TLDR: Vrcholný stealth bombardér funguje díky kombinaci pohlcování a odrážení elmag vlnění – když si to demonstrujeme na viditelném světle namísto radarových paprsků, každý to pochopí!

Celým jménem Northrop Grumman B-2 Spirit, tento 72,5 tun těžký zázrak letectví má nosnost 18 tun a dokáže nést i jaderné zbraně. S rozpětím přes 52 metrů operuje ve výškách do 15 km při 1000 km/h.

Jako první jej z druhé strany globální barikády mohli zakusit Srbové v Kosovské válce 1999 a všech 20 kusů americké svobody operuje dodnes. V čem jeho schopnosti ale tkví – a proč jde o vrchol kompozitního inženýrství?

Stealth, neviditelnost, maskování?

Radar je nejběžnější technikou pro detekci a sledování letadel. Tímto způsobem můžeme letadla „vidět“ – proto mluvíme o stealth technologii neboli neviditelnosti či lépe „maskování“. Cílem totiž mnohdy není potlačit odrazivost vždy na 100 %, ale jenom maximálně v rámci zhoršení chodu nepřátelské PVO.

Metod, jak dosáhnout stealth, je více. Rádiové vlny jsou elektromagnetické vlnění, stejně jako viditelné světlo. Podobně jako některé materiály velmi dobře pohlcují světlo (například černá barva), jsou některé materiály obzvláště dobré v pohlcování rádiových vln.

Konvenční letadla, jako jsou dopravní pro cestující, jsou snadno detekována radarem kvůli jejich válcovému tvaru trupu spolu s hrboly od motorů a ocasní plochy. Kovy v letadlech slouží také jako silné reflektory elektromagnetických vln a lze je tak snadno detekovat pomocí radaru.

Tělo B-2 se ale z 80 % skládá z kompozitního materiálu – kombinace různých lehkých látek jako uhlíková nebo skleněná vlákna zalitá v epoxydové pryskyřici. Kompozit vláken a pryskyřice poté vykazuje nové nebo vylepšené vlastnosti synergickým účinkem spojených komponent. Kompozitní materiál použitý v bombardéru B-2 je speciálně navržen tak, aby byl lehký, pevný, a hlavně absorboval rádiovou energii s optimální účinností.

Materiálový základ

Hlavní prvek stealth technologie je povrch B-2, který je pokryt speciální barvou či pásky nazývané jako Radar Absorbing Material (RAM). Složení RAM je tajné a tvoří ho nanočástice zapuštěné do polymeru. Jedním z nejběžnějších typů RAM je „železná kuličková barva“ (Iron ball paint), která obsahuje drobné kuličky s kovovým povlakem na povrchu zasazené v matrici na bázi epoxidu nebo neoprenu.

Tyto kuličky jsou potaženy feritem (na bázi Fe₂O₃) nebo karbonylem železa (Fe(CO)₅). U B-2 a dalších moderních strojů převažují materiály na bázi nano-uhlíku jako Carbon black (čistý černý uhlík v mnoha 3D formách, vzniká nedokonalým spalováním fosilních paliv, obsažen v sazích), grafit, grafen (1 vrstva grafitu) a uhlíkové nanotrubičky (stočený grafen, jednostěnné, více stěnné).

Různé kombinace, slitiny či kompozity uvedených materiálu pohlcují elektromagnetické záření, čímž se rozkmitají a přebytečná energie je převedena na teplo. Materiál RAM je pečlivě přizpůsoben tak, aby pohlcoval radarové vlny o určitých frekvencích, což pomáhá minimalizovat detekci letounu. Tyto materiály jsou velmi drahé a letectvo je musí pravidelně znovu aplikovat.

Druhým prvkem radarové neviditelnosti je tvar letadla.

Designová páteř

Rádiové vlny se odrážejí od letadel stejným způsobem, jako se světlo odráží od zrcadla. Ploché vertikální zrcadlo odrazí váš obraz přímo k vám – uvidíte sami sebe. Ale pokud nakloníte zrcadlo o 45 stupňů, bude odrážet váš obraz přímo nahoru. Neuvidíte se. Uvidíte obrázek stropu.

Zakřivené zrcadlo také odklání světlo pod úhlem. Pokud byste zamířili laserovým ukazovátkem na zakřivené zrcadlo, laserový paprsek by se nikdy neodrazil přímo zpět k ukazovátku, bez ohledu na to, jak jej umístíte. Zvláštní tvar stealth bombardéru odklání rádiové paprsky oběma způsoby.

Velké rovné plochy na horní a spodní straně letadla jsou jako sklopná zrcadla. Tyto ploché oblasti odkloní většinu rádiových paprsků od stanice, za předpokladu, že stanice není přímo pod letadlem. Samotné letadlo také funguje jako zakřivené zrcadlo, zejména v přední části. Celá rovina nemá žádné ostré, šikmé hrany – každý povrch je zakřivený, aby odrážel rádiové vlny.

Křivky jsou navrženy tak, aby odrážely téměř všechny rádiové vlny pod úhlem. V konečném důsledku, pokud je detekován nějaký signál, tak se na radaru bude jevit jako pták.

Legenda pokračuje

B-2 je navržen tak, aby oslaboval vlastní rádiové signály, elektromagnetickou energii generovanou palubní elektronikou. Letadlo sice vyzařuje rádiovou energii, když používá svůj radarový skener nebo komunikuje s pozemními silami a jinými letadly, ale radarový signál je malý a vysoce zaostřený, takže je méně náchylný k detekci.

B-2 bombardér je výjimečný svou schopností zůstat téměř neviditelný pro radarové detekce díky použití kompozitních materiálů a speciálního nátěru, které pohlcují radiové vlny. Jeho jedinečný tvar také odráží radiové paprsky, což zvyšuje jeho stealth schopnosti. Tato kombinace designu a materiálů činí B-2 nejefektivnějších stealth bombardér na světě.

Ačkoliv vzniklo jen 20 kusů B-2, na jeho design navazuje B-21, jehož se plánuje momentálně nejméně 100 kusů. I u něj lze očekávat podobný vrchol designérského umu – ale tentokrát tak, aby výsledek neudělal americkému letectvu díru do kapsy víc, než je nezbytně nutné.

[Filip Kubeš, LL]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]