Häivelentokoneen havaitseminen tutkalla

Abstract

Tämän kandidaatintyön aiheena on häivelentokoneiden tutkahavainnointi. Häivelentokoneet ovat sotakäytössä olevia lentokoneita, joista on suunniteltu mahdollisimman vaikeasti havaittavia. Häiveeseen kuuluu muun muassa koneen äänen, lämmön ja tutkapoikkipinta-alan minimointi. Tässä työssä keskitytään vain tutkapoikkipinta-alaan. Ilmatorjunnan kannalta häive on haasteellista, sillä häivekoneiden ominaisuudet vaikeuttavat niiden havaitsemista ja seuraamista ilmatilassa, sekä niihin vaikuttamista. Tämän kandidaatintyön tavoitteena on selvittää, mitä eri tekniikoita voidaan tutkan näkökulmasta hyödyntää, jotta häivekoneiden teknologista etua saataisiin minimoitua ja ilmatilaa kyettäisiin puolustamaan tehokkaasti. Häivelentokoneissa käytetään yleisesti kahta tekniikkaa tutkapoikkipinta-alan pienentämiseen: muotoilua ja pinnoitusta. Muotoilun tavoitteena on heijastaa koneeseen osuvat tutkalähetteet poispäin niiden tulosuunnasta, kun taas pinnoituksen tavoitteena on absorboida koneeseen osuvat tutkalähetteet. Yhdessä nämä tekniikat pyrkivät siihen, että koneeseen osuvista radioaalloista mahdollisimman pieni osa heijastuu takaisin kohti tutkan vastaanotinta. Häivepinnoitteet ovat lähtökohtaisesti suunniteltu korkeataajuuksisia tutkia vastaan, jotta ohjuksien käyttö häivekoneita vastaan olisi mahdollisimman vaikeaa. Erinäisillä tutkatyypeillä voidaan minimoida häivetekniikoiden vaikutusta tutkan näkemään tutkapoikkipinta-alaan. Monostaattisella tutkalla nähdään koneen kaikista pienin tutkapoikkipinta-ala, sillä häivekoneen muotoilu on parhaimmillaan sitä vastaan. Bi- ja multistaattisilla tutkilla voidaan minimoida koneen muotoilun vaikutusta tutkapoikkipinta-alaan, sillä häivekoneen muotoilussa ei voida estää heijastumisia suuntiin, joita ei etukäteen tiedetä. Myös passiivisella tutkalla voidaan saada bistaattista tutkaa vastaava tutkapoikkipinta-ala. Pinnoituksen tuoma tutkapoikkipinta-alan pienentyminen ei kuitenkaan muutu mono- ja bistaattisten tutkien välillä. Eteenpäinsironta, eli Forward Scatter -tutkalla voidaan havaita häivekoneet bi- ja multistaattisia tutkiakin paremmin. Tämä perustuu eteenpäinsironnan tutkapoikkipinta-alaan, johon vaikuttaa vain kohteen fyysinen koko, eikä häivetekniikoilla ole vaikutusta tähän. Siis, eteenpäinsirontatutkalla kyetään minimoimaan sekä häivekoneen muotoilun, että pinnoituksen vaikutus tutkapoikkipinta-alaan. Sen käytännön toteutuksessa on kuitenkin todella suuria haasteita johtuen tutkan hyvin kapeasta näkökentästä. Mielenkiintoisena tulevaisuuden vaihtoehtona myös kvanttitutka saattaa mahdollistaa häivekoneiden paremman havaitsemisen, koska sillä kyetään poimimaan oma tutkakaiku huomattavasti kohinaisemmasta signaalista verrattuna klassiseen tutkaan. Häivekoneita voidaan siis havaita jo nykyisellä tutkateknologialla ja häivekoneiden etua voidaan minimoida esimerkiksi bistaattisilla tutkilla. Siitä huolimatta häivekoneiden etu verrattuna perinteiseen lentokoneeseen on huomattava. Eteenpäinsirontatutkaa käytettäessä etua ei juurikaan ole, mutta tutkan toteutus käytännössä on todella vaikeaa.