تصاویر؛ راز نامرئی‌شدن جنگنده‌ها؛ فناوری رادارگریز چطور کار می‌کند؟

فناوری رادارگریز، یکی از انقلابی‌ترین پیشرفت‌های نظامی قرن بیستم است. نخستین‌بار این فناوری به‌صورت جدی در سال ۱۹۹۱ و در جریان عملیات طوفان صحرا علیه عراق به‌کار گرفته شد. در آن عملیات، جنگنده‌ی معروف اف-۱۱۷ نایت‌هاوک (F-117 Nighthawk) مأمور شد تا اهداف نظامی مهم و به‌شدت محافظت‌شده‌ی عراق را نابود کند.

شگفتی این حمله در آن بود که هواپیماها، بدون آنکه توسط رادارهای عراق شناسایی شوند، توانستند به قلب پدافندهای هوایی آن نفوذ و ضربات دقیقی وارد کنند. این اولین بار بود که جهان به‌طور جدی با سلاحی آشنا شد که دیده نمی‌شد: فناوری رادارگریز.

از آن زمان تاکنون، فناوری رادارگریز بسیار پیشرفته‌تر شده است و هواپیماهای جدیدتر با توانایی‌های به‌مراتب بیشتر وارد میدان شده‌اند. ازجمله بمب‌افکن بی-۲ اسپیریت (B-2 Spirit)، جنگنده‌ی چندمنظوره و مافوق صوت اف-۲۲ رپتور (F-22 Raptor) و نسل جدید و پیشرفته‌ی اف-۳۵ لایتنینگ ۲ (F-35 Lightning II).

اما هواپیماهای رادارگریز دقیقاً چگونه از دید رادارها پنهان می‌مانند؟ و این فناوری چطور به چنین سطحی از پیشرفت رسیده است؟ راز نامرئی‌شدن جنگنده‌ها در طراحی عجیب بدنه است یا جنس مواد؟ برای پاسخ، باید به اصول علمیِ پشت طراحی این هواپیماها، از جنس بدنه و زاویه‌های خاص تا مواد جاذب امواج رادار و سازوکارهای پیچیده‌ی حرارتی و صوتی، نگاهی بیندازیم.

ریشه‌ی فناوری رادارگریز به جنگ جهانی اول برمی‌گردد. در آن زمان، آلمانی‌ها برای کاهش دید هواپیماهای نظامی، آزمایشی عجیب انجام دادند: آن‌ها از ماده‌ای شفاف به نام سلولز استات (Cellulose Acetate) استفاده کردند؛ یک پوشش شفاف که قرار بود هواپیماها را از دید پنهان کند؛ اما نتیجه طبق انتظار، پیش نرفت؛ زیرا نور خورشید وقتی به این سطح شفاف می‌تابید، بازتاب شدیدی ایجاد می‌کرد و هواپیماها حتی بیشتر از قبل دیده می‌شدند. درنهایت، این ایده به‌کلی کنار گذاشته شد.

با گذشت چند دهه، در جنگ جهانی دوم، آلمان با طراحی هواپیمایی انقلابی به‌نام هورتن هو ۹، نخستین هواپیمای بالِ پرنده با موتور جت در جهان، دوباره سراغ ایده‌ی پنهان‌کاری رفت. این طرح، از نظر آیرودینامیک، پیشرفته و جسورانه بود و شباهت زیادی به طرح‌های امروزی داشت؛ اما مشکلات فنی متعدد باعث شدند این هواپیما هرگز وارد نبرد نشود.

در همین دوران، همزمان با تلاش کشورها برای پنهان‌کردن هواپیماهای خود، رادارها هم با سرعتی سرسام‌آور پیشرفت کردند و این رقابت تکنولوژیک، نیاز به فناوری رادارگریز را جدی‌تر از همیشه کرد. در این میان، یکی از مهم‌ترین دستاوردهای بریتانیا، سامانه‌ی راداری «Chain Home» (به معنی زنجیره خانگی) بود؛ شبکه‌ای پیشرفته که توسط نیروی هوایی سلطنتی طراحی شد و با ۲۱ ایستگاه فعال، سرتاسر سواحل بریتانیا را پوشش می‌داد.

سامانه‌ی «Chain Home» به بریتانیا زمان حیاتی (حدود ۲۰ دقیقه یا بیشتر) برای آماده‌سازی دفاعی می‌داد. بدون آن، جنگنده‌ها باید به طور مداوم در حال گشت‌زنی هوایی بودند که از نظر سوخت و توان خلبانان، عملاً غیرممکن بود.

این سیستم قادر بود هواپیماهایی را که از کانال مانش عبور و حتی اهدافی را که در ارتفاع بالا، بر فراز آسمان فرانسه پرواز می‌کردند، ردیابی کند. بسیاری از مورخان معتقدند که پیروزی بریتانیا در نبرد بریتانیا (۱۹۴۰) بدون وجود این سیستم امکان‌پذیر نبود. نیروی هوایی سلطنتی بریتانیا با تکیه‌بر هشدارهای دقیق این شبکه، توانست در برابر حملات گسترده‌ی لوفت‌وافه‌ی آلمان مقاومت کند و مانع از تهاجم زمینی هیتلر به بریتانیا شود.

جالب‌تر آنکه «Chain Home» به‌قدری پیشرفته بود که می‌توانست پرتاب موشک‌های دوربرد V2 را نیز از داخل خاک آلمان تشخیص دهد؛ موشک‌هایی که در آن زمان، جزو مخوف‌ترین سلاح‌های نازی‌ها به‌شمار می‌رفتند.

همزمان با پیشرفت فناوری پروازی و سامانه‌های شناسایی، دیگر تنها طراحی هواپیما اهمیت نداشت؛ اینکه دشمن چگونه آن را می‌بیند، به مسئله‌ای حیاتی تبدیل شد. در این میان، رادارها به ابزاری کلیدی برای کشف، رهگیری و مقابله با اهداف هوایی تبدیل شدند.

برای درک نحوه‌ی عملکرد رادار، بیایید از یک مثال آشنا شروع کنیم: تصور کنید روبه‌روی یک صخره ایستاده‌اید و با صدای بلند یک کلمه را فریاد می‌زنید. چند لحظه‌ی بعد، صدای خودتان را دوباره می‌شنوید. این همان پژواک یا اکو است؛ پدیده‌ای که هنگام برخورد موج صوتی به سطح سخت و بازتاب از آن، رخ می‌دهد. حالا اگر به‌جای امواج صوتی، از امواج رادیویی استفاده کنیم، اساس کار رادار را به‌دست آورده‌ایم.

رادار، سیگنال‌هایی از جنس امواج رادیویی ارسال می‌کند. این امواج با سرعت بسیار بالا حرکت می‌کنند و پس از برخورد به اجسام، بخشی از آن‌ها از سطح جسم هدف، منعکس می‌شود. رادار با دریافت سیگنال‌های بازگشتی و اندازه‌گیری زمان طی‌شده بین ارسال و دریافت، می‌تواند فاصله‌ی جسم را محاسبه کند. همچنین با تحلیل ویژگی‌های سیگنال بازتابی، مانند شدت، فرکانس یا تغییرات آن، می‌تواند نوع و حتی سرعت جسم را نیز تخمین بزند.

نکته‌ی جالب اینجا است که بازتاب امواج رادیویی در ابتدا نه یک مزیت، بلکه یک مشکل به‌نظر می‌رسید. در اوایل قرن بیستم، اپراتورهای کشتی‌ها متوجه شدند که وقتی جسمی بین فرستنده و گیرنده قرار می‌گیرد، سیگنال‌ها دچار اختلال می‌شوند. اما خیلی زود دانشمندان فهمیدند که همین اختلال می‌تواند راهی برای شناسایی اجسام ناشناس باشد؛ ایده‌ای که به طراحی نخستین نمونه‌های رادار منجر شد.

رادارها تنها ابزاری برای دیدن «آن‌سوی افق» نبودند، بلکه به ارتش‌ها این امکان را می‌دادند که بدون نیاز به دید مستقیم، موقعیت دشمن را شناسایی و مسیر حرکت او را پیش‌بینی کنند. همین توانایی در تشخیص زودهنگام، در بسیاری از نبردهای کلیدی آن دوران، نقشی تعیین‌کننده ایفا کرد.

سیستم راداری «Chain Home» در بریتانیا شباهتی به رادارهای مدرن امروزی نداشت. این سیستم از مجموعه‌ای آنتن ثابت تشکیل شده بود که امواج رادیویی را به‌صورت یک پرتو پهن در فضا پخش می‌کرد. سیگنال‌های منعکس‌شده از هواپیماها، توسط گیرنده‌هایی که نزدیک محل ارسال قرار داشتند، دریافت می‌شدند.

رادار با اندازه‌گیری مدت‌‌زمانِ بین ارسال سیگنال و دریافت بازتاب آن و باتوجه‌به اینکه سرعت امواج رادیویی برابر با سرعت نور است، می‌توانست فاصله‌ی هواپیمای دشمن را مشخص کند؛ اما نکته‌ی جالب‌تر آن بود که با استفاده از چند گیرنده در زاویه‌های مختلف و مقایسه‌ی سیگنال‌های بازگشتی، می‌شد موقعیت و حتی ارتفاع تقریبی هواپیما را هم تشخیص داد.

اساس کار رادار

کاربرد رادار خیلی زود برای همه روشن شد، بنابراین نسخه‌های پیشرفته‌تری از آن طراحی و ساخته شدند. یکی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌ها، همان رادارهای چرخان هستند که با هر دور چرخش، یک پالس از امواج رادیویی را به اطراف می‌فرستند و پس از کمی مکث و دریافت بازتاب، پالس بعدی را ارسال می‌کنند. با وجود همه‌ی پیشرفت‌ها، اصل عملکرد رادار همچنان ساده مانده است: «سیگنال بفرست، گوش بده».

چرخش آنتن رادار، آسمان را خط‌به‌خط جارو می‌کند؛ گامی حیاتی در شناسایی اهداف پروازی در تمامی جهات.

در اثر دوپلر فرکانس موج، به‌دلیل سرعت نسبی منبع و ناظر نسبت به یکدیگر، تغییر می‌کند.

با گسترش رادار در دوران جنگ سرد، هواپیماهای سنتی به‌راحتی در معرض شناسایی و سرنگونی قرار گرفتند. سقوط هواپیمای جاسوسی U-2 در سال ۱۹۶۰ در عمق خاک شوروی و همچنین از دست رفتن بیش از ۱۷۰۰ هواپیمای آمریکایی در جنگ ویتنام، اهمیت حیاتی فناوری رادارگریز را نشان داد.

بقایای هواپیمای جاسوسی U-2 آمریکا که در سال ۱۹۶۰ توسط شوروی سرنگون شد؛ حادثه‌ای که تنش‌های جنگ سرد را به اوج رساند و جهان را در آستانه‌ی بحرانی دیپلماتیک قرار داد.

هواپیماهای رادارگریز طوری طراحی می‌شوند که رادارهای دشمن نتوانند آن‌ها را به‌راحتی تشخیص دهند. آن‌ها قرار نیست کاملاً نامرئی باشند، اما هدف این است که تا حد ممکن کوچک‌تر از چیزی که هستند، در چشم رادار دیده شوند. این تأخیر در شناسایی، می‌تواند فرصت واکنش را از دشمن بگیرد و مسیر درگیری را تغییر دهد. همه‌چیز به یک مفهوم کلیدی برمی‌گردد: سطح مقطع راداری؛ همان چیزی که مشخص می‌کند رادار، یک جسم را چگونه ببیند.

فناوری رادارگریز برای پنهان‌ماندن هواپیما از دید رادار، به‌طور خاص بر کاهش سطح مقطع راداری (Radar Cross Section یا RCS) تمرکز دارد. RCS یک شاخص فیزیکی است که نشان می‌دهد یک جسم تا چه اندازه می‌تواند امواج راداری را بازتاب دهد و برای رادار قابل شناسایی باشد.

در واقع، RCS نشان‌دهنده‌ی «سطح مؤثر بازتاب راداری» یک جسم است؛ یعنی مساحتی فرضی از یک کره‌ی ایدئال که اگر آن‌ را به‌جای جسم اصلی قرار دهیم، دقیقاً همان مقدار انرژی راداری را به‌سمت فرستنده بازمی‌تاباند. به‌همین‌‌دلیل، RCS لزوماً با اندازه‌ی واقعی جسم یکی نیست، بلکه نشان می‌دهد آن جسم از نگاه رادار چقدر بزرگ به‌نظر می‌رسد و تا چه حد بازتابنده است.

هرچه این سطح مقطع راداری بیشتر باشد، جسم برای رادار واضح‌تر و قابل‌ ردیابی‌تر است. در مقابل، هرچه RCS کوچک‌تر باشد، شناسایی جسم برای رادار دشوارتر خواهد بود یا با تأخیر انجام می‌شود. این مقدار معمولاً برحسب مترمربع بیان می‌شود و نقشی کلیدی در طراحی سامانه‌های رادارگریز ایفا می‌کند.

برای مثال، هواپیماهای مسافربری بزرگ مثل بوئینگ ۷۳۷ یا ۷۴۷ معمولاً سطح مقطع راداری‌ای در حدود ۱۰۰ مترمربع دارند، یعنی رادار به‌راحتی می‌تواند آن‌ها را شناسایی کند؛ اما در مقابل، هواپیماهای رادارگریز مانند بمب‌افکن B-2 به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که RCS آن‌ها به‌شدت کاهش پیدا کند، در حدی که شاید تنها یک سانتی‌مترمربع باشد؛ چیزی در ابعاد یک زنبور. البته باید توجه داشت که مقدار دقیق RCS یک عدد ثابت نیست و به عواملی مانند زاویه‌ی تابش امواج رادار و طول موج آن‌ها بستگی دارد؛ یعنی ممکن است در یک فرکانس خاص یا زاویه‌ی مشخص، بازتاب بیشتری دیده شود.

در چنین حالتی، انرژی بازتابی به‌قدری ناچیز است که گیرنده‌ی رادار قادر به تشخیص آن نیست و همین ویژگی باعث می‌شود هواپیما عملاً از دید رادارها پنهان بماند.

مقایسه‌ی سطح مقطع راداری (RCS) یک هواپیمای معمولی با یک هواپیمای رادارگریز؛ هرچه این سطح کوچک‌تر باشد، شناسایی هواپیما برای رادار دشوارتر می‌شود.

سه عامل اصلی در تعیین مقدار سطح مقطع راداری (RCS) نقش دارند:

• جنس مواد بدنه: موادی که بتوانند امواج راداری را جذب کنند (مانند مواد کامپوزیتی یا پوشش‌های جاذب رادار) باعث کاهش بازتاب سیگنال و در نتیجه کاهش RCS می‌شوند.
• ابعاد فیزیکی جسم و نسبت آن به طول‌موج رادار: هرچه جسم بزرگ‌تر باشد یا اندازه‌اش با طول‌موج امواج راداری هم‌خوانی بیشتری داشته باشد، بازتاب بیشتری ایجاد می‌کند و راحت‌تر شناسایی می‌شود.
• زاویه‌ی برخورد و بازتاب امواج راداری: طراحی سطوح زاویه‌دار و شکسته باعث می‌شود امواج رادار به جهات دیگری منحرف شوند و به فرستنده بازنگردند، که این موضوع شناسایی را دشوار می‌کند.

مهندسان با ترکیب این سه اصل، استفاده از پوشش‌های جاذب، طراحی خاص بدنه و تنظیم دقیق زوایای سطوح می‌توانند RCS هواپیما را به‌طور چشمگیری کاهش دهند. همین رویکرد، پایه‌ی فناوری رادارگریز را شکل می‌دهد و به هواپیماهای رادارگریز امکان می‌دهد تا در فضای دشمن حرکت کنند، بدون آنکه به‌راحتی شناسایی شوند.

مقایسه‌ی سطح مقطع راداری ۵ هواپیمای جنگنده

علاوه‌‌بر شکل کلی هواپیما، جزئیات سطحی هم روی دیده‌شدن توسط رادار تأثیر زیادی دارند. چیزهایی مثل زبری سطح، شیارهای کوچک، ورودی موتور، تسلیحات نصب‌شده در بیرون بدنه یا حتی شکاف‌ها و درزها می‌توانند امواج رادار را به‌طور مؤثر بازتاب دهند. این بخش‌ها مثل آینه‌هایی عمل می‌کنند که موج را از چند زاویه به‌سمت رادار برمی‌گردانند و باعث می‌شوند RCS زیاد شود. به‌همین‌دلیل، در طراحی هواپیماهای رادارگریز، باید حتی کوچک‌ترین جزئیات سطح بدنه هم با دقت بالا، کنترل و پنهان شوند.

در نهایت، حتی خود امواج رادار هم روی دیده‌شدن یا نشدن یک جسم تأثیر می‌گذارند. ویژگی‌هایی مثل طول‌موج و قطبش (Polarization) موج می‌توانند بسته به شکل و جنس جسم، مقدار بازتاب موج را تغییر دهند. قطبش یعنی جهتی که موج در آن نوسان می‌کند. مثلاً بعضی امواج به‌صورت افقی، بعضی عمودی و بعضی هم به‌صورت ترکیبی از هر دو، نوسان می‌کنند. جهت نوسان روی چگونگی برخورد موج با سطح جسم و مقدار بازتاب آن، اثر می‌گذارد.

به‌همین‌دلیل، مهندسان هواپیماهای رادارگریز را طوری طراحی می‌کنند که در برابر انواع مختلف امواج رادار با طول‌موج‌ها و قطبش‌های متفاوت، همچنان دیده نشوند یا دیر شناسایی شوند.

یکی از مهم‌ترین عوامل در رادارگریز شدن یک هواپیما، جنس پوششی است که سطح بدنه را می‌پوشاند. در هواپیماهای رادارگریز، از موادی استفاده می‌شود که به‌طور ویژه برای جذب امواج رادار طراحی شده‌اند. به این مواد «پوشش جاذب امواج راداری» (Radar Absorbent Material یا RAM) گفته می‌شود.

RAM‌ها موادی تخصصی هستند که با دقت مهندسی شده‌اند تا توانایی رادار را در شناسایی هواپیما کاهش دهند. این مواد به‌جای منعکس کردن امواج رادار، آن‌ها را جذب و به گرما تبدیل می‌کنند. ساختار RAM معمولاً ترکیبی از یک بستر عایق (مثل پلیمرها) به‌همراه پرکننده‌های رسانا و مغناطیسی مانند کربن یا آهن است. این ترکیب باعث می‌شود که موج رادار به‌جای بازتاب، درون این لایه ناپدید شود.

در واقع، ذرات آهن مانند گیرنده‌های میکروسکوپی موج عمل می‌کنند: با جذب انرژی رادار، جریان‌های الکتریکی موضعی درون خود ایجاد می‌کنند و چون این جریان‌ها با مقاومت داخلی مواجه می‌شوند، انرژی موج به‌صورت گرما تلف می‌شود، مشابه همان اتفاقی که در یک مقاومت الکتریکی رخ می‌دهد.

پوشش‌های جاذب امواج رادار (RAM) با ایجاد بازتاب‌های داخلی و جذب تدریجی انرژی موج، آن را به گرما تبدیل می‌کنند؛ به‌طوری‌که تنها بخش بسیار کوچکی از موج به رادار بازمی‌گردد و هدف عملاً نامرئی می‌شود.

گرمای تولیدشده در بدنه‌ی هواپیما پخش می‌شود و عملاً اثری از موج برگشتی باقی نمی‌ماند. به این ترتیب، رادارِ دشمن نمی‌تواند سیگنالی برای شناسایی، دریافت کند و هواپیما از دید رادار پنهان می‌ماند.

این رنگ، نخستین‌بار برای هواپیماهایی مانند SR-71 Blackbird و F-117 Nighthawk استفاده شد. در مدل‌های اولیه‌ی F-117، حتی از ورقه‌ها یا کاشی‌هایی از جنس نئوپرن استفاده می‌شد که درونشان ذرات فروئیت یا کربن رسانا قرار داشت. این کاشی‌ها با دقت بسیار بالا روی بدنه چسبانده و شکاف‌ها نیز با نوعی چسب حاوی ذرات آهنی پر می‌شدند. فرایند اعمال این پوشش‌ها آنقدر دقیق بود که برای اطمینان از یکنواختی ضخامت و چگالی لایه‌ها، از ربات‌های صنعتی استفاده می‌کردند.

در نسل‌های جدیدتر مثل جنگنده‌ی F-35، از پوشش‌هایی استفاده می‌شود که بسیار پیشرفته‌تر از رنگ‌های سطحی معمول هستند. در این مدل‌ها، لایه‌ی جاذب امواج رادار، دیگر فقط روی بدنه پاشیده نمی‌شود، بلکه مستقیماً در بافت بدنه پخته و با آن ترکیب شده است. با انجام این کار، توانایی هواپیما در پنهان‌ماندن از دید رادار به‌طور قابل‌ توجهی افزایش پیدا می‌کند و درعین‌حال، نیاز به تعمیرات مکرر و حساس که در نسل‌های قبلی رایج بود، تا حد زیادی کاهش می‌یابد.

یکی از تکنیک‌های جالبی که در طراحی هواپیماهای رادارگریز به‌کار می‌رود، استفاده از ساختارهای هرمی‌شکل در زیر پوسته‌ی بدنه است. این هرم‌ها طوری طراحی شده‌اند که امواج رادار پس از برخورد، چندین‌بار در میان سطوح داخلی‌شان منعکس شوند و در هر انعکاس، بخشی از انرژی خود را از دست بدهند. به این ترتیب، انرژی امواج رادار به‌تدریج ضعیف‌تر می‌شود و قبل از اینکه فرصتی برای بازگشت به فرستنده داشته باشد، تقریباً از بین می‌رود.

این ساختارهای هرمی را می‌توان درون پوسته‌ی هواپیما قرار داد یا حتی آن‌ها را با رنگ‌های جاذب رادار (مثل رنگ حاوی ذرات آهن) ترکیب کرد تا امواج رادار، پس از چند بار برخورد، در نهایت به ذرات آهن برخورد کنند و به گرما تبدیل شوند.

نمونه‌ای از ساختار هرمی جاذب امواج رادار (RAM)؛ این طراحی با ایجاد بازتاب‌های داخلی و جذب تدریجی موج، انرژی راداری را به گرما تبدیل می‌کند و نقش مؤثری در کاهش بازتاب راداری دارد.

برخی طراحان از لایه‌هایی با ترکیب خاص کربنی در زیر بدنه‌ی هواپیما استفاده می‌کنند؛ به‌طوری‌که غلظت کربن در این لایه‌ها با افزایش عمق، بیشتر می‌شود. در نتیجه، امواج رادار هنگام عبور، کم‌کم انرژی خود را از دست می‌دهند و پیش از آنکه فرصتی برای بازتاب پیدا کنند، جذب می‌شوند. این تکنیک پیشرفته در طراحی بمب‌افکن رادارگریز B-2 Spirit به‌کار رفته است.

در این تصویر، عملکرد لایه‌ی جاذب رادار حاوی ذرات کربن نشان داده شده است؛ جایی که پرتو ورودی رادار پس از چندین بازتاب در میان ذرات، به‌تدریج انرژی خود را از دست می‌دهد و به گرما تبدیل می‌شود.

اما ماجرا به همین‌جا ختم نمی‌شود. امروز پای فناوری نانو هم به میدان رادارگریزی باز شده است. نانولوله‌های کربنی (Carbon Nanotubes)، با ساختاری فوق‌العاده ریز، می‌توانند به‌صورت لایه‌های فیبری رشد کنند و با طراحی مهندسی‌شده، امواج رادار را در جهت‌های مختلف جذب کنند. گفته می‌شود این فناوری در طراحی نسل جدید جنگنده‌ی F-35 Lightning II که در سال ۲۰۱۵ رونمایی شد، استفاده شده است.

بااین‌حال، باید توجه داشت که RAMها راه‌حل کامل و بی‌نقصی برای ناپدیدشدن از دید رادار نیستند. کارایی آن‌ها به فرکانس امواج رادار وابسته است و هیچ ماده‌ای وجود ندارد که تمام طیف فرکانسی را کامل جذب کند. همچنین، این پوشش‌ها در برابر رطوبت، ضربه‌های سطحی و گذر زمان آسیب‌پذیر هستند. به‌همین‌دلیل، نگهداری و تعمیر RAM بخش بزرگی از هزینه‌ی عملیاتی هواپیماهای رادارگریز را تشکیل می‌دهد.

در این تصویر، یک هواپیمای رادارگریز با پوشش متاسطح پیشرفته نشان داده شده است که توانایی پاسخ به امواج در طیف‌های مختلف را دارد.

به‌عنوان مثال، در F-22، نزدیک به یک‌سوم تعمیرات، مربوط به همین پوشش‌ها است. در بمب‌افکن B-2، برای محافظت از RAM باید از آشیانه‌های ویژه با کنترل دقیق دما و رطوبت استفاده شود که ساخت هرکدام حدود ۵ میلیون دلار هزینه دارد. باوجود این چالش‌ها، پژوهش‌ها برای توسعه‌ی نسل‌های جدیدتر RAM، ازجمله با کمک نانولوله‌های کربنی و متاسطح‌ها (Metasurfaces)، همچنان ادامه دارد.

متاسطح لایه‌ای بسیار نازک و مهندسی‌شده است که می‌تواند مسیر، شدت یا قطبش امواج را تغییر دهد. این سطح، بدون نیاز به حجم یا ضخامت زیاد، می‌تواند امواجی مثل موج رادار را جذب یا منحرف کند.

اگرچه مواد جاذب نقش مهمی در کاهش بازتاب امواج رادار دارند، موفقیت در فناوری رادارگریز فقط به نوع پوشش محدود نمی‌شود. شکل کلی و ابعاد فیزیکی هواپیما نیز تأثیر زیادی در میزان دیده‌شدن آن از سوی رادار دارند. در واقع، طراحی هندسی بدنه می‌تواند حتی پیش از ورود امواج به لایه‌های جاذب، مقدار زیادی از بازتاب را کنترل یا منحرف کند.

به‌طور کلی، هرچه یک جسم بزرگ‌تر باشد، سطح بیشتری برای برخورد امواج رادار دارد و بنابراین امواج بیشتری را منعکس می‌کند. مثلاً هواپیماهای تجاری بزرگ با بدنه‌ی وسیع، مقدار زیادی از انرژی رادار را به‌سمت فرستنده بازمی‌گردانند.

در طراحی هواپیمای رادارگریز F-117، سطوح شکسته و زاویه‌دار به‌گونه‌ای تنظیم شده‌اند که امواج رادار پس از برخورد، به جهات مختلف پراکنده شوند و به گیرنده‌ی رادار بازنگردند. این ترفند ساده اما هوشمندانه، اساس فناوری رادارگریزی را شکل می‌دهد.

در مقابل، هواپیماهایی مانند F-35 به‌دلیل طراحی جمع‌وجور و سطح مقطع کوچکی که در برابر رادار دارند، مقدار RCS آن‌ها کمتر است. این ویژگی باعث می‌شود رادارها حتی پیش از تأثیرگذاری پوشش‌های جاذب، برای شناسایی آن‌ها با مشکل مواجه شوند.

اما کوچک‌بودن تنها بخشی از ماجرا است. فناوری رادارگریز، فقط به جنس مواد بستگی ندارد، بلکه به‌شدت به‌ شکل کلی هواپیما هم مربوط می‌شود. در اینجا با یک چالش اساسی روبه‌رو هستیم: شکل‌هایی که از نظر آیرودینامیکی برای پرواز بهینه هستند، یعنی بدنه‌های گرد، روان و نرم برای کاهش مقاومت هوا، دقیقاً همان‌هایی هستند که امواج رادار را به‌خوبی منعکس می‌کنند.

در مقابل، طراحی هواپیماهای رادارگریز اغلب زاویه‌دار، چندوجهی، بدون دم و با ورودی‌های پنهان موتور است؛ این نوع طراحی، مسیر امواج رادار را طوری منحرف می‌کند که به‌جای بازتاب مستقیم به سوی فرستنده، به جهات دیگری پراکنده شوند و در نتیجه احتمال شناسایی به‌طور قابل‌ توجهی کاهش یابد.

تفاوت طراحی هواپیمای رادارگریز و هواپیمای معمولی

یکی از بارزترین نمونه‌های تضاد میان رادارگریزی و آیرودینامیک، هواپیمای F-117 Nighthawk است. طراحی این هواپیما با آن سطوح تخت و زوایای تند، نتیجه‌ی محدودیت‌های فنی دهه‌ی ۱۹۷۰ بود؛ زمانی‌ که مهندسان هنوز ابزارهای کافی برای شبیه‌سازی دقیق رفتار امواج رادار را نداشتند. بنابراین، برای کاهش بازتاب راداری، به‌جای سطوح خمیده، از صفحات چندوجهی استفاده کردند، راهکاری مؤثر برای استتار، اما نه برای پرواز.

شکل هندسی F-117 باعث شد تا این جنگنده در سه محور اصلی پروازی ناپایدار باشد و بدون کمک سیستم پرواز دیجیتال، عملاً غیرقابل کنترل شود. همچنین، برای فرار از رادار، این هواپیما حتی فاقد پس‌سوز بود و فقط می‌توانست با سرعت زیرصوت پرواز کند، چیزی که آزادی عملش را در میدان نبرد محدود می‌کرد. پس‌سوز بخشی از موتور جت است که با تزریق سوخت اضافه در انتهای نازل، نیروی رانش را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد و معمولاً برای رسیدن به سرعت‌های مافوق صوت استفاده می‌شود.

هواپیمای F-117 Nighthawk

در مقابل، نسل‌های جدید هواپیماهای رادارگریز مانند B-2 Spirit، F-22 Raptor و F-35 Lightning II نشان دادند که می‌توان میان رادارگریزی و عملکرد پروازی، تعادل برقرار کرد. B-2 با طراحی بال پرنده و حذف دم و بدنه‌ی جداگانه، سطح مقطع راداری را به حداقل رسانده و درعین‌حال به پروازی پایدار، نرم و با بُرد بلند دست یافته است.

برخلاف سطوح زاویه‌دار و شکسته‌ی F-117، در B-2 از انحناهای پیوسته استفاده شده است که ضمن پراکندگی امواج رادار، مقاومت هوا را نیز کاهش می‌دهد. این تغییر بزرگ، نتیجه‌ی پیشرفت در قدرت پردازش و شبیه‌سازی‌های مهندسی بود که امکان تلفیق مؤثر فناوری رادارگریز و آیرودینامیک را برای نخستین‌بار فراهم کرد.

تصویر بالا، F-117 با سطوح زاویه‌دار و شکسته که حاصل محدودیت‌های محاسباتی دهه‌ی ۷۰ است؛ تصویر پایین، B-2 با طراحی یکپارچه و منحنی‌ که نتیجه‌ی پیشرفت در شبیه‌سازی‌های آیرودینامیکی و راداری است.