Teknologi halimunan

Teknologi halimunan (bahasa Inggeris: Stealth technology) yang juga dikenali sebagai teknologi LO (Teknologi Tahap Penglihatan Rendah) merupakan subdisiplin langkah balas elektronik ketenteraan yang merangkumi teknik yang digunakan bersama-sama pesawat udara, kapal dan peluru berpandu supaya tidak dapat dikesan oleh radar, inframerah dan kaedah pengesanan lain.
Konsep halimunan bukanlah sesuatu yang baru - kemampuan melakukan operasi tanpa pengetahuan musuh sentiasa menjadi matlamat teknologi dan teknik ketenteraan. Namun begitu, oleh sebab kekuatan teknologi pengesanan serta pintasan (radar, IRST, peluru berpandu permukaan ke udara dan sebagainya) telah meningkat, demikian juga reka bentuk dan operasi kenderaan ketenteraan.
Teknik halimunan mungkin boleh dikesan akhirnya dalam misi tertentu seperti sewaktu sasaran telah dimusnahkan tetapi penggunaan sistem halimunan yang tepat harus mencari bagaimana mengurangkan kebarangkalian untuk dikesan. Serang hendap memberi penyerang lebih masa untuk melaksanakan misinya dan keluar sebelum barisan pertahanan melakukan serangan balas. Sekiranya barisan pertahanan peluru berpandu darat ke udara yang mengawasi bom yang gugur dapat mengagak bahawa terdapat pesawat udara halimunan di kawasan sekitar, ia masih tidak boleh membalas jika tidak dapat mengunci sasaran pesawat udara terbabit supaya dapat memasukkan maklumat pada peluru berpandunya.

Prinsip halimunan

Teknologi halimunan (seringkali merujuk kepada "LO", bererti "low observability" ("tahap penglihatan rendah") bukanlah teknologi tunggal tetapi merupakan gabungan teknologi yang cuba mengurangkan jarak kenderaan boleh dikesan; terutamanya pengurangan keratan rentas radar, akustik, haba dan aspek lain yang tertentu seperti di bawah.

Bentuk kenderaan

Reka bentuk pesawat udara amat penting dalam mengurangkan keratan rentas radar telah diakui pada lewat 1930-an apabila sistem pengesan radar yang pertama telah digunakan dan telah dikenali sejak kira-kira 1960-an bahawa bentuk pesawat udara menyebabkan perbezaan ketara dalam sejauh mana pesawat udara boleh dikesan oleh radar. Avro Vulcan, pengebom British pada 1960-an, mempunyai perubahan kecil yang luar biasa pada radar sungguhpun bersaiz besar dan kadang kala hilang daripada skrin radar sepenuhnya. Ini disebabkan radarnya mempunyai bentuk halimunan secara kebetulan kecuali asas tegak pada ekor. Sebaliknya, pengebom jarak jauh Tupolev 95 milik Rusia (nama pengenalan NATO 'Bear') jelas kelihatan pada radar. Puncanya ialah bilah kipas dan turbin jet yang menghasilkan imej radar yang terang; Bear mempunyai empat pasang kipas putaran kontra (5.6 meter garis pusat) yang besar.
Faktor mustahak lain ialah binaan dalaman. Di balik kulit pada sesetengah pesawat udara mempunyai struktur yang dikenali sebagai segi tiga lekuk. Gelombang radar yang menembusi kulit pesawat udara terperangkap dalam struktur tersebut, memantul keluar permukaan dalaman dan hilang tenaga. Pendekatan ini pertama kali digunakan pada SR-71 Blackbird.
Cara yang paling berkesan bagi memantulkan gelombang radar kembali ke radar pemancar ialah dengan plat logam ortogon yang membentuk pemantul bucu yang terdiri daripada sama ada dihedral (dua plat) atau trihedral (tiga plat ortogon). Tatarajah ini berlaku di dalam ekor pesawat udara biasa, komponen ekor tegak dan mengufuk terletak pada sudut tegak. Pesawat halimunan seperti F-117 menggunakan susunan yang berlainan, menyendengkan permukaan ekor bagi mengurangkan pantulan bucu yang dibentuk di antaranya. Pendekatan paling radikal ialah menghapuskan ekor sepenuhnya, misalnya B-2 Spirit.
Di samping mengubah ekor, reka bentuk halimunan mesti menyembunyikan enjin di dalam sayap atau fiuslaj, ataupun dalam sesetengah kes, halimunan digunakan pada pesawat udara sedia ada, memasang sesekat dalam tempat masuk udara, jadi bilah turbin tidak dapat dilihat pada radar. Bentuk halimunan harus tidak mempunyai benjolan atau bonjolan kompleks dalam apa jua sekalipun; bermakna senjata, tangki bahan api dan simpanan lain mesti tidak boleh dibawa secara luaran. Sebarang kenderaan halimunan menjadi bukan halimunan apabila pintu dan hac terbuka.
Penjajaran bentuk pelan juga kerap kali digunakan dalam reka bentuk halimunan. Penjajaran ini melibatkan penggunaan bilangan kecil haluan permukaan dalam bentuk struktur. Sebagai contoh, F-22 Raptor mempunyai pinggir depan sayap dan permukaan ekor ditetapkan pada sudut yang serupa. Pemeriksaan cermat menujukkan bahawa kebanyakan struktur kecil seperti pintu saluran tempat masuk udara dan bukaan pengisian bahan api di udara juga menggunakan sudut yang sama. Kesan penjajaran planform adalah menghasilkan isyarat radar dalam arah tertentu jauh dari pemancar radar dari menghasilkan isyarat berselerak dapat dikesan pada banyak sudut.
Kerangka pesawat udara halimunan ada kalanya mempamerkan kegerigian tersendiri pada sesetengah sisi terdedah seperti liang enjin. Northrop YF-23 mempunyai kegerigian pada liang ekzos. Ini merupakan contoh lain dalam penggunaan segi tiga lekuk dan penjajaran planform, buat masa ini pada kerangka pesawat udara luaran.
Keperluan pembentukan mampunyai pengaruh tidak kuat pada sifat aerodinamik pesawat udara. F-177 mempunyai aerodinamik lemah yang sememangnya tidak stabil dan tidak boleh terbang tanpa bantuan komputer. Sesetengah radar anti halimunan moden menyasarkan jejak golakan gelora di belakang pesawat udara, sebaliknya sama seperti apa radar pengesan ricihan angin awam lakukan.
Kapal juga mengamalkan teknik serupa. Korvet Visby merupakan kapal halimunan pertama yang memulakan perkhidmatan walaupun kapal pembinasa Arleigh Burke yang lebih awal menggabungkan sesetengah ciri pengurangan pengenalan. Contoh lain adalah frigat French La Fayette, limbungan pengangkutan amfibia USS San Antonio dan kebanyakan reka bentuk kapal perang moden lain.

Pembentukan pendorongan subsistem

Masih di peringkat kajian, nozel bendalir bagi vektor tujahan dengan enjin jet pesawat udara dan kapal akan mempunyai RCS yang lebih rendah kerana ianya kurang kompleks serta lebih ringkas secara mekanikal dengan tiada bahagian atau permukaan yang bergerak dan kurang berat (lebih 50% pengurangan). Ini barangkali digunakan pada kebanyakan pesawat udara tanpa pemandu dan pesawat pejuang generasi ke-6. Nozel bendalir mengubah arah tujahan melalui kesan bendalir. Ujian menunjukkan udara disedut masuk ke dalam aliran ekzos enjin jet yang boleh memesong tujah atas melebihi 15 darjah.

Kerangka pesawat udara bukan logam

Rencaman dielektrik agak jelas pada radar, sedangkan bahan beraliran elektrik seperti logam dan serat karbon memantulkan tenaga elektromagnet menuju terus ke permukaan bahan. Rencaman yang digunakan mungkin mengandungi ferik untuk mengoptimumkan sifat dielektrik dan magnet.

Bahan penyerap radar

Bahan penyerap radar (RAM), selalunya cat, telah digunakan khususnya pada tepi permukaan logam. Salah satunya penyalutan, juga dipanggil cat bebola besi, mengandungi sfera halus disalut dengan ferit logam karbonil. Gelombang radar mengaruh medan magnet dalam bahan tersebut yang menyebabkan penukaran tenaganya kepada haba. Pesawat udara F-117A versi lebih awal dilindungi dengan jubin seakan neoprena dengan butir ferit yang ditanam dalam matriks polimer, model sekarang mempunyai cat RAM yang digunakan terus. Cat mesti dikendalikan oleh robot kerana masalah ketoksikan pelarut dan ketebalan lapisan yang tepat.
Di samping itu, penyalutan kanopi kokpit dengan lapisan nipis pengalir lutsinar (emas endapan wap atau timah indium oksida) mengecilkan profil radar pesawat udara kerana gelombang radar lazimnya memasuki kokpit, melantun keluar sesuatu rambang (di dalam kokpit mempunyai bentuk kompleks) dan mungkin balik kepada radar tetapi penyalutan beraliran menghasilkan bentuk terkawal yang memesong gelombang radar yang diterima dari radar. Penyalutan tersebut cukup nipis yakni tiada kesan buruk pada penglihatan juruterbang.

Radar frekuensi rendah

Pembentukan tidak menawarkan kelebihan halimunan pada radar frekuensi rendah. Jika jarak gelombang radar lebih kurang dua kali ganda sasaran, kesan resonans separuh gelombang masih boleh menghasilkan balikan bererti. Namun demikian, radar frekuensi rendah adalah terhad dengan kekurangan frekuensi sesuai yang telah digunakan oleh sistem lain dengan banyaknya, kekurangan ketepatan jarak gelombang panjang tertentu dan dengan saiz radar, menyukarkan pengangkutan. Gelombang radar panjang mungkin mengesan sasaran dan melokasikan secara kasarnya tetapi tidak dapat mengecamnya dan maklumat lokasi tidak cukup bagi membolehkan senjata ditujukan ke arah sasaran. Masalah lain adalah bunyi tetapi boleh dialamat dengan cekap menggunakan teknologi komputer moden; radar "Nantsin" milik China dan kebanyakan radar jarak jauh lama buatan Soviet yang telah diubah suai begini. Ia telah dikatakan bahawa "tiada apa yang tersembunyi dalam julat frekuensi radar di bawah 2 GHz".

Pemancar berganda

Kebanyakan halimunan muncul dari pantulan pemancaran dalam arah yang berbeza lain daripada balikan terus. Oleh itu, arah yang lebih baik boleh dicapai sekiranya sumber dijarakkan dari penerima, dikenali sebagai radar dwistatik dan cadangan muncul untuk menggunakan pantulan dari sumber seperti pemancar radio awam termasuk menara radio telefon selular.

Akustik

Halimunan akustik memainkan peranan penting dalam halimunan kapal selam serta kenderaan darat. Penggunaan meluas getah lekap bagi mengasingkan dan menghalang bunyi mekanikal yang mungkin mendedahkan lokasi kepada tatasusunan sonar pasif bawah laut.
Pesawat udara pemerhatian halimunan awal menggunakan kipas yang berputar perlahan untuk mengelakkan dari didengari oleh askar musuh di bawah. Pesawat udara halimunan yang kekal subsonik boleh menghindari dari dijejak oleh dentuman bunyi. Kewujudan pesawat halimunan supersonik dan berkuasa jet seperti SR-71 Blackbird menunjukkan bahawa tanda akustik bukanlah pemacu utama dalam reka betuk pesawat udara, sungguhpun Blackbird bergantung lebih kepada kelajuan dan altitud yang amat tinggi.

Darjah penglihatan

Kebanyakan pesawat halimunan menggunakan cat kusam dan warna gelap dan beroperasi hanya pada waktu malam. Sejak kebelakangan ini, minat terhadap halimunan siang (terutamanya oleh USAF) telah menekankan penggunaan cat kelabu dalam rancangan memorak-peranda dan menganggap bahawa cahaya Yehudi boleh digunakan pada masa depan untuk menyembunyikan bayang-bayang kerangka pesawat udara (pada waktu siang, meskipun langit cerah, warna gelap lebih mudah dikesan berbanding kelihatan terang) atau sebagai halimunan aktif. B-2 Spirit mempunyai tangki sayap bagi kimia perencat kontrail, sesetengah orang mengatakannya ia adalah asid kloroflurosulfurik. (kimia ini tiada MSDS dan kedua-dua adalah campuran asid klorosulfurik dan asid flurosulfurik atau sulfuril fluorida klorida) dan rancangan misi juga mempertimbangkan altitud di mana kebarangkalian formasi pesawat telah dikecilkan.

Inframerah

Plum ekzos menyumbang kepada pengenalan inframerah. Pengenalan inframerah dikurangkan agar memiliki paip hujung bukan bulat (bentuk slit) supaya mengecilkan isi padu keratan rentas ekzos dan memaksimumkan campuran ekzos panas dengan udara ambien yang dingin. Udara dingin sengaja disuntik ke dalam aliran ekzos bagi menggalakkan proses ini. Ada kalanya, bolong ekzos jet dipasang di atas permukaan sayap supaya tidak dapat dilihat oleh musuh di bawah, misalnya B-2 Spirit dan pesawat udara bukan halimunan A-10 Thunderbolt II. Bagi mencapai halimunan inframerah, gas ekzos disejukkan dengan memancarkan jarak gelombang paling terang yang telah diserap oleh karbon dioksida atmosfera dan wap air, mengurangkan penglihatan inframerah dari plum ekzos secara dramatik. Kaedah lain bagi mengurangkan suhu ekzos adalah memusingkan bendalir bahan pendingin seperti bahan api di dalam paip ekzos dan menggunakan tangki bahan api sebagai haba yang disejukkan oleh aliran udara di sepanjang sayap.

Pengurangan pancaran frekuensi radio (RF)

Selain mengurangkan pancaran inframerah dan akustik, kenderaan halimunan mesti menghalang sebarang sinaran tenaga yang boleh dikesan seperti dari radar di pesawat, sistem perhubungan atau kebocoran RF dari kurungan elektronik. F-177 menggunakan inframerah pasif dan sistem penderia televisyen aras cahaya rendah (LLLTV) bagi membidik senjatanya dan F-22 Raptor mempunyai radar pintasan kebarangkalian rendah (LPI) termaju yang boleh menerangi pesawat udara musuh tanpa mencetuskan gerak balas penerima amaran radar.

Mengukur halimunan

Saiz imej sasaran pada radar diukur oleh keratan rentas radar (RCS), kerap kali digambarkan sebagai simbol σ dan dinyatakan dalam meter persegi (tidak sama dengan luas geometri). Sfera pengalir sepenuhnya pada keratan rentas terunjur yang luasnya 1 m² (ie 1.13 m garis pusat) akan mempunyai RCS sebanyak 1 m². Anggapkan jarak gelombang radar sangat kurang berbanding garis pusat sfera, RCS adalah frekuensi bebas. plat rata segi empat yang luasnya 1 m² akan mempunyai σ RCS = 4π A² / λ² (A=luas, λ=panjang gelombang) atau 13,982 m² pada 10 GHz sekiranya radar berserenjang dengan permukaan rata. Pada sudut tuju sipi normal, tenaga dipantulkan keluar dari penerima, seterusnya mengurangkan RCS.
Jikalau RCS terus berhubungan dengan luas keratan rentas sasaran, cara mengurangkannya adalah menjadikan profil fizikal lebih kecil. Sebaliknya, dengan memantulkan banyak sinaran dengan terus menerus atau menyerapnya semua sekali, sasaran mencapai keratan rentas radar yang lebih kecil.

Muslihat halimunan

Pesawat halimunan seperti F-177 biasanya digunakan untuk menyerang kawasan pertahanan musuh berat seperti pusat Perintah dan Kawalan atau deretan peluru berpandu permukaan ke udara (SAM). Radar musuh akan melindungi ruang udara keliling kawasan terbabit dengan pertindihan liputan menyebabkan pesawat udara biasa yang masuk tanpa dikesan hampir mustahil. Pesawat udara halimunan juga boleh dikesan tetapi hanya pada jarak pendek sekitar radar, jadi pesawat halimunan tersebut mempunyai ruang yang cukup besar dalam litupan radar. Oleh itu, pesawat halimunan yang terbang pada laluan sesuai tetap tidak dikesan oleh radar. Kebanyakan radar daratan menggunakan turas radar Doppler memperbaik kepekaan kepada objek yang mempunyai komponen halaju jejarian berkenaan dengan radar. Misi perancang menggunakan pengetahuannya tentang lokasi radar muush dan corak RCS pada pesawat udara bagi mereka bentuk laluan penerbangan yang mengurangkan kelajuan jejarian sementara menekankan aspek RCS paling rendah kepada pesawat udara pada radar ancaman. Bagi membolehkan pesawat tersebut terbang pada laluan "selamat", adalah perlu untuk memahami litupan radar musuh (lihat kecerdasan isyarat). Radar bergerak seperti AWACS boleh merumitkan suasana.