Thread by @iran313a

جنگ الکترونیک در طیف فروسرخ می تواند در هوا ، دریا و زمین رخ دهد و دارای تنوع زیادی است که ما در این جا به بررسی اثر حرارتی آن هم در هواگرد می پردازیم.
برای شروع بحث ابتدا از معرفی تهدید ها در این حوزه شروع میکنیم اولی ابزار کشف هدف و دومی موشک های هدایت فروسرخ اند.
1/40
#رشتو

https://twitter.com/iran313a/status/1239581397590904832

در مورد IRST ها قبلا توضیح دادیم اما موشک ها، موشک های هدایت IR در بین مرگبار ترین تهدیدات در درگیری های اخیر بودند که اغلب هوا به هوا یا زمین به هوا با اندازه های مختلف هستند یک موشک IR علائم فروسرخ هدف را نسبت به آسمان سردتر اندازه گیری کرده و...
2/40

به سمت انرژی در یکی از سه باند فروسرخ می رود یا اصطلاحا هوم می کند نسل ابتدایی این موشک ها نیازمند حرارت و گرمای بالایی از هدف بودند که بخش های درونی موتور و خروجی آن این ویژگی را دارند همچنین نسبت به زاویه حمله محدودیت بالایی داشتند
3/40

اما در نسل های اخیر محدودیت برطرف شده و بدنه و بال یا حتی تصویر IR خود جنگنده هدف است موشک های نسل اول از حساسه های غیرسردشونده سولفید (Pps) استفاده میکردند و علائم هدف باید در محدوده فروسرخ نزدیک و بین 2-2.5 میکرون می بودند.این گونه در مقابل اقدامات متقابل مثل فلر یا...
4/40

تاکتیک هوایی و خورشید آسیب پذیر بودند نسل جدید سنسور ها از سلنیوم و تلورید کادمیوم جیوه استفاده می کنند که در فروسرخ میانه یا دور فعالند و محدودیت کمتر و زوایه حمله بیشتری دارند اما نیاز به خنک کاری تا دماهای بسیار پایین و استفاده از نیتروژن/آرگون بعنوان خنک کننده ضروریست.
5/40

طیف الکترومغناطیس شاملRF ، IR ، visible و above visible است ناحیه فروسرخ بصورت کلی به نواحی زیر تقسیم می شود: طول موج فروسرخ نزدیک که از لبه بالایی ناحیه مرئی حدودا 0.75uشروع می شود و در 3u پایان می یا‌بد.
فروسرخ میانه از 3u تا 6u
و محدوده فروسرخ دور از 6u تا 15u را شامل است
6/40

بصورت کلی اهداف داغ بیشتر انرژی IR خود را در فروسرخ نزدیک منتشر می‌کنند مثل گرمای موتور جنگنده ، بیشتر انرژی IR خورشید نیز در همین محدوده است به همین علت یکی از راه های دیفیت کردن موشک های فروسرخ ابتدایی استفاده از خورشید به عنوان یک دیکوی عظیم و طبیعی است
7/40

دیگر بخش های سردتر انرژی فروسرخ را در ناحیه Mid-IR منتشر می‌کنند دیگر بخش ها مثل پوسته هواگرد ، ابرها و زمین نیز دارای انتشار Far-IR اند.
برای هواگرد اقدامات ضد IR شامل موارد زیراند:
1-کاهش بردی که در آن موشک IR یا سنسور توانایی کشف و رهگیری هواگرد را داشته باشد
8/40

2-افزایش کارایی سیستمهای اقدامات متقابل
این نکته بسیار مهم است که سنسورهای فروسرخ از طریق مقایسه کنتراست اهداف با تشعشع پس زمینه آن ها عمل کشف را انجام می دهند.
در نتیجه تاثیر اقدامات ضد IR به طور قابل ملاحظه‌ای به دمای پس زمینه بستگی دارد

https://twitter.com/iran313a/status/1320025744261566464?s=20

9/40

آسمان صاف به خاطر دمای کم بدترین پس زمینه را دارد در حالی که آسمان ابری یا سطح زمین گرم بهترین پس زمینه برای هواپیماها برای مخفی شدن از دست سنسورهای فروسرخ است. بدین دلیل سطح پرواز بالاتر به معنی کشف راحت تر برای سیستم های IRST است.
10/40

به مانند تمام تشعشع های الکترومغناطیس, IR نیز در محیط به روش های گوناگون تاثیر می پذیرد.
انعکاس: زمانی که موج منعکس می‌شود زاویه انعکاس برابر با زاویه برخورد است.
انکسار: جهت موج هنگام عبور از دو واسطه شفاف با سرعت انتشار متفاوت بنابر قانون snell خم می شود.
11/40

پراکنش: زمانی رخ می‌دهد که برهمکنش با ذراتی با طول نزدیک به موج به وجود آید.
پراش: این برهمکنش در لبه هر موج هنگام برخورد به مانع رخ می دهد
تداخل: زمانی اتفاق می‌افتد که دو موج مخرب یا سازنده به هم برسند.
تشعشع: به واسطه تبدیل فرم نوع دیگری از انرژی که توسط ماده ساطع می شود
12/40

انتقال: انتشار IR در میان یک محیط شفاف یا خلا. قطبش: یک میدان الکتریک تا اندازه مشخصی هنگام انعکاس از یک دی الکتریک قطبی می شود محدوده طول موجIR طیفی از 0.75u تا 15u است که دارای کاربرد نظامی متفاوتی اند.
جدول زیر به دسته بندی ویژگی های امواج IR نزدیک-میانه و دور می پردازد
13/40

علائم فروسرخ هواپیما شامل ترکیب پیچیده ای از تشعش ها و انعکاس ها از سطوح مختلف با قابلیت انتشار متفاوت اند.
زاویه منظری ، ارتفاع ، ایراسپید، محدوده هوا ، قدرت انتشار و زاویه آفتاب تنها بخشی از موئلفه های تاثیرگذاراند
با بخش های با تشعشع بالای فروسرخ در جنگنده شروع می کنیم:
14/40

اجزا داغ موتور که شامل قسمت عقبی توربین، مرکز موتور و دیواره درونی نازل اند بعلاوه گاز های خروجی موتور و CO² و بخار آب.
بدنه که شامل تمام سطوح خارجی، بال ها و کانوپی است.
همچنین بدنه انرژی منتشر شده از خورشید یا منعکس یافته از زمین ، موج شوک ها سبب تشعشع مستقیم می شود.
15/40

همانند RCS در IRS هم توانایی دریافت سیگنال بستگی به زاویه دید دارد برای مثال OLS-35 نصب شده بر روی سوخو-35 به سادگی قابلیت کشف یک جنگنده از پشت تا 90KM را دارد (بدون پس سوز)
در حالی که در دید از روبه روی جنگنده برد تا 30KM کاهش می یابد.
16/40

گرمایش آیرودینامیکی بدنه هواپیما:
تخمین قابل قبولی از دمای بدنه هواگرد به وسیله فرمول برای بازیابی دما بدست می آید در فرمول زیر دما بر حسب کلوین است
دمای رویه یک جنگنده برابر است با محدوده دمای هوا + گرمایش آیرودینامیک.
17/40

در فرمول بالا دیدم که
گرمایش هوا با جزر عدد ماخ افزایش می یابد
بعلاوه حرکت هواپیما در سرعت سوپرسونیک باعث تولید هوای فشرده و ماخ مخروط می شود که نتنها موجب افزایش دمای بدنه به طرز قابل توجهی می شود بلکه سبب افزایش سطح دمای جلویی هواپیما برای سنسور می شود.
18/40

توجه به ماخ مخروط و عدد ماخ مهم است بطور مثال هواگردی که در ماخ 1 حرکت می‌کند در فاصله ای تا دو برابر بیشتر از هواپیمای که در ماخ 0.8 حرکت میکند توسط سنسور IRST کشف می شود.
19/40

گراف زیر اطلاعات ارزشمندی از دمای هواگرد و زمان هشدار سنسورهایIR به عنوان تابعی از سرعت در ارتفاع 11-24KM با زمان نسبی هشدار نموادر قرمز و دمای لبه حمله نمودار آبی ارائه کرده است
20/40

پرواز در سرعت سوپرسونیک می تواند علائم IR جنگنده را بالا ببرد به همین دلیل ساده ترین راه حل این است که جنگنده در سرعت زیرصوت بماند که البته خود باعث کاهش سرعت واکنش نسبت به دشمن می شود این راه حل برای طراحی های که نیازمند سرعت بالا نیستند به مانند B-2 و F-117 جواب می دهد.
21/40

جنگنده های مدرن دارای تانک های سوخت هستند که بطور مساوی در بدنه هواگرد توزیع شده اند و به دلیل گردش سوخت گرما را از هواگرد دور می‌کنند البته از سوخت می توان برای کم کردن حرارت تجهیزات الکترونیکی، اویونیک استفاده کرد
مثال: توزیع مخزن های سوخت جنگنده های معمولی و پنهانکار.
22/40

جمرها و رادار ها حرارت زیادی تولید می کنند خنک کاری این سیستم ها نه تنها برای کم کردن اثر حرارتی بلکه تداوم چرخه عملیات است هواپیمای که فاقد سیستم خنک کاری مناسب باشد راحت تر کشف می شود تصویری از F-16 در طول موج میانه MIW.

23/40

جنگنده‌های مثل F-22 و F-35 دارای پوشش هاب ضدفروسرخ اند
بطور کلی این پوشش ها در دماهای مختلف سطح پایین از تشعشع IR را ساتع می کنند
برای نمونه پوشش بالایی جنگنده‌های F-22 و F-35 می تواند اثر حرارتی پوسته جنگنده را در بازه 3-12 میکرون بیش از نصف کاهش دهد
24/40

نوع دیگری از روکش های ضد IR وجود دارند که از طریق تغییر تشعشع فروسرخ به ناحیه پنجره غیراتمسفری باعث می شوند که حرارت راحت تر در اتمسفر جذب شوند در دیگر محدود ها انرژی جذب و پخش می شود و تصویربرداری غیرقابل استفاده و تار و تاریک می شود.
25/40

از مزایای اصلی این پوشش ها کمک به پایین آوردن دمای متریال روکش شده است از آن جایی که روکش به عنوان عایق عمل می کند دمای زیرلایه افزایش پیدا می کند.
همانطور که قبلاً اشاره شد از اویونیک را می‌توان با سوخت خنک کرد استفاده از روزنه و دریچه ها هم راه حل است.
26/40

اف-35 دارای برآمدگی در بالای بدنه است برای تبادل هوا با سوخت و در نتیجه تبادل گرما بین این دو در نمای جلوی سمت چپ بدنه توسط دریچه هوا برای ipp و ایونیک تامین می شود.
بعضی جنگنده از بای پس برای تبادل گرما استفاده می کنند
27/40

در بعضی جنگنده ها بسته به طراحی برای رسیدن به سرعت های بالای دو ماخ گهواره موتور به سرعت داغ می شود برای جلوگیری از نقص ، ساختار ورودی موتور از تیتانیوم ساخته می شود که دارای دمای ذوب بالاتری از آلومینیوم است اگرچه بیشتر رنگ ها چسبندگی خوبی با تیتانیوم ندارد مخصوصاً که صحبت
28/40

از دمای بالا در کار باشد در دیگر سو تیتانیوم دارای مقاومت به خوردگی خوبی است پس نیازی به رنگ یا استر یا ضدزنگ ثانویه نیست در نتیجه این کار ، جنگنده‌ها بخش‌هایی از موتور اغلب به شکل نقره‌ای دیده می‌شوند در شکل پایین قسمت نقره ای رنگ را در جنگنده های Su-35 و F-15 می بینید
29/40

یک اشتباه رایج این است که موتور با تراست بالاتر لزوما دارای علائم فروسرخ بالاتری است، گرچه اشتباه است و می شود شما اثر حرارتی بالاتری با تراست کمتری داشته باشید برای فهم این مطلب بیایید نگاهی به طراحی موتورهای جت داشته باشیم دیاگرام پایین تصویری از یک موتور توربوفن است
30/40

است که امروزه در طیف وسیعی از هواپیماها استفاده میشود دو جزء اصلی که مسئول تولید تراست هستند یکی فن و دیگری هسته موتور اند
کمپرسور توربین و اتاق احتراق به دلیل جریان داشتن هوا در سرعت زیاد از این رو کمتر به چگالی هوا و شتاب هواگرد مرتبط اند
31/40

در مرحله فن هوا با سرعت کمتری در حرکت است که مصرف سوخت کمتری دارد و هوای سرد را با خروجی نازل ترکیب می کند و باعث کاهش دمای خروجی میشود هوای کشیده شده به وسیله فن هم از هسته موتور و هم از داکت بیرونی می گذرد هوایی که از بخش بیرونی می‌گذرد را بای پس می نامند
32/40

نسبت بین اندازه فن و هسته موتور نوع کاربرد را مشخص می کند به طوری که اگر فن موتور بزرگ و هسته کوچک باشد طراحی برای اثر حرارتی و شعاع عملیاتی بهینه شده است و اگر هسته بزرگ و فن کوچک باشد موتور برای سرعت و پرواز در ارتفاع بالا بهینه شده است.
33/40

با توجه به دلایل بالا برای حصول به موتوری با سطح حرارتی پایین باید موتوری با نرخ بای پس بالاتر داشته باشیم بنا به انتخاب هواگرد قادر به پرواز در ارتفاع زیاد یا خیلی سریع نخواهد بود به طور مثال موتور F-35 دارای نرخ بای پس بالاتری نسبت به موتورهای مثل F-119 ,8 و FJ-200 است.
33/40

موتورهای جت برخلاف راکت‌ها هوا تنفس هستند میزان چگالی هوا در عملکردشان نقش کلیدی دارد به طوری که هر چه ارتفاع بالاتر می‌رود میزان تراست کاهش پیدا می کند برای مثال موتوری که در سطح دریا 190KN تولید میکند در 50 هزار پایی حدودا 10KN توان دارد از طرف دیگر یک موتور راکتی
34/40

صرف نظر از ارتفاع تراست مشابهی دارد استفاده از موتور با بای پس بالا تنها راه برای کاهش دمای خروجی نیست گرچه جنگنده‌های مدرن پنهانکار از نازل‌های نامتعارف دراز صاف و الگوهای دندان دارند که علاوه بر ویژگی هایی در زمینه پنهان‌کاری آر اف به ترکیب بهتر هوای سرد کمک می‌کند
35/40

تصاویر اول مربوط به بی 2 و اف 117 دارای نازلهای صاف اند تصویر دوم نازل دندانه دار F-35 با مجرای جریان هوای خنک کننده روی نازل.
تصویر سوم دید ترمال از نازل اولی استفاده از الگوی متعارف دایره‌ای و دومی طراحی دندانه دار تخمین زده می شود که طول گاز خروجی تا ۴۰ درصد پایین می‌آید
36/40

دمای ورودی توربین نیز به تنهایی اثر چندانی بر دمای خروجی ندارند
مقایسه دیتای آزمایشی بین یک نازل خروجی متعارف و نازل دندانه دار
37/40

به علاوه در طراحی نازل سعی می‌شود که منظره ی آن توسط استابلایزر عمودی و افقی پنهان شود برای نمونه هواپیماهای نسل چهار زیر دارای نازل در معرض دید و پنهانکارها دارای نازل های پوشیده اند که سبب بقا پذیری بیشتر ضد موشک ها و سامانه های کشف فروسرخ اند
38/40

در این مطلب سعی شد با بررسی هواپیما های پنهانکار به اخرین راه های مقابله با ابزار تهدید پرداخته شود بحث جنگ الکترونیک در طیف IR بسیار گسترده و مطلب فوق مقدمه ای برای آشنایی با جنگ الکترونیک در طیف فروسرخ بود.
39/40

#میلیتاری
#جنگ_الکترونیک
#military
#EW

40/40