Düşük Görünürlük 1.

Yeni nesil savaş uçaklarında en üstünde durulan meselelerin başında düşük görünürlük konusu gelmektedir. Bu makale serisinde düşük görünürlük nedir, hangi türleri vardır, karşı önlemler nelerdir gibi konuların üzerinde dururken aynı zamanda radar ve diğer tespit sistemlerinin çalışma yöntemlerini daha iyi anlamaya çalışacağız.

Göremezsen Durduramazsın !

Savaşların tarihi insanlık tarihi kadar eski ve insanlık her zaman savaş halinde oldu, eski çağlardan günümüze savaşın çehresi çok hızlı değişti. Değişmeyen birşey var ki oda insanların savaş konusunda zekalarını hiç olmadığı kadar çok kullanmakları ve düşmanına üstünlük kurmak için yeni yöntemler geliştirmeye çalışmalarıdır. Bugünün savaşları ise yeni teknolojilerin en çok geliştirilmeye çalışıldığı dönem olarak karşımıza çıkıyor.

Düşük görünürlük düşmanı yanıltmanın ve onu gafil avlamanın en akılcı yollarından biridir . Sizi göremeyen veya iş işten geçtikten sonra gören düşman sizi durduramaz. Görmek diyincede aklımıza görünür ışık ve gözle görmek aklımıza gelsede günümüz orduları için görmek-tespit etmek radar, lidar ,sonar gibi aktif termal görüş gibi pasif sistemlerin tümünü kapsamaktadır. Farklı elektromanyetik tayflar farklı özelliklere sahiptir ve dolayısıyla farklı türdeki tespit sistemleri farklı elektromanyetik tayflarda çalışmaktadır. Hepsinin avantajları ve dezavantajları vardır ve hepsi de savaş sahasında kullanılmaktadır. Dolayısıyla düşük görünürlük tüm farklı elektromanyetik tayflardaki düşük görünürlüğü kapsamaktadır. Bu yazıda düşük görünürlük gözetilerek tasarlanmış 5. nesil ve üstü savaş uçaklarının tasarımsal özelliklerini irdelemeye başlayacağız.

Öncelikle aktif ve pasif tespit sistemlerinin farkını anlamamızda fayda var. Daha sonra ise bu yazı için düşük radar görünürlüğü yani aktif sistemleri yanıltma yöntemlerine bir giriş yapacağız. Aktif sistemler tarama yapan hava aracının kendisinden çıkan elektromanyetik dalgaların tespit etmek istediği nesnelere çarpıp geri dönmesi esasına dayanır.

Pasif sistemler ise karşı tarafa herhangi bir elektromanyetik dalga göndermeden tespit edilen nesnenin sıcaklığından, nükleer aktivitesinden vb. sebeplerden dolayı oluşturduğu dalgaların algılanmasıdır. Genelde sınırdaki askerlerin kullandığı termal kameralar pasif tespite bir örnektir. Bu sistemlerin çok daha gelişmiş sensörlü ve uzun menzilli olanları savaş uçaklarında kullanılmaktadır.

Aktif sistemlerden korunma sistemlerini şimdilik iki başlık altında inceleyeceğiz.

1.) Düşük Görünürlükte Geometrik Şeklin Etkisi

2.) Düşük Görünürlük Sağlayan Kaplamalar. Radar Absorbing Materials (RAM)

Bunlara ek olarak elektronik savaş teknikleri ile ilgili gelecekte başka bir yazı ele almayı düşünüyorum.

Günümüzde radar kesit alanı çok küçük olan ve “stealth” olarak nitelendirilen insanlı savaş uçaklarının sayısı iki elin parmaklarını geçmez. ABD düşük radar görünürlüğünün ne kadar kritik önemde olduğunu Çöl Fırtınası Operasyonlarında F-117’leri Irak’ın içlerine Rus Yapımı Hava Savunma Sistemlerinin diplerine kadar soktuğunda bütün dünyaya ispatlamış oldu. F-117’ler “deep strike” (Derinlemesine saldırı diye kendimce çevirdim. ) yani düşman hattının içlerine kadar girerek kritik bölgeleri ateş altına alması için tasarlanmıştı ve neredeyse sadece düşük görünürlük gözetilerek tasarlanmıştı. Aerodinamik performansı ve veriminin hiçte iyi olmaması ,çok yavaş kalması ayrıca Sırbistan üzerinde vurulması ile oluşan zaafiyetler gibi sebeplerle çabuk emekli edilseler de tasarlandığı amaç için gerekleri yerine getirdiğini söyleyebiliriz. Konuya F-117 ile giriş yapmamız olaya tarih perspektifinden bakmaktan çok geometrik şekle dikkat çekmemiz adına önemlidir. Bu sıradışı tasarımın arkasındaki sebebi size çok basit bir örnek ile anlatmaya çalışacağım.

Öncelikle zifiri karanlık bir ortamda olduğunuzu hayal edin elinizde 10 metreyi yeterince aydınlatabilen bir fener var. Ve sizden ayna ile kaplı öyle bir şekil tasarlamanız isteniyor ki feneri üzerine tuttuğunuzda bu ayna kaplı nesneyi göremeyesiniz. Yani ışığın size yansıyıp geri dönmesini istemiyorsunuz bunun yerine aynaya çarpan ışık farklı yönlere yansıtılacak. İşte bu yöntemi düşük radar görünürlüklü bir geometri tasarlamak için kullanabiliriz. Az önce değindiğimiz F-117 uçakları da bu öncelik ve tekniklerle tasarlanmış bir savaş uçağıdır. Tabi ki radarlar görünür ışık bandında değil pek çok farklı bandta aydınlatma yapar. Farklı bandtaki ayrıntıların farklı avantaj ve dezavantajları vardır. Bunlara ilerde radarlar ile ilgili yazımızda daha ayrıntılı değinmeyi düşünüyorum. Aslında radarlardan saklanmayı öğrenmek için önce radarları öğrenmek daha mantıklıdır, fakat şimdilik sadece gerekli noktalara değinerek ilerleyelim.

Farklı dalga boylarındaki elektromanyetik dalgaların birbirinden farklı özellikte olduğunu söylemiştik. Farklı band genişlikli dalgaların farklı amaçlarla kullanılmasıda burdan hareketle normal görülebilir. Düşük frekanslı yani büyük dalgaboylu elektromanyetik dalgaların bulutlar, yeryüzü şekilleri ve nem farklılıkları gibi etmenlerden daha az etkilendiğini biliyoruz. Dolayısıyla erken ihtar için aydınlatma yapan uzun menzilli tarama radarları uzak mesafelere bozunmadan ulaşır. Çarpıp geri dönen sinyalleri algılayan sensörlerin gelişen teknoloji ile gelişmesiylede daha uzaklardan gelen daha zayıf ekolar işlenebilir. Fakat yüksek dalgaboylu bu dalgaların geri dönüşünden elde edilen görüntülerin neredeyse hiçbir ayrıntı içermeyen sadece çokta hassas olmayacak bir uzaklık, yükseklik ve zamana bağlı konum değişimi gibi ayrıntıları içerdiğini söyleyebiliriz. Daha fazla ayrıntı ve hassasiyetin gerekli olduğu takip radarları daha düşük dalgaboylu elektromanyetik dalgalar ile aydınlatmaya ihtiyaç duymaktadır. En son aşamada ise hedefe kilitlenip takip edilebilecek ya da hava aracının türünün veya modelinin tespit edilebileceği detayları içeren radar dalgalarının daha da küçük dalgaboylu elektromanyetik dalgalara ihtiyaç vardır. Yani küçük dalgaboylu dalgalar hava hareketleri ve bulutlardan daha fazla etkilendiğinden uzun mesafeleri aydınlatamaz fakat daha düşük menzilellerde çok daha iyi ayrıntılar verir.

Şimdi günümüz 5. nesil savaş uçaklarına göz attığımız zaman hepsinde benzer geometrik özellikler gözetildiğini söylemek mümkündür. Dışardan dikkatlice bakıldığında hemen fark edilebilecek özellikleri aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.

• Kanat ve yatay stabilizörün hücum kenarları, firar kenarlarının ve hatta kanat uçlarının aynı açılarla tasarlanmış ve bütünlük oluşturmaktadır.
• Gövde içine alınmış silah istasyonları.
• Uçak yüzeyi mümkün oldukça bütünlük oluşturacak şekilde oldukça pürüzsüz ve boşluksuzdur.
• Dikey stabilizörler daima eğik ve iki tanedir. (6. nesille gelen savaş uçaklarında dikey stabilizörler tasarımlardan çıkarılmaktadır.)
• 90 derece açı oluşturacak yüzey açıları yoktur.
• Hava alıkları kesik yamuk şeklindedir.

Şimdi bu geometrik özelliklerin nasıl faydalar sağladığına beraber göz atalım.

Paralel çizgili keskin hatlar.

Bu paralel çizgiler belirli ve özel bir açıda durmaktadır ve pilotun eğitimi sırasında eğer bir radar algılanırsa ona hangi açıdan ne kadar yaklaşabileceğine dair ön bilgiler daha öncesinde kendisine verilmektedir. Dolayısıyla görünmez olarak yaptığı görevlerde pilotlar radar bölgelerine belli açılarda yaklaşırlar. Yukarıda çizilen paralel çizgilere dik açılarda gelen radar sinyalleri en çok yansımanın olduğu bölgelerdir. (Diğer yansıma türlerini bir kenara bırakırsak.) Dolayısıyla pilot bu açıda durmamaya çalışır. Bir başka değişle bu açı F-22’nin en görünür olduğu açılardan biridir. (Radar olan bölgeden uzaklaşırken de arkadan yine belli bir açıyla durması yerinde olacaktır. ) Yapılan tasarımlarda mümkün olan her açıdan gelen dalgaların farklı yönlere dağıtılması istenir. Fakat her şekil doğası gereği bazı yönlerden aldığı dik sinyalleri yansıtma eğilimindedir. Bu sebeple savaş uçağının üzerine gelen dalgalar her açıdan aynı oranda görünmezlik sağlamaz. Savaş uçakları özellikle tam karşıdan gelen radar sinyallerini yansıtacak biçimde bir geometriye sahiptirler. Çünkü düşman hava sahasında kendisini karşılayacak diğer hava unsurları muhtemelen karşılarından gelecektir. Radar görünmezliğinin amacının mümkün olduğunca fazla yaklaşmak olduğunu düşünürsek bu oldukça mantıklıdır. Yine uçağın tümünde 90 derecelik köşeler gelen dalgaları olduğu yöne yansıtan bir yapıda olduğundan dikey stabilizör başta olmak üzere silah paylonları kanat gövde birleşimi hava alıkları hatta silah istasyon kapaklarının açık halleri dahi dik bir köşe oluşturmayacak biçimde tasarlanır.

Özellikle gövde altında taşınan silahların gerek kendileri gerekse bağlandığı paylonlarda bu şekildeki açılar ekoyu önemli ölçüde arttırdığından silahlarını dışarıda taşıyan 4. nesil uçakların radar ekosunu azaltmak için özel tasarlanmış düşük görünüklü pylon ve yakıt tankları (Conformal Fuel Tank) vardır.

Peki yuvarlak hatlı kenarları olan yüzeylerin radar performansı köşeli tasarımlara göre daha iyi olabilir mi ? Sonuçta yuvarlak hatlar düz hatlara göre daha dağınık şekilde radar dalgalarını yansıtabilir diye düşünebiliriz. Özellikle kanat altındaki yakıt, bombave füzelerin bu şekle sahip olduğunu biliyoruz, ya da pek çok 3. ve 4. nesil uçakta yuvarlak gövde hatları bolca kullanılmıştır. (Ki aerodinamikte yuvarlak hatlar keskin hatlardan çok daha makbuldür.) Fakat düşük radar görünürlüğü gözetilen savaş uçaklarında yuvarlak hatlar hiç tercih edilmez. Bunun en büyük sebebi sürüntü yansıma diye çevirebileceğimiz (creeping wave return) fenomen yüzündendir. Yüzeye çarpan elektromanyetik dalga sadece yansıtılmaz aynı zamanda yüzeydeki elektronları hareketlendirir , bu da elektromanyetik dalganın bütün yüzey boyunca kolayca yayılabilmesini sağlar. Gelen elektromanyetik dalga bir dağıtıcı gibi her yöne yayılır. Yeni nesil radarlar için tespit edilmesi kolay olan bu yayılım 5. nesil savaş uçakların tasarımında dikkate alınır.

Az önce değindiğimiz radar dalgalarının yüzey boyunca ilerlemesi her yönden gelen dalgaların sivri ve keskin kenarlarda yoğunlaşarak bir çeşit anten görevi görmesine sebep olur. Keskin kenarlı tasarımlar kullanmanın gereklilik olmasıyla keskin kenarların bir zaafiyet olması arasındaki bu tezatlıkta kaçınılması gereken noktalar aslında çok sivri ve boşluklu tasarımlar ve bunların sayısı olarak nitelendirilebilir. Kontrol yüzeylerinin süreksizliği ve dışarı çıkıntı yapan mekanizmalar gibi sivri ve keskin kenarlar anten görevi görürler bu sebeple yeni nesil uçaklarda kapamalar oldukça önemli bir konudur. Uçağın gövdesini kaplayan panaller oldukça geniş ve az parçalı tercih edilirken kafaları çıkıntı yapan perçinler gibi birleşimler yerine daha yenilikçi ve zahmetli yöntemlerle paneller yerleştirilir.

Yukarıda bahsi geçen yöntemler radar ekosunun düşürülmesinde dikkat edilen ana öğelerdir. Bütün bu yöntemleri uygulasanız dahi savaş uçağının radar ekosundan hala emin olamazsınız. Uzun ve bol tekrarlı bir tasarım süreci sonunda hava aracının nihai şekline ulaşılır. Yapılan birebir gövde modelleri üzerine her yönden gönderilen radar dalgalarının geri dönüşleri incelenir ve not edilir. Bu veriler çok değerlidir, düşmanların eline geçmesi neticesinde düşman yeni taktikler geliştirebilir. Günümüzde Türkiye ve ABD arasında devam eden F-35 ve S-400 krizinin arka planında aslında bu konuyla alakalı bir anlaşmazlık vardır.

Sonuçta ortaya çıkan hava aracı sahip olması gereken bütün silah taşıma gücünün, çevik ve aerodinamik tasarımın, kolay ve ucuz üretim ve bakım gerekliliğinin ve düşük görünürlüğün optimal bir uzlaşmasıdır. Birbirinden çok farklı gereklilikleri olan bütün bu özelliklerin birine fazla önem vermek bir başka isteri yok edebilir. Günümüzde binlerce mühendisin çeyrek asır uğraştığı halde başarısı sorgulanan savaş uçaklarının olması bütün bu zorluklardan dolayıdır.

Düşük görünürlük konusunda yazılar devam edecek.