el rendimiento de vuelo del avión.
Debido a la alta eficiencia de absorción de plasma, no existen requisitos de forma especiales para el equipo. Siempre que se pueda formar una capa de plasma en la superficie del equipo, se puede lograr el propósito. Por lo tanto, el sigilo de plasma puede mantener la apariencia original, el rendimiento táctico y técnico del equipo.
(3) Relativamente simple y barato
Si la tecnología furtiva de plasma se puede poner en práctica, su tecnología es relativamente simple y su costo es relativamente bajo. En comparación con la tecnología sigilosa tradicional, es más fácil de utilizar a gran escala.
En segundo lugar, el futuro campo de batalla sigiloso
Con el desarrollo de la tecnología sigilosa y la aparición de armas y equipos sigilosos, aparecerá en el campo una gran cantidad de armas y equipos sigilosos con diferentes actuaciones. futuro próximo. El campo de batalla del futuro es invisible y la guerra del futuro es invisible.
Mediante el uso de diversas tecnologías sigilosas avanzadas, están surgiendo diversas armas y equipos sigilosos. En la actualidad, diversos instrumentos de reconocimiento y detección no pueden encontrar ningún rastro de sus actividades. Incluso el rugido de los tanques se ha vuelto "silencioso" con la ayuda de la tecnología sigilosa. A través de un diseño estructural exquisito y materiales sigilosos avanzados, las armas y las instalaciones importantes también pueden tener efectos visuales maravillosos y mezclarse con el entorno, como un camaleón. El futuro campo de batalla está lleno de laberintos, con asesinos invisibles acechando por todas partes.
En la actualidad, además de desarrollar armas furtivas, muchos países están estudiando aeropuertos, hangares, sistemas de comunicación y sistemas de reconocimiento con funciones furtivas.
La futura tecnología de refracción de luz con flexión láser puede hacer que el cuerpo humano sea invisible. Los soldados pueden convertirse en "personas invisibles" después de usar uniformes de entrenamiento de combate fabricados con esta tecnología. La ropa sigilosa puede cambiar de color según las características ambientales. Al ponerse el traje sigiloso, los soldados que entren al bosque se convertirán inmediatamente en "hombres verdes", y los soldados que entren en la nieve se convertirán inmediatamente en "muñecos de nieve", logrando verdaderamente una integración perfecta con la naturaleza. Si un soldado sigiloso está recubierto con aceite sigiloso para suprimir la radiación de calor del cuerpo humano y hacer que las características infrarrojas sean consistentes con el entorno circundante, entonces el soldado sigiloso no solo será invisible a simple vista, sino también invisible para los detectores de infrarrojos. Una vez que se desarrolle con éxito el recubrimiento líquido sigiloso para ropa y armas, "venir sin dejar rastro y marcharse sin dejar rastro" ya no será un mito.