Sự thật về 'máy bay tàng hình' và lý do tại sao chúng rất khó để che giấu trên bầu trời

Tàng hình, nên được hiểu là một loạt các công nghệ, thiết kế, phương pháp sản xuất và chiến thuật chiến đấu.

Khi thảo luận về khả năng tàng hình, đặc biệt là liên quan đến máy bay, không có gì lạ khi mọi người thường coi nó như thể tàng hình là một tính năng kỳ lạ mà các máy bay chiến đấu hoặc máy bay ném bom sẽ "có hoặc không có".

Sự thật, phức tạp hơn thế một chút. Nhưng, cách đơn giản nhất để nghĩ về nó là việc kết hợp các yếu tố để trì hoãn hoặc hạn chế việc bị đối phương phát hiện, để làm cho một chiếc máy bay có thể sống sót lâu hơn.

Tàng hình không phải là vô hình trên radar

Một chiếc F-35 cất cánh.

Các máy bay tàng hình nổi tiếng mà bạn có thể đã nghe tên như B-2 Spirit hoặc F-35 Joint Strike Fighter có một số yếu tố để hạn chế dấu hiệu hình ảnh của chúng hoặc mức độ dễ dàng bị phát hiện trên bầu trời, nhưng chúng chắc chắn không vô hình.

Trái ngược với quan niệm sai lầm phổ biến, việc tàng hình cũng không thực sự khiến một chiếc máy bay trở nên vô hình trước radar. Trên thực tế, nhiều máy bay tàng hình có thể nhìn thấy rõ ràng trên radar được thiết kế để tận dụng các dải tần VHF và UHF tần số thấp hơn.

Vì vậy, mục tiêu của việc tàng hình không phải lúc nào cũng để tránh bị phát hiện… mà ít nhiều là tránh bị bắn hạ.

Khía cạnh thường được hiểu nhất của tàng hình là cách nó có thể đánh bại, ngăn chặn hoặc trì hoãn sự phát hiện từ các hệ thống radar của đối phương cả trên mặt đất và trên cả máy bay chiến đấu của đối phương.

Các chương trình tàng hình hiện đại có cách tiếp cận nhiều mặt đối với vấn đề này, tận dụng các thiết kế tiên tiến để làm chệch hướng sóng radar ra khỏi máy bay, cũng như các vật liệu hấp thụ sóng radar...

Thiết kế tàng hình

Một chiếc F-117 Nighthawk

Có thiết kế đặc biệt phù hợp để làm chệch hướng sóng radar ra khỏi máy bay là một phần nội tại của trào lưu thiết kế máy bay chiến đấu thế hệ thứ 5, và được đánh giá cao nhất là mẫu F-117 Nighthawk.

Vẻ ngoài góc cạnh đầy bất thường của Nighthawk đại diện cho việc những chiếc máy tính tốt nhất hiện nay đã có thể tính toán độ lệch của radar. Trong khi đó, chiếc F-35 Joint Strike Fighter với kiểu dáng đẹp và mượt mà càng chứng tỏ sức mạnh tính toán của chúng ta đã tiến xa đến mức nào trong lĩnh vực này. Chiếc F-35 có nhiều đường cong hơn là góc cứng, nhưng mục tiêu của thiết kế vẫn như cũ.

“Hình dạng của máy bay được thiết kế để làm lệch hướng năng lượng radar ra khỏi nguồn phát giống như một chiếc gương nghiêng”, Harold Carter, nhà quản lý khoa học nghiên cứu cấp cao của tập đoàn Lockheed Martin, đơn vị sản xuất mẫu F-35 cho biết. "Bề mặt của nó cũng được pha trộn và làm mịn để cho phép năng lượng radar truyền qua nó một cách trơn tru - tương tự như nước chảy trên một bề mặt nhẵn."

Vật liệu hấp thụ radar

Máy bay chiến đấu F-22 Raptor.

Nhưng chỉ riêng thiết kế sẽ là không đủ. Cạnh đầu của cánh máy bay, cửa hút gió, các bộ phận của bề mặt đuôi thẳng đứng và các bộ phận khác của máy bay chiến đấu đều có xu hướng tạo ra tín hiệu phản hồi radar, và chúng không thể bị loại bỏ thông qua các thiết kế tiên tiến.

Do đó, bạn sẽ thường thấy người ta sử dụng các vật liệu hấp thụ radar trên các phần này của máy bay. Chúng gọi là vật liệu hấp thụ radar (radar absorbent material) hay đơn giản là RAM.

“RAM hoạt động trên nguyên tắc máy bay hấp thụ năng lượng sóng điện từ để giảm thiểu cường độ của tín hiệu phản xạ,” Adrian Mouritz, viết trong cuốn giáo trình học thuật “Giới thiệu về Vật liệu Hàng không Vũ trụ”.

"Có thể giảm tiết diện radar của máy bay chiến đấu xuống cỡ một con chim tầm trung, thông qua thiết kế tối ưu và ứng dụng các công nghệ tàng hình."

RAM mà các máy bay chiến đấu hiện đại của Mỹ sử dụng là cực kỳ quan trọng, vì nó được đánh giá là hấp thụ tới 70% -80% năng lượng điện từ truyền vào. Nhưng nó cũng tốn kém và mất thời gian để bảo trì. Khả năng xử lý nhiệt cao của chúng cũng là một vấn đề, và thậm chí chúng còn được biết tới là hạn chế khả năng duy trì tốc độ siêu thanh của một số máy bay chiến đấu tàng hình.

Dung sai sản xuất

Một máy bay ném bom tàng hình B-2 trong quá trình tiếp nhiên liệu trên không.

Nhưng nếu chỉ với các tính toán thiết kế và chi phí RAM sẽ không thể khiến việc điều khiển một máy bay chiến đấu hoặc máy bay ném bom tàng hình trở nên khó khăn như vậy. Một trong những yếu tố ít được thảo luận nhất, nhưng lại quan trọng nhất, chính là khả năng chế tạo chúng với dung sai sản xuất cực kỳ chặt chẽ.

Ngay cả một khe hở nhỏ giữa các tấm thân trên máy bay chiến đấu tàng hình cũng có thể khiến nó dễ bị phát hiện hơn trên radar, vì vậy quá trình lắp ráp máy bay tàng hình là một quá trình vất vả, đòi hỏi rất nhiều chuyên môn và một số thiết bị khá đắt tiền.

“Nếu các bộ phận cấu trúc bên ngoài máy bay được gia công chính xác để khớp với nhau với dung sai đặc biệt nhỏ, thì các yêu cầu về khả năng tàng hình có thể được đáp ứng dễ dàng hơn”, Robert Jones viết trong một bài báo được xuất bản bởi Hiệp hội Kỹ sư Sản xuất.

"Nghĩa là, việc giảm thiểu và gần như loại bỏ các khoảng trống giữa các bộ phận cấu trúc là điều rất được kỳ vọng trong việc đạt được các đặc tính tàng hình của một chiếc máy bay."

Khả năng chế tạo máy bay có dung sai cực kỳ thấp là một trong những cách khiến Mỹ duy trì lợi thế tàng hình của mình, ngay cả khi các đối thủ cạnh tranh đã bắt đầu trang bị máy bay tàng hình của riêng họ.

Rốt cuộc, khả năng tàng hình là một khái niệm rộng, và dung sai sản xuất của bạn càng chặt chẽ, thì khả năng máy bay bị phát hiện càng thấp.

Ví dụ, những chiếc F-22 Raptor tàng hình được chế tạo vào những năm 1990 và 2000 với dung sai chế tạo khoảng 1/10.000 inch. Điều này nghe khá khó tin vào thời điểm đó, nhưng các lỗ hổng vẫn phải được xử lý bằng băng, đệm và RAM để duy trì tính năng tàng hình của máy bay.

F-35 ngày nay được cho là được lắp ráp với dung sai sản xuất còn chặt chẽ hơn, thậm chí theo "quy mô đặt hàng". Nhưng vẫn không có gì quá kỳ lạ khi nhìn thấy các khoảng trống tiềm ẩn trên thân máy bay được che chắn bởi RAM.

Các bộ phận hồng ngoại và điện từ

Một chiếc máy bay tàng hình F-35

Máy bay tàng hình hiện đại không chỉ phải đối phó với radar của đối phương, và do đó, các chương trình tàng hình hiện đại cũng phải hạn chế các dấu hiệu hồng ngoại và điện từ của máy bay phản lực của kẻ địch.

Một cách dễ dàng để liên tưởng đến dấu hiệu hồng ngoại của máy bay là nhiệt lượng mà máy bay tạo ra. Thứ gì càng nóng thì càng dễ thấy, dễ theo dõi và có khả năng bị bắn hạ. Tất nhiên, vấn đề là chúng ta cung cấp năng lượng cho máy bay tàng hình của mình bằng cách trộn không khí với nhiên liệu và tạo ra một vụ nổ… và các vụ nổ thường khá nóng.

Để giảm thiểu tất cả sức nóng đó, máy bay tàng hình thường đặt động cơ của chúng sâu bên trong thân máy bay với các tấm che xung quanh cửa xả để khuếch tán nhiệt khi nó tỏa ra. Cách tiếp cận này cũng giúp giảm bớt các tín hiệu âm thanh và hình ảnh của máy bay, hay đơn giản là độ ồn của nó và mức độ dễ dàng bị phát hiện trên bầu trời bằng mắt thường.

Do đó, việc nghiên cứu và thiết kế toàn diện hệ thống ống xả có ý nghĩa rất lớn đối với hiệu suất tàng hình của máy bay. Tuy nhiên, không phải tất cả các máy bay "tàng hình" đều che động cơ một cách hiệu quả. Nhưng điều đó không làm cho chúng không tàng hình nữa, mà điều đó chỉ có nghĩa là chúng thiếu các yếu tố tàng hình này, và di chuyển gần hơn tới giới hạn "có thể quan sát được".

Nhưng đó vẫn chưa phải là kết thúc của câu chuyện tàng hình, bởi vì các máy bay tàng hình hiện đại cũng tận dụng các bộ tác chiến điện tử được thiết kế để can thiệp vào các phương tiện phát hiện hoặc thậm chí liên lạc gần đó. Bởi vì, ngay cả một máy bay chiến đấu "tàng hình" vẫn có thể bị phát hiện trong các trường hợp khác nhau, nên đôi khi tàng hình có nghĩa là thực hiện một cách tiếp cận chủ động để có thể sống sót.

Chiến thuật tàng hình

Một phi công của Lực lượng Không quân Hoa Kỳ leo lên chiếc F-22 Raptor.

Cuối cùng, ngay cả với tất cả những thứ tàng hình mà bạn có thể nhồi nhét vào một chiếc máy bay, công việc vẫn chưa hoàn thành. Các phi công của Mỹ dành vô số giờ để lên kế hoạch cho các hoạt động chiến đấu của họ để đảm bảo rằng họ đang hoạt động với lợi thế lớn hơn bất cứ khi nào có thể.

Điều đó có nghĩa là sử dụng bản đồ địa hình, các vị trí và thiết bị đã biết của kẻ thù cũng như sự hiểu biết về máy bay của bạn để lập các kế hoạch nhằm giảm thiểu sự tiếp xúc với các hệ thống phòng thủ của kẻ thù.

Nó cũng có nghĩa là phát triển các kế hoạch làm thế nào để tránh né nếu có sự cố xảy ra mà không làm cho những chiếc máy bay chiến đấu tàng hình trị giá 100 triệu USD lao vào giữa vùng nguy hiểm.

Nhưng xét cho cùng, như Sĩ quan đánh chặn radar (RIO) trên tiêm kích F-14 nổi tiếng, Ward Carroll, từng chia sẻ thì : "Tàng hình không có tác dụng với đạn".