Ngày nay, các loại máy bay chiến, tàu chiến được trang bị công nghệ tàng hình cực kỳ hiện đại. Tuy nhiên, công nghệ tàng hình là gì ?, máy bay chiê đấu tàng hình là gì ?. Máy bay tàng hình có thực sự vô hình ?
Trong bài viết này, mình sẽ giải thích về nguyên lý và cơ chế hoạt động của công nghệ tàng hình được áp dụng trên các khí tài quân sự.
Nguyên tắc hoạt động của radar
Để hiểu được công nghệ tàng hình hoạt động như thế nào thì anh em cần phải biết về cách radar hoạt động trước nhé. Về cơ bản thì các loại radar sẽ truyền sóng điện từ vào không gian, nếu có vật gì cản lại thì sóng sẽ dội ngược về. Sau khi bắt được sóng bị phản xạ trở lại thì máy tính sẽ tính toán khoảng cách, kích cỡ và vị trí của vật thể rồi thông báo lại cho quân đồng minh tấn công.
Hầu hết các loại radar dựa vào chỉ số RCS (Radar Cross-Section) để phát hiện vật thể trong tầm quét. Đây là chỉ số cho biết vật thể có dễ dàng bị phát hiện hay không. Vật nào có chỉ số RCS càng lớn thì sẽ hiện hình càng to trên màn hình, còn chỉ số càng nhỏ thì sẽ càng khó hiện lên. Bên cạnh chỉ số RCS thì người ta còn dùng sóng âm, nhiệt độ và một số thứ khác nữa để tìm vị trí của vật thể.
Trong các cuộc chiến tranh lớn ngày xưa thì radar đóng một vai trò rất lớn trong khâu phòng thủ. Chẳng hạn như trong cuộc Chiến tranh Thế giới thứ 2, quân Anh đã ngăn chặn các cuộc tấn công bất ngờ của Không quân Đức bằng cách dùng radar dò tìm rồi chỉ hướng cho máy bay đánh chặn. Đến thời chiến tranh lạnh thì mỗi phe đều cố gắng nâng cấp công nghệ radar của mình để vì mọi người đều bắt đầu phát triển công nghệ máy bay tàng hình.
Nguyên tắc hoạt động của công nghệ tàng hình
Sau khi đã hiểu về nguyên tắc hoạt động của radar thì người ta lợi dụng điểm yếu chí mạng của radar để tạo ra công nghệ giúp máy bay, tàu chiến tàng hình luồn lách sự “dòm ngó” của các loại radar. Điểm yếu đó chính là nếu chỉ số RCS quá nhỏ thì vật thể sẽ không hiện lên màn hình.
Để giảm chỉ số RCS thì chúng ta phải áp dụng công nghệ tàng hình là giảm lượng sóng phản xạ dội từ máy bay về radar nhiều nhất có thể. Hiện nay, có hai phương pháp là đang được sử dụng là hấp thụ và làm lệch sóng sóng radar. Dù vậy thì anh em cũng nên nhớ là máy bay tàng hình không thật sự thoát khỏi radar đâu nhé. Nếu dùng các loại radar xịn thì vẫn có thể phát hiện được khi máy bay đã đến khá gần.
Công nghệ tàng hình ngày nay có hai phương pháp là đang được sử dụng là hấp thụ và làm lệch sóng sóng radar . Vậy máy bay chiến đấu tàng hình là gì ?. Đó là máy bay áp dụng công nghệ tàng hình
Công nghệ hấp thụ sóng radar
Về cơ bản thì công nghệ này sử dụng một lớn vật liệu hấp thụ sóng từ hay còn gọi là Radar Absorbent Material (RAM) phủ lên bề mặt của máy bay. Đây là loại vật liệu làm từ các chất composite, không dẫn điện có thể hấp thụ sóng vô tuyến nếu chạm vào chúng. Dù công nghệ này đã được quân đội Mỹ áp dụng hơn 40 năm nhưng thành phần của loại vật liệu này vẫn được giữ bí mật. Người ta chỉ biết rằng khi sóng điện từ chạm vào loại vật liệu này thì sẽ biến thành nhiệt lượng rồi tản ra khỏi về mặt máy bay. Một trong những chiếc máy bay nổi tiếng sử dụng công nghệ này là máy bay do thám SR-71.
Ngoài ra, có thêm một thông tin khác từng được công bố là loại “sơn” này có cấu trúc hình chóp giống với kim tự tháp nhưng kích thước thì siêu nhỏ. Các cạnh của kim tự tháp được cắt gọt sao cho mỗi lần có sóng radar đập vào thì lượng sóng đó chỉ dội qua dội lại bên trong cấu trúc. Sau mỗi lần sóng dội thì sẽ mất năng lượng nên không đủ sức để quay về radar.
Công nghệ làm lệch sóng radar
Hình dạng của máy bay cũng là một yếu tố quan trọng để quyết định số lượng sóng radar bị phản xạ. Nếu được thiết kế theo một hình dạng hợp lý thì sóng điện từ sẽ không đội ngược về mà sẽ bị phân tán sang hướng khác. Để làm lệch hướng sóng thì người ta có thể dùng các bề mặt phẳng có góc nhọn hoặc các bề mặt cong có thiết kế đặc biệt giúp dẫn sóng đi chạy dọc theo bề mặt và không tạo ra sóng phản xạ.
Một trong những dòng máy bay nổi tiếng sử dụng thiết kế góc cạnh là dòng máy bay ném bom F-117 của Mỹ. Còn dòng sử dụng đường cong để tàng hình là dòng máy bay ném bom B-2, tiêm kích F-22, tiêm kích Su-57… Tuy nhiên, các yêu cầu về hình dạng đặc biệt làm giảm tính khí động dọc của các loại máy bay tàng hình sử dụng lương pháp làm lệch sóng radar đi rất nhiều. Một ví dụ điển hình là chiếc F-117 ở không có độ ổn định và cần hệ thống điều khiển rất phức tạp.
Bên cạnh việc làm ra chiếc máy bay có hình dạng kỳ lạ thì người ta còn tính thêm việc dán một tấm film mỏng, trong suốt lên kính buồng lái để giảm khả năng bị radar phát hiện. Tấm film này thường được mạ một lớp vàng mỏng hoặc thiếc indium oxit để làm lệch hướng sóng radar. Nếu để sóng radar lọt vào buồng lái thì nó có thể phản xạ các vật thể bên trong, kể cả nón bảo hiểm của phi công cũng có khả năng làm sóng radar dội về.
Để nghiên cứu và tạo ra các dòng máy bay này thì người ta đã tốn rất nhiều chi phí nghiên cứu và thử nghiệm nên chi phí sản xuất một chiếc máy bay tàng hình luôn đắt hơn máy bay thông thường anh em ạ.
Bonus: Tàu chiến tàng hình
Một trong những hiểu lầm lớn nhất của anh em về các loại tàu chiến tàng hình là chúng tàng hình khỏi radar như máy bay tàng hình. Thật ra thì radar vẫn dò ra máy loại tàu chiến này nha anh em, chỉ là khi xuất hiện trên màn hình radar thì chúng có kích thước nhỏ hơn so với thực tế. Kiểu ngụy trang này sẽ làm cho quân địch tưởng rằng chiến tàu hiện trên radar chỉ là một con tàu chở hàng hoặc tàu đánh cá có kích cỡ nhỏ.
Chẳng hạn như các tàu hộ vệ lớp Visby của Thụy Điển có trọng tải choán nước 640 tấn nhưng khi radar của địch dò ra thì con tàu này có kích cỡ chỉ bằng một con tàu có trọng tải cỡ 20 tấn mà thôi. Vì vậy, các loại tàu chiến tàng hình thật ra không hề tàng hình mà chủ yếu là để ẩn nấp giữa các tàu đánh cá, tàu buôn và lén lút tấn công thôi nhé anh em.
Nhược điểm của công nghệ tàng hình
Dù công nghệ tàng hình có hiện đại đến đâu thì các loại máy bay tàng hình vẫn có khá nhiều nhược điểm nha anh em.
Đầu tiên là công nghệ radar luôn được nâng cấp và cải tiến để phát hiện máy bay tàng hình. Trong đó, sóng điện từ dùng tần số L-band có thể dễ dàng phát hiện ra máy bay tàng hình và các radar dùng thêm công nghệ hồng ngoại để tìm ra dấu vết nhiệt phát ra từ động cơ máy bay. Vì vậy các máy bay tàng hình không thể ẩn nấp khỏi bầu trời nếu chỉ dùng sơn hấp thụ sóng.
Thứ hai là khi máy bay mở khoang chứa vũ khí ra thì vẫn bị phát hiện ngay lập tức luôn nha anh em. Cuối cùng là chi phí sản xuất, vận hành, bảo trì cực kỳ cao. Lớp sơn hấp thụ sóng radar rất mỏng manh và cần phải thay mới sau mỗi lần chiến đấu hoặc gặp phải thời tiết khắc nghiệt.
Cuối cùng các radar tần số thấp hoạt động trong các băng tần VHF và UHF có thể phát hiện và theo dõi máy bay có tín hiệu radar thấp. Người ta thường cho rằng, các radar như vậy không thể hướng dẫn tên lửa vào mục tiêu, nhưng theo một số chuyên gia, máy bay thế hệ mới nhất của Mỹ có thể bị tiêu diệt bằng cách cải tiến xử lý tín hiệu để loại trừ các hạn chế chiều rộng chùm radar và độ rộng xung radar tần số thấp (thông qua thiết kế kích thước và hình dạng của ăng-ten), kết hợp với một tên lửa có đầu đạn lớn và hệ thống dẫn đường giai đoạn cuối riêng.
Một hạn chế truyền thống khác của radar băng tần VHF và UHF là độ rộng xung lớn và tần số lặp lại xung thấp (PRF), có khả năng xác định cự li kém. Xung có độ rộng hai mươi micro giây cự li không thể được xác định chính xác là 30,5km; hai mục tiêu gần nhau không thể được phân biệt thành hai riêng biệt. Việc tăng một phần độ chính xác về cự li đã được giải quyết vào đầu những năm 70 của thế kỷ trước bằng cách xử lý tín hiệu thông qua quá trình modul hóa tần số trên xung, được sử dụng để nén xung radar. Ưu điểm của việc nén xung là với xung hai mươi micro giây, sai số cự li giảm xuống còn khoảng 54m. Có một số kỹ thuật khác có thể được sử dụng để nén xung radar như khóa chuyển pha.
Các kỹ sư đã giải quyết vấn đề về độ chính xác hướng hoặc góc phương vị bằng cách sử dụng các radar mảng pha. Không giống như các mảng quét cơ học cũ hơn, các radar mảng pha điều khiển các chùm radar bằng điện tử. Các radar như vậy có thể tạo ra nhiều chùm và có thể định hình các chùm đó về chiều rộng, tốc độ quét và các đặc tính khác. Kết quả được áp dụng vào cuối những năm 1970 cho hệ thống chiến đấu của Hải quân Aeg Aegis trên các tàu tuần dương lớp Ticonderoga và tàu khu trục lớp Arleigh Burke.
Tuy nhiên, phía Mỹ cũng có những lý giải riêng của họ:
Ngày nay, Nga và Trung Quốc đã xây dựng một hệ thống tần số rất cao, hay còn gọi là VHF và các radar tích hợp khác, có thể phát hiện được cả những chiếc phi cơ tàng hình tân tiến nhất của Mỹ như F-22 và F-35 trong những hoàn cảnh thích hợp.
Theo Business Insider, trong khi báo chí Mỹ chỉ trích dự án nghìn tỷ đô F-35 của không quân Mỹ không có hiệu quả và tốn kém, thì thiếu tá về hưu Dan Flatley đã giải thích về lý do tại sao các phi công lái chiếc máy bay đắt tiền nhất nước Mỹ lại không ngao ngán trước hệ thống chống tàng hình của Nga hay Trung Quốc.
Flaters, cựu phi công từng lái chiếc F-35 nói rằng: “Các đối thủ phải xây dựng một chuỗi hệ thống tiêu diệt mục tiêu“. Vì một chiếc radar có thể phát hiện được một vật thể trên không và các radar VHF của Nga có thể phát hiện F-35. Tuy nhiên, không có nghĩa là nó có thể theo dõi, nhắm chính xác và tiêu diệt mục tiêu đó bằng một quả bom tên lửa.
“Chúng tôi không cố gắng ngăn chặn mọi khía cạnh của chuỗi hệ thống đó, mà chỉ cần tập trung tấn công một trong những liên kết đó“, Flatley nói.
Trong khi hệ thống tìm kiếm và theo dõi hồng ngoại có thể phát hiện chiếc F-35 và cho phi công của địch biết vị trí chiếc F-35, thì nó cũng không thể theo dõi chính xác hoặc tấn công mục tiêu bằng tên lửa. Điều này có nghĩa là Nga và Trung Quốc đã chi hàng trăm triệu để phát triển các hệ thống cũng chỉ có thể cung cấp một cái nhìn thoáng qua về F-35 mà không thể làm gì hơn.
Flatley nói về chuỗi hệ thống tiêu diệt mục tiêu: “Tôi không cần ngăn chặn mọi thứ cùng lúc. Tôi chỉ cần làm cho đối phương không thể hoàn thành những gì mà họ đã đầu tư hàng tấn thời gian và tiền bạc để cố gắng bắn hạ tôi“.
“Đó là điều mà mọi người không hiểu“, Flatley cho biết thêm, “Họ nghĩ rằng chúng tôi tự cho là chúng tôi luôn vô hình với mọi thứ trong mọi thời điểm, kể cả sóng vô tuyến và mức năng lượng… Đó không phải là điều chúng tôi đang nói“.
Vậy máy bay tàng hình có thực sự vô hình ?. Flatley nói rằng các phi công F-35 đùa với nhau rằng chỉ có Wonder Woman (Nữ thần chiến binh trong truyện tranh Mỹ) mới có máy bay tàng hình. Thực tế, chiếc F-35 là một khối kim loại và hợp kim lớn, hệ thống radar sẽ phát hiện đúng vị trí, đúng thời điểm của nó, nhưng không chắc chắn là sẽ bắn trúng được nó.
Trong khi hệ thống của địch truy tìm dấu vết của F-35 trên bầu trời thì chiếc F-35 lại phát hiện được những sóng phát xạ radar này và có thể xác định hệ thống phòng thủ và máy bay địch.
Theo ông Flatley, những chiếc máy bay khác phải lựa chọn giữa tính tiêu diệt và khả năng sống sót khi thi hành nhiệm vụ, thì chiếc F-35 có thể thực hiện 4, 16 hoặc thậm chí 32 nhiệm vụ cùng một lúc.
“Chúng tôi tin tưởng vào những gì mà hiệu suất của máy bay phản lực này đem lại, và chúng tôi có rất nhiều dữ liệu làm bằng chứng cho điều đó“, Flatley nói.
Vì vậy, tuyên truyền của Nga khoe rằng họ có thể phát hiện F-35, đó có thể chỉ là một chiêu trò trong kế hoạch tác chiến của họ, ông bình luận.
F-35 được chế tạo nhằm mục đích xâm nhập vào không phận được bảo vệ nghiêm ngặt trên thế giới và hoàn thành nhiệm vụ được giao. Trong khi kẻ địch vẫn đang tìm cách chống lại, thì Flatley vẫn chắc chắn rằng Mỹ có thể thực hiện nhiệm vụ của mình nhờ chiếc F-35.
“Kỳ vọng chiếc máy bay F-35 sẽ chống lại các hệ thống phòng thủ trên không và trên mặt đất, đó là kỳ vọng của công chúng Mỹ, những người nộp thuế“, Flatley nói. Ông cũng thừa nhận nỗ lực mà Mỹ đã đặt vào chiếc F-35 tàng hình này và quyết tâm rằng “chúng ta sẽ không lãng phí nó”.
Cuộc chiến tàng hình và chống tàng hình vẫn sẽ luôn là đề tài nóng nhất
