Истребители 6-го поколения: «плазменный стелс» или причем тут 10000°C

Истребители 6-го поколения: «плазменный стелс» или причем тут 10000°C (часть 4). Изображение, сгенерированное нейросетью.

В то время как американские инженеры сосредоточились на формах, материалах и поглощающих покрытиях, СССР вел активные разработки над стелс-истребителями, но в другом направлении.

Советские ученые решили создать вблизи летательного аппарата экран из плазмы, чтобы самолет становился невидимым для радаров.

Но в плазме же несколько тысяч или даже миллионов градусов Цельсия? Разве такую температуру выдержит обшивка самолета и лётчик?

ДАВАЙТЕ РАЗБЕРЁМСЯ ВМЕСТЕ!

В первой части мы рассматривали новейший стелс из Китая и главные отличия шестого поколения истребителей.

Во второй части нашего расследования «Истребители 6-го поколения» мы остановились на том, что плазма, созданная вокруг объекта, способна поглощать радиоволны, а не отражать их. И даже небольшое увеличение плотности ионов может привести к быстрому увеличению поглощения излучения, что позволяет эффективно снизить площадь рассеяния (ЭПР). Но что такое плазма?

Плазма – что такое (простыми словами)

Мы знаем, что атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые вращаются вокруг ядра. Обычно атомы нейтральны, потому что количество протонов и электронов одинаково.

На сегодняшний день известно четыре состояния вещества – твердое, жидкое, газообразное и плазма. Все эти состояния зависят от того, как связаны частицы, из которых оно состоит (агрегатное состояние вещества):

1. Твердое состояние. Здесь частицы (атомы или молекулы) удерживаются очень крепкими связями, они расположены в определенном порядке, образуя решетку. Именно поэтому твердое тело сохраняет свою форму и объем.
2. Жидкое состояние. В этом состоянии связи между частицами слабее. Частицы могут двигаться, поэтому жидкость не имеет своей формы, а принимает форму сосуда, в который её налили, но объем у неё остается постоянным.
3. Газообразное состояние. Здесь связи между частицами настолько слабы, что они практически не взаимодействуют. Частицы движутся свободно и заполняют весь объем, который им предоставлен.
4. Плазма. Четвёртое особое состояние вещества, которое возникает, когда частицы нагреваются настолько, что атомы начинают терять свои электроны. В результате остаются положительно заряженные атомы (ионы) и свободно движущиеся электроны.

Итак, после того, как вещество получило очень много энергии, электроны покидают атомы, а положительные ионы и свободные электроны остаются. Если таких ионов и электронов становится слишком много, то газ превращается в плазму – особое состояние, которое обладает уникальными свойствами, отличными от обычного газа.

Российский акцент на плазменных технологиях в стелсах

В начале 1980-х годов Россия сделала ставку на технологию плазменной невидимости. Этот подход отличался от американского и предлагал альтернативный способ уменьшения радиолокационной заметности.

Вот что рассказал директор Исследовательского центра им. Келдыша Анатолий Коротеев:

«Мы приняли решение делать «невидимки» по технологиям, основанным на принципиально иных физических принципах. Если создать вблизи летательного аппарата экран из плазмы, то самолет становится невидимым для радаров.

Простой пример: если бросить в стену теннисный мячик, он отскочит и вернётся обратно. Так же и сигнал РЛС отражается от самолёта и возвращается на приёмную антенну. Самолет обнаружен. Если у стенки угловатые грани и наклонены они в разные стороны, то мячик отскочит куда угодно, но назад не вернется. Сигнал потерян. На этом принципе основаны американские «стелс». Если же обложить стенку мягкими матами и кинуть в них мяч, то он просто шлепнется об нее, потеряет энергию и упадет рядом со стенкой. Так же и плазменное образование поглощает энергию радиоволн.»

Плазменный стелс

Военных заинтересовала возможность формирования плазменных антенн (устройство для излучения и приема радиоволн, в котором вместо металлических проводников используется ионизированный газ) в открытом пространстве, чтобы повысить скрытность боевой техники.

Такая система обладает лучшей помехозащищенностью и способна к безынерционному изменению её параметров. Снижение заметности военной техники происходит не за счет каких-то эффектов при работе плазменной антенны, а в момент её отключения. В отличие от металлических конструкций, плазменная антенна существует лишь во время работы генератора. А потом она бесследно исчезает. Т.е. инженеры предлагают использовать в качестве антенны… само облако плазмы, окутавшее машину.

Плазменные стелс-системы первого поколения

Российские инженеры разработали системы, которые устанавливали генераторы плазмы на сильно отражающие части самолета. Эти генераторы создавали плазму толщиной около 1 мм, которая, как предполагалось, снижала коэффициент отражения радиолокационных волн или изменяла их длину волны. Эта технология позволяла рассеивать радиолокационные волны и уменьшать их интенсивность.

Плазменные стелс-системы второго поколения

В Исследовательском центре Келдыша продолжили разработки в этом направлении. Был создан продукт второго поколения, способный создавать легко ионизирующиеся газы и генерировать ложные радиолокационные сигналы, что должно было сбивать с толку вражеские радары.

Как окружить самолет плазмой, если в ней же больше 100 тысяч градусов?

Нет нужды создавать вокруг самолета плазму температурой в несколько тысяч или миллионов градусов. От нагрева истребители, наоборот, стараются защищаться.

Что же такое на самом деле это загадочное 4 агрегатное состояние вещества, именуемое плазмой? А это очень просто. Газ, состоит из ионов (а не из атомов или молекул) и температурный реактор не играет никакой роли. Ионы могут существовать при любой температуре. Кому очень интересно, почитай про принцип работы различных ЭРД (электрореактивные двигатели, они же плазменные, они же ионные с небольшими различиями).

Никаких тысяч градусов там и в помине нет. Чтобы создать плазму, необходимо дать небольшое напряжение на корпусе и газ ионизируется вокруг.

Существует холодная плазма! И именно ее и хотели применить для самолетов-«невидимок». На радаре такое плазменное облако выглядит как сверхновая звезда (т.е. не конкретная точка, а расплывчатое яркое пятно) и прицелиться в самолет нет никакой возможности. Поэтому и пытаются придумать, как без заморочек с углами экстерьера, двигателями и т.д. смастерить устройство, способное укрыть весь самолет плазменным коконом.

Холодная плазма и что с ней не так

Итак, плазменный стелс использует ионизированный газ (плазму) для уменьшения площади эффективной отражающей поверхности (ЭПР) самолёта. Создавая вокруг объекта слой или облако плазмы, он отклоняет или поглощает радиолокационные волны. Методы включают электростатические или радиочастотные разряды и даже более сложные лазерные разряды.

Но… почему мы не используем холодную плазму сейчас:

1. Теряется не только самолет на радарах, но и связь с ним. Он становится глухой и слепой... Его радар тоже не работает. Зачем такой самолет? Ну вы поняли.
2. Недоработана плазменная технология. Плохо мы пока с плазмой умеем управляться и с горячей, и с холодной. Вот и всё.

Подход к плазменным технологиям является еще одним подтверждением того, что гонка в области стелс-технологий была и остается многообразной. Каждая страна стремится найти собственные эффективные решения, но об этом чуть позже.

Вместо заключения

Мы сегодня с вами узнали, что существует холодная плазма и именно её хотели применить для истребителей-«невидимок», а не ту, что на солнце в тысячи или миллионы градусов Цельсия.

В следующих частях мы поговорим о странах, которые уже готовы создать истребители 6-го поколения и вместе с вами порассуждаем, а зачем это всё нужно?