Historia, Nutid och Framtidsutsikter Stealth Historia, Nutid och Framtidsutsikter Jakob Bjerkemo 10 19 2010 Flygteknik 2010, Stockholm

Stealth, LO, VLO, smygteknik, signaturanpassning Kärt barn har många namn. Stealth = Förtäckt, gömd, smygande LO = Low Observable, Svår att observera VLO = Very Low Observable Smygteknik = Svensk översättning av Stealth Technology Signatur = Ett objekts detekterbara särdrag inom olika betraktningsområden, t ex radar, infrarött, synligt ljus, akustik m m. Signaturanpassning = Att anpassa ett objekts signatur, normalt så att det överensstämmer med bakgrunden.

Tidiga försök med optisk signatur 1912 : Första försöket att klä ett flygplan med genomskinlig celluloid istället för duk 1912 (Petroczy). 1913 : Försök inleds i Tyskland med klädsel av Cellon, ett cellulosaacetat-material med bättre hållfasthet.

Tyskland 1916 Vetenskapliga försök under stor sekretess. Minst sju exemplar av fem olika typer utvärderades. Utvärderingen visade på minskad synlighet i soligt väder men obefintlig skillnad i mulet väder och det fanns många praktiska nackdelar.

Jämförelse av konventionell Fokker E.III med cellonklädd version

Radar – det främsta hotet RAdio Detection And Ranging – Detektion av föremål med radiovågor. Den första praktiska radaranläggningen konstruerades 1935 av Robert Watsson-Watt. Andra världskriget gjorde snabbt radar till den mest betydelsefulla konstgjorda sensorn. Så dominerande att begreppet Stealth oftast tolkas som låg radarsignatur. Den objektberoende delen av styrkan i ett radareko betecknas radarmålarea. Upptäcktsavståndet beror på fjärderoten ur radarmålarean.

Horten IX – det första stealthflygplanet Första flygplanet med inbyggda radardämpande åtgärder. Vingklädseln bestod av ett plywoodlaminat med förlustmaterial av kol. En protoyp flög 1945 men troligen utan radarabsorberande material. Northrop gjorde försök 2008 som visade en signatur på 40% av ett konventionellt flygplan.

50-talet, USA börjar vakna Under femtiotalet växer förståelsen för behovet att undgå radarupptäckt fram inom USAs flygvapen. Radarmålarea blir ett begrepp i samband med flygplansutveckling. Försök görs med att minska radarmålarean hos spaningsplanet U-2, dels med ytapplicerade absorbenter och dels med vajrar spända utanför flygkroppen.

60-talet, De första försöken Under 60-talet byggs de första flygplanen där hänsyn till radarsignatur har tagits redan i konstruktionsstadiet. Radardämpande åtgärder appliceras på så väl flygplan (Lockheed A-12 / SR-71) som robotar (North American Hound Dog) och obemannade drönare (Ryan Firefly och Lockheed D21). En rudimentär förståelse om vilka detaljer som är problematiska växer fram. Man lyckas dock inte nå hela vägen fram, föremålen blir svårare att följa men går fortfarande att upptäcka. I slutet av 60-talet tar Lockheed fram tysta spaningsplan som når stealth-nivå vad gäller akustik.

Lockheed A-12 ”Blackbird” Spaningsplan som var tänkt att undgå upptäckt / nerskjutning genom sin höjd och fart. Designen ändrades dock för att även minska radarmålarean. Utvecklades senare till SR-71 Chines på kroppen och inåtlutande fenor minskade signaturen. Fenor i komposit planerades. Sågtandat radarabsorberande material i vingkanterna. Luftintagen största problemet.

Convair Kingfish Konkurerande design till Lockheeds A-12 Hade lägre RCS men bedömdes som ett osäkrare kort

Ryan Firebee och Firefly Ryan modifierade ett antal Firebee drönare med radarabsorberande material och nät över luftintagen Firefly konstruerades från grunden för låg signatur med motorn ovanpå flygkroppen och inåtlutande fenor

Lockheed D-21 Drönare för fotospaningsuppdrag. Framtagen för att skickas in på områden för farliga för A-12. Lägre signatur och högre hastighet än A-12.

Akustisk Stealth – Lockheed Quiet Star och OY-3A Långsam propeller drevs med remdrift Ljuddämpad motor med långt avgasrör

70-talet, Genombrottet Genom förbättrade datorer och Ufimtsevs formulering av GTD kunde man för första gången beräkna radarmålarean från olika föremål. Datorkapaciteten begränsade dock beräkningarna till ett begränsat antal plana ytor. Beräkningar på facetterade objekt visade mycket lägre nivåer än man kunnat föreställa sig. Lockheed utvecklade teknikdemonstratorn Have Blue från ”the hopeless diamond”.

Lockheed Have Blue

80-talet, tekniken mognar Teknikdemonstartorn Northrop Tacit Blue visar att stealth-flygplan kan ha krökta ytor och radar (1982). Lockheed F-117A är första stealth-flygplanet i tjänst (1983) Stealth-teknik studeras även i Europa (MBB Lampyridae) Utvecklingen av Northrop B-2 (första flygning 1989). ATF-projektet inleds.

Northrop Tacit Blue

Lockheed F-117A

Under tiden i Europa… MBB Lampyridae 1981-1987

Northrop B-2A Spirit

90-talet, ATF, F-22 och JSF Stealth-förmågan sträcks ut till att omfatta en större del av den normala flygenvelopen, överljudshastighet, manövrerbarhet och sensorer. Signaturanpassning anses nu en given egenskap hos nya stridsflygplan. Teknologin dispergerar, radardämpande åtgärder även på ”konventionella” flygplan. Det generella receptet på smygflygplan är nu känt men detaljerna är fortfarande en utmaning och utvecklingen dyr. Uttrycket ”affordable stealth” myntas för JSF-projektet.

Området för stealth växer Sensorer Flygprestanda Stealth

ATF – YF-22 och YF-23

Lockheed F-22A

JSF – X-32 och X-35

BAe REPLICA 1994-1999 Framtagning av mock-up i full skala av ett stealth-jaktplan i klass med F-22. Stora likheter med det tredje JSF-konceptet från BAe och McDonnel-Douglas

2000-talet, F-35 och UAV:er F-35 är det största stealth-projektet någonsin och drabbas av flera förseningar och stegrande priser. UAV:er med mycket låg radarsignatur studeras i ett flertal länder, koncepten konvergerar mot liknande designer. Ryssland, Indien och Kina ger sig in i leken. Stealth har mognat från att vara en unik, totalt avgörande egenskap till ytterligare ett av områdena i kompromissen när man designar flygplan. Gränsen mellan flygplan med reducerad signatur (LO) och Stealth (VLO) börjar suddas ut. Signaturanpassade åtgärder införs eller planeras på alla nya stridsflygplan.

Lockheed F-35

UAV:er

Sukhoi PAK-FA

Chengdu J-10 J-10A med konventionellt luftintag och radarskott. J-10B modifierad med bumpintag och lutande radarskott för lägre signatur, eventuellt AESA.

Framtiden? Signaturanpassning är en förutsättning för krigförning mot högteknologiska motståndare. Stealth-tekniken förbättras men även anti-stealth. Kraven för att uppnå osynlighet blir allt högre och därmed även prislappen. Endast UAV:er med subsonisk prestanda kommer att designas som rena stealthflygplan. För övriga flygplanstyper kommer målsättningen troligen att ändras till mer balanserade designer och koncept. Avståndet för störning / ECM beror på roten ur radarmålarean istället för fjärderoten som för upptäckt. Intern vapenlast och signaturanpassad skrovform blir standard.

J-XX