تؤدي الطائرات من دون طيار (المسيرات) دوراً حيوياً في العديد من التطبيقات العسكرية والمدنية، ما يجعل تقنيات التخفي عن الرادارات أمراً بالغ الأهمية لضمان نجاح مهامها. تتطلب هذه التقنية استخدام مجموعة من الأساليب الهندسية والإلكترونية لتعزيز قدرة المسيرات على العمل بسرية وتقليل احتمالات اكتشافها. في هذا المقال، سنستعرض الأساليب والتقنيات المختلفة التي تمكن المسيرات من التخفي عن الرادارات.

تصميم الهيكل

التصميم الشبحي: الأساس في تخفي الطائرات من دون طيار

تبدأ عملية التخفي لأي طائرة من دون طيار (مسيرة) بتصميم هيكلها بشكل دقيق ومدروس لتقليل البصمة الرادارية. البصمة الرادارية هي المقياس الذي تستخدمه الرادارات لتحديد موقع الطائرات وحجمها وشكلها. لذا، فإن تقليلها يعد خطوة أساسية لجعل الطائرة أقل عرضة للكشف. يعتمد هذا التصميم على مجموعة من التقنيات والهندسة المتقدمة التي تهدف إلى تحويل شكل الطائرة إلى شيء أكثر صعوبة للكشف.

تقنيات التصميم الشبحي

الزوايا الحادة: تُعتبر الزوايا الحادة إحدى أبرز التقنيات المستخدمة في التصميم الشبحي. تعمل هذه الزوايا على تشتيت موجات الرادار التي تصطدم بالطائرة بدلاً من عكسها مباشرة إلى جهاز الإرسال. عندما تصطدم موجة الرادار بسطح حاد أو زاوية غير تقليدية، تنقسم إلى عدة اتجاهات مختلفة، ما يجعل من الصعب على جهاز الرادار التقاط إشارة قوية وكافية لتحديد موقع الطائرة بدقة.

الأسطح الملساء: الأسطح الملساء والمسطحة تُستخدم أيضاً لتقليل البصمة الرادارية. تمتص هذه الأسطح جزءاً من موجات الرادار وتقلل انعكاسها. وعلاوة على ذلك، تساهم الأسطح الملساء في جعل الطائرة تبدو أقل وضوحاً للرادار من خلال تقليل النقاط العاكسة الواضحة. كلما كانت الأسطح أكثر نعومة وأقل تعقيداً، قلّت فرص الرادار في التقاط إشارات عودة واضحة.

المواد المركبة: غالباً ما يتم استخدام مواد مركبة في بناء الهيكل الشبحي. هذه المواد تكون خفيفة الوزن وتملك خصائص امتصاصية لموجات الرادار. تشمل المواد المركبة ألياف الكربون والبلاستيك المدعم بالألياف، والتي تساهم في تخفيف الوزن وتقليل التوقيع الراداري.

الطلاءات الماصة للرادار: تُستخدم طلاءات خاصة تحتوي على مواد كيميائية قادرة على امتصاص موجات الرادار. تُطبق هذه الطلاءات على سطح الطائرة الخارجي، وتعمل على تقليل كمية الموجات المرتدة إلى الرادار. تُعد هذه الطلاءات جزءاً لا يتجزأ من التصميم الشبحي الحديث.

الهياكل الهندسية المتقدمة: تعتمد بعض التصاميم على هياكل هندسية متقدمة مثل الأشكال غير المتماثلة والأجنحة المدمجة بالجسم. تهدف هذه الأشكال إلى تقليل التوقيع الراداري من خلال توزيع الموجات على مساحة أكبر، وبالتالي تقليل عودة الإشارات بشكل مركز.

المواد الماصة للرادار

إلى جانب التصميم الشبحي للطائرات من دون طيار، تؤدي المواد الماصة للرادار (RAM) دوراً حيوياً في تقليل البصمة الرادارية للطائرة. تُعرف هذه المواد بقدرتها على امتصاص موجات الرادار بدلاً من عكسها، ما يجعل الطائرة أقل عرضة للاكتشاف من قبل أنظمة الرادار. يعتمد هذا على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد المستخدمة في تصنيع RAM.

تعمل المواد الماصة للرادار عن طريق تحويل طاقة موجات الرادار إلى حرارة أو أشكال أخرى من الطاقة غير الكهربائية، ما يقلل كمية الإشارة المرتدة إلى جهاز الرادار. تتضمن هذه المواد مكونات مختلفة، مثل:

1.  الجزيئات المغناطيسية: تحتوي بعض المواد الماصة للرادار على جزيئات مغناطيسية صغيرة تعمل على تشتيت الطاقة الكهرومغناطيسية وامتصاصها.

2.  البوليمرات والمواد المركبة: تُستخدم البوليمرات والمواد المركبة في تصنيع RAM لزيادة قدرتها على امتصاص موجات الرادار.

3.  الطلاءات الرقيقة: تُطبق المواد الماصة للرادار عادةً كطبقات رقيقة على سطح الطائرة، ما يساعد في تقليل وزن الطائرة وزيادة كفاءة الامتصاص.

تُغطى المواد الماصة للرادار عادةً على سطح الطائرة بأكمله أو على أجزاء محددة منها لزيادة فعالية الامتصاص وتقليل انعكاس الموجات الرادارية. تشمل هذه التطبيقات:

1.  تغطية الهيكل الخارجي: يتم تطبيق RAM على الهيكل الخارجي للطائرة لتقليل التوقيع الراداري الكلي.

2.  أجزاء الطائرة الحساسة: تركز بعض التطبيقات على تغطية الأجزاء الأكثر عرضة للكشف، مثل حواف الأجنحة وأسطح التحكم.

3.  الفتحات والمداخل: تُستخدم RAM أيضاً لتغطية الفتحات والمداخل المختلفة في هيكل الطائرة، مثل مداخل الهواء والمخارج لتقليل الانعكاسات الناتجة من هذه الأجزاء.

هناك عدة أنواع من المواد الماصة للرادار تختلف في تكوينها وطرق تطبيقها:

1.  الطلاءات الرقيقة: تُطبق كطبقات رقيقة على سطح الطائرة باستخدام تقنيات رش الطلاء.

2.  الألواح المركبة: تُستخدم في تصنيع أجزاء كاملة من الطائرة من مواد مركبة تحتوي خصائص امتصاص الرادار.

3.  المواد النسيجية: تُستخدم في بعض التطبيقات كنسيج قابل للتطبيق على أسطح الطائرات المرنة.

مع تقدم التكنولوجيا، يتم تطوير مواد RAM جديدة بخصائص محسنة. تشمل بعض التطورات الحديثة:

1.  المواد النانوية: استخدام المواد النانوية لزيادة فعالية الامتصاص وتقليل الوزن.

2.  المواد الذكية: تطوير مواد يمكنها تغيير خصائصها استجابة للبيئة المحيطة، ما يزيد قدرة الطائرة على التكيف مع مختلف الظروف.

3.  التقنيات المتقدمة للتطبيق: تحسين تقنيات تطبيق RAM لجعلها أكثر كفاءة وسهولة في الاستخدام.

الترددات المنخفضة

التحليق على ارتفاعات منخفضة يُعد استراتيجية فعالة لتجنب اكتشاف الطائرات من دون طيار (المسيرات) بواسطة الرادارات. تعتمد هذه الاستراتيجية على تقليل البصمة الرادارية للطائرة من خلال استغلال الخصائص الفيزيائية لموجات الرادار وعملية انعكاسها. في هذا السياق، يؤدي ارتفاع الطيران وتردد الرادار دوراً حاسماً في قدرة الرادار على اكتشاف الأهداف الجوية.

الرادارات تعمل على إرسال واستقبال موجات كهرومغناطيسية للكشف عن الأجسام في الجو. الرادارات ذات التردد العالي تكون أكثر فعالية في كشف الأهداف على ارتفاعات عالية بسبب قدرتها على توفير دقة عالية وتفاصيل دقيقة للأجسام، ولكن هذه الرادارات تعاني ضعف الأداء في كشف الأهداف على ارتفاعات منخفضة بسبب انعكاس موجات الرادار من سطح الأرض والتضاريس المحيطة.

التشويش الإلكتروني

التشويش الإلكتروني يُعد من التقنيات المتقدمة والمهمة في تعطيل أداء الرادارات، ما يساعد في تحسين قدرة الطائرات من دون طيار (المسيرات) على التخفي. تستخدم هذه التقنية لإرسال إشارات قوية على تردد الرادار نفسه، ما يتسبب بتداخل وتشويش يعوق قدرة الرادار على الحصول على صورة دقيقة للهدف. هذه العملية تجعل من الصعب على الرادار تحديد موقع الطائرة بدقة، ما يعزز فرص نجاح المهام الحساسة.

تعتمد تقنية التشويش الإلكتروني على إحداث تداخل في الإشارات التي يستقبلها الرادار، ما يؤدي إلى تشويه البيانات وعدم وضوح الهدف. تتضمن هذه العملية عدة خطوات وتقنيات، من بينها:

1.  إرسال إشارات مضادة:

 تُستخدم أجهزة التشويش لإرسال إشارات مضادة على تردد الرادار نفسه. هذه الإشارات تكون قوية بما يكفي لتغطية الإشارة الأصلية العائدة من الهدف.

تعتمد قوة الإشارة المضادة على مدى قدرة جهاز التشويش وكفاءة نظام الرادار المستهدف.

2.  إحداث تداخلات:

التداخل الناتج من إشارات التشويش يسبب انحرافات وتشويهات في البيانات التي يجمعها الرادار.

يمكن أن تشمل هذه التشويهات صوراً زائفة وإشارات متقطعة أو معلومات غير دقيقة حول موقع الهدف وحجمه.

3.  تضليل الأنظمة:

تعمل بعض تقنيات التشويش على تضليل أنظمة الرادار بجعلها ترى أهدافاً غير حقيقية أو تغيير مواقع الأهداف الحقيقية.

يمكن أن تشمل هذه التقنيات استخدام إشارات تشويش متغيرة باستمرار لتجنب التعرف إليها وتعطيلها من قبل أنظمة الرادار المتقدمة.

يوجد عدة أنواع من التشويش الإلكتروني تُستخدم لتحقيق أهداف مختلفة، منها:

1.  التشويش الضوضائي:

يعتمد هذا النوع على إرسال إشارات ضوضائية عشوائية على ترددات الرادار.

الهدف هو تغطية الإشارة الأصلية للهدف بإشارات غير منتظمة تعوق تحليل الرادار.

2.  التشويش المتزامن:

يتم إرسال إشارات مضادة متزامنة مع الإشارة الأصلية للهدف.

هذا النوع من التشويش يجعل من الصعب على الرادار التمييز بين الإشارة الأصلية والإشارة المضادة.

3.  التشويش الترددي:

يعتمد على إرسال إشارات مضادة على ترددات متعددة، ما يسبب تداخلاً في نطاقات ترددات الرادار المختلفة.

 يساعد هذا النوع في تعطيل الرادارات التي تستخدم تقنيات التردد المتغير.

إدارة التوقيع الحراري

نظراً إلى اعتماد الرادارات الحرارية على التباين في درجات الحرارة، تُعد إدارة التوقيع الحراري للطائرة جزءاً أساسياً من استراتيجيات التخفي. تهدف إدارة التوقيع الحراري إلى تقليل الانبعاثات الحرارية من الأجزاء المختلفة للطائرة، بما في ذلك المحركات، والأسطح الخارجية، وأجزاء التحكم. إن تقليل هذه الانبعاثات يجعل من الصعب على الرادارات الحرارية اكتشاف الطائرة، ما يزيد فرص نجاحها في مهام الاستطلاع والهجمات الدقيقة من دون التعرض للكشف.

تشمل استراتيجيات إدارة التوقيع الحراري عدة تقنيات متطورة، منها استخدام عوازل حرارية فعالة، وطلاءات تعكس أو تمتص الحرارة، وتصميمات هندسية تهدف إلى تشتيت وتوزيع الحرارة بشكل متساوٍ. هذه التقنيات تُسهم في تقليل النقاط الساخنة على سطح الطائرة، ما يقلل تباين الحرارة ويجعل من الصعب على أجهزة الاستشعار الحرارية اكتشاف الهدف.

تقنيات إدارة التوقيع الحراري

عوازل وطلاءات حرارية

عوازل الحرارة: تُستخدم المواد العازلة للحرارة لتقليل انتقال الحرارة من المحركات والأجزاء الساخنة الأخرى إلى السطح الخارجي للطائرة. تشمل هذه المواد الألياف الزجاجية والسيراميك والمواد المركبة التي تتميز بقدرتها العالية على تحمل الحرارة وعزلها. تُعد هذه العوازل فعالة في منع انتقال الحرارة وتحقيق توازن حراري أفضل للطائرة.

الطلاءات الحرارية: يتم تطبيق طلاءات خاصة على سطح الطائرة الخارجي لعكس أو امتصاص وتشتت الحرارة بعيداً عن الطائرة. تعمل هذه الطلاءات على تقليل النقاط الساخنة وتوزيع الحرارة بشكل متساوٍ، ما يقلل التباين الحراري الذي يمكن اكتشافه بواسطة الرادارات الحرارية. تُستخدم الطلاءات المعدنية والمواد النانوية بشكل واسع لتحقيق هذا الغرض.

تصميمات المحركات وأنظمة التبريد

تصميم المحركات: يعد تحسين تصميم المحركات لتقليل الانبعاثات الحرارية جزءاً مهماً من إدارة التوقيع الحراري. تشمل هذه التحسينات زيادة كفاءة الاحتراق، وتقليل الفاقد الحراري باستخدام مواد مركبة ذات توصيل حراري منخفض، وابتكار طرق تبريد متقدمة مثل التبريد بالسائل. هذه التحسينات تُساعد في تقليل الحرارة المنبعثة من المحركات وجعل الطائرة أقل عرضة للكشف الحراري.

أنظمة التبريد السطحي: تستخدم أنظمة تبريد مباشرة على سطح الطائرة مثل أنظمة التبريد بالسائل أو الهواء. تُستخدم أنابيب صغيرة تدور فيها سوائل التبريد لامتصاص الحرارة من السطح وتشتتها، ما يقلل التوقيع الحراري للطائرة. يمكن أن تكون هذه الأنظمة معقدة ولكنها فعالة جداً في تحسين إدارة التوقيع الحراري.

الخاتمة

تُعد تقنيات التخفي عن الرادارات أمراً حيوياً لنجاح مهام الطائرات من دون طيار في البيئات العدائية. من خلال تصميم الهيكل بطرق مبتكرة، واستخدام مواد ماصة للرادار، والتحليق على ارتفاعات منخفضة، واستخدام التشويش الإلكتروني، وإدارة التوقيع الحراري، واستخدام التوجيه الذكي، يمكن للمسيرات العمل بفعالية وسرية أكبر. إن التطور المستمر في هذه التقنيات يعزز قدرة الطائرات من دون طيار على تنفيذ مهامها بأمان ونجاح، ما يجعلها أداة لا غنى عنها في العمليات العسكرية والمدنية على حد سواء.