Ciemne flary: środek zaradczy, który ratuje samoloty bez ich zdradzania

To jest artykuł przetłumaczony maszynowo. Oryginalna wersja jest dostępna w języku angielskim.

Jak wojsko nauczyło się chronić samoloty przed pociskami termicznymi w nocy - bez rozświetlania nieba?

Problem z byciem widzianym

Każdy pilot, który kiedykolwiek wystrzelił flarę obronną nad spornym obszarem w nocy, stworzył dylemat widoczny z ziemi. Standardowa flara przeciwlotnicza na podczerwień - rozgrzany do białości ładunek pirotechniczny płonący w temperaturze przekraczającej 2000 stopni Fahrenheita - robi dokładnie to, do czego została zaprojektowana: przyćmiewa wydech silnika samolotu i odciąga zbliżający się pocisk termiczny od celu. Pocisk podąża za jaśniejszym źródłem ciepła. Samolot przeżywa. Ale ten olśniewający biały wykwit na niebie informuje również każdego obserwatora na ziemi, gdzie dokładnie znajduje się samolot, w którym kierunku leci i ile wabików rozmieścił. W spornym środowisku w nocy, tradycyjna flara zamienia jedno ryzyko na inne.

Nie jest to problem hipotetyczny. Jest to powód, dla którego ciemne flary - nieformalny termin operacyjny określający to, co literatura techniczna nazywa flarami spektralnymi lub flarami wabiącymi o niskiej luminancji, środkami przeciwdziałania podczerwieni zaprojektowanymi tak, aby emitowały swoją energię prawie całkowicie w widmie podczerwieni, jednocześnie tłumiąc emisję światła widzialnego do niemal zera - stały się jednym z najbardziej znaczących operacyjnie postępów w zakresie przeżywalności samolotów w ciągu ostatnich dwóch dekad. Ciemna flara chroni samolot przed pociskiem, pozostając jednocześnie niewidoczną gołym okiem na ziemi.

Zrozumienie ciemnych flar wymaga zrozumienia zagrożenia, na które odpowiadają, fizyki, która ogranicza rozwiązanie, oraz specyficznego problemu operacyjnego, jaki stwarzają konwencjonalne flary - szczególnie w nocy, kiedy samoloty, których nie słychać, mogą być nadal widoczne na dziesiątkach kilometrów nieba.

Kto z nich korzysta i dlaczego ma to znaczenie?

Ciemne flary są używane przez samoloty wojskowe na całym spektrum platform stałopłatowych i wiropłatowych - od śmigłowców szturmowych i samolotów transportowych po szybkie odrzutowce i platformy operacji specjalnych. Nie są to możliwości niszowe. Są koniecznością operacyjną wszędzie tam, gdzie samoloty muszą latać nisko w nocy nad środowiskami, w których wróg widzi niebo.

Zagrożeniem, któremu konkretnie przeciwdziałają, są naprowadzane na podczerwień pociski ziemia-powietrze, a przede wszystkim przenośne systemy obrony przeciwlotniczej MANPADS. MANPADS to pociski rakietowe wystrzeliwane z ramienia, ważące od 30 do 45 funtów, które mogą być przenoszone i wystrzeliwane przez jedną osobę, kierowane przez pasywne detektory podczerwieni, które naprowadzają się na ciepło silnika bez emitowania wykrywalnego sygnału radarowego. Są śmiercionośne, niedrogie i, co najważniejsze, niezwykle rozpowszechnione. Szacuje się, że na całym świecie istnieją setki tysięcy MANPADS, przy czym znaczna ich liczba znajduje się poza formalną kontrolą państwa.

Konsekwencje operacyjne są realne i ciągłe. Na Ukrainie MANPADS były szeroko stosowane przez obie strony od pierwszych dni inwazji w 2022 roku, zmuszając rosyjskie samoloty stałopłatowe do operowania na niskich wysokościach w celu uniknięcia systemów ziemia-powietrze na średnich i dużych wysokościach, a następnie narażając te samoloty na same MANPADS czekające na nie na niskim poziomie. Siły ukraińskie otrzymały tysiące MANPADS od zachodnich sojuszników tylko w pierwszych tygodniach inwazji, podczas gdy rosyjskie pociski z serii Igla pozostały szeroko rozpowszechnione po drugiej stronie. Wcześniej, w Afganistanie i Iraku, zagrożenie pociskami rakietowymi wystrzeliwanymi z ramienia śmigłowców koalicyjnych i samolotów transportowych kształtowało profile lotów, wysokości operacyjne i procedury podejścia przez cały czas trwania obu wojen. Śmigłowce wykorzystujące konwencjonalne wzory flar stały się jednym z obrazów definiujących te konflikty - a blask tych flar był jednocześnie ochroną i ekspozycją.

Wzorzec ten był szczególnie wyraźny w Iraku. Załogi helikopterów koalicji zbliżające się do baz operacyjnych w nocy rutynowo uruchamiały programy flar podczas ostatnich kilometrów lotu - fazy najwyższego ryzyka, gdy samoloty są powolne, niskie i przewidywalne. Każda salwa flar zapewniała ochronę przed potencjalnym celownikiem na podczerwień. Oświetlała również korytarz podejścia, na krótko zmieniając samolot w widoczne źródło światła na tle ciemnego nieba. W przyjaznym środowisku było to do zaakceptowania. W dzielnicach, w których powstańcy obserwowali dachy w poszukiwaniu dokładnie takiej sygnatury, była to reklama. Kompromis został zaakceptowany, ponieważ nie było alternatywy. Ciemne flary zostały opracowane, aby ją zapewnić.

Problem ma charakter strukturalny: MANPADS są zwykle wystrzeliwane w nocy lub o zmierzchu - gdy oświetlenie otoczenia jest słabe, smugi spalin samolotów są szczególnie widoczne, a operatorzy na ziemi mają zarówno osłonę, jak i dobre warunki optyczne. Śmigłowiec podczas nocnej ewakuacji medycznej lub C-130 na niskim poziomie zaopatrzenia w środowisku wyglądającym na dozwolone, ale w rzeczywistości spornym, nie może sobie pozwolić na reklamowanie swojej pozycji za każdym razem, gdy jego system wykrywania zagrożeń wyzwala flarę. Statek powietrzny, który używa konwencjonalnej flary, aby pokonać celownik MANPADS, może jednocześnie przyciągnąć każdego innego uzbrojonego obserwatora w zasięgu wzroku.

Kapsuła eksperta - Problem nocnego nieba i dlaczego konwencjonalne flary go powodują Standardowy rozbłysk pirotechniczny magnez/teflon/viton (MTV) jest zbliżony do wysokotemperaturowego widma emisji ciała doskonale czarnego, spalając się w temperaturach od 2500 do 3500 kelwinów. W tych temperaturach spalanie wytwarza nie tylko intensywne promieniowanie podczerwone - które jest tym, co oszukuje celownik rakietowy - ale także znaczną emisję światła widzialnego w całym spektrum optycznym. W ciemną noc pojedynczy rozbłysk MTV jest widoczny gołym okiem z odległości wielu kilometrów. Typowa salwa obronna składająca się z czterech do ośmiu flar tworzy efekt świetlny porównywalny do awaryjnej amunicji oświetlającej. Każdy obserwator naziemny z linią wzroku do samolotu wie dokładnie, gdzie on jest, jak nisko leci i w jakim kierunku. W środowisku dozwolonym jest to niedogodność. W środowisku spornym jest to zaproszenie do celowania.

Czym są ciemne rozbłyski: Fizyka niewidzialności

Ciemna flara nie jest flarą, która się nie spala. Jest to flara, która spala się w części widma elektromagnetycznego, której ludzkie oczy nie są w stanie wykryć, ale mogą to zrobić podczerwone detektory pocisków rakietowych. Wyzwanie inżynieryjne polega na wytworzeniu wystarczającej intensywności promieniowania podczerwonego, aby uwieść szukacz pocisków rakietowych, jednocześnie tłumiąc światło widzialne, które ujawniłoby pozycję samolotu obserwatorom naziemnym.

Wymaga to fundamentalnego odejścia od składu chemicznego konwencjonalnych flar pirotechnicznych. Od dziesięcioleci dominującym składem flar jest MTV - proszek magnezowy, teflon (politetrafluoroetylen) i Viton (spoiwo fluoroelastomerowe). Po zapaleniu, MTV spala się intensywnie i wytwarza wysokotemperaturową sygnaturę promieniowania ciała doskonale czarnego, która osiąga szczyt w krótkofalowej podczerwieni, a także wytwarza znaczne światło widzialne. Flary MTV są skuteczne przeciwko pociskom IR pierwszej i drugiej generacji. Są również, co nieuniknione, genialnymi białymi światłami.

Ciemne rozbłyski - formalnie klasyfikowane jako widmowe wabiki podczerwone lub rozbłyski wabiki o niskiej luminancji - osiągają swoją niską sygnaturę wizualną dzięki dwóm głównym podejściom. Pierwsze z nich wykorzystuje dostosowanie widmowe: inżynierię chemiczną spalania w celu skoncentrowania emisji energii w szczególności w paśmie średniej podczerwieni (około 3 do 5 mikrometrów), gdzie spaliny z nowoczesnych silników odrzutowych emitują najsilniej, jednocześnie tłumiąc emisję w zakresie widzialnym (0,4 do 0,7 mikrometra) i bliskiej podczerwieni (0,7 do 1,4 mikrometra). Drugie podejście wykorzystuje materiały piroforyczne - związki takie jak trietyloaluminium (TEA) i pokrewne organometaliczne paliwa alkilowo-glinowe, które zapalają się spontanicznie w kontakcie z powietrzem i spalają się z profilem emisji w podczerwieni bardzo przypominającym spalanie paliwa odrzutowego, wytwarzając niską emisję światła widzialnego w wyniku ich charakterystyki emisji molekularnej, a nie w wyniku wysokotemperaturowego płomienia ciała doskonale czarnego.

Podejście piroforyczne oferuje dodatkową korzyść poza dopasowaniem spektralnym. Produkty spalania alkiloglinu i podobnych związków zawierają dwutlenek węgla i parę wodną - te same podstawowe produkty spalania paliwa lotniczego - wytwarzając linie emisyjne w środkowej podczerwieni, które ściśle pasują do sygnatury widmowej rzeczywistego pióropusza spalin silnika lotniczego. Poszukiwacz pocisków rakietowych wyposażony w funkcję dyskryminacji widmowej, zaprojektowany do odrzucania niedopasowanego widma flary MTV, nie może równie łatwo odrzucić piroforycznej przynęty, której widmo naśladuje sam cel, do którego śledzenia został zaprogramowany.

Praktycznym rezultatem jest wabik, który po rozmieszczeniu wytwarza sygnaturę w podczerwieni wystarczająco intensywną, aby konkurować z pociskiem i uwodzić go - pozostając jednocześnie niewidocznym lub prawie niewidocznym dla każdego obserwatora bez noktowizora lub sprzętu termowizyjnego. Samolot wystrzelił środek zaradczy. Z ziemi nic się nie stało.

Ewolucja zagrożenia: Dlaczego dopasowanie widmowe ma znaczenie

Rozwój ciemnych flar nie może być zrozumiany bez zrozumienia ewolucji środków przeciwdziałania pociskom rakietowym (CCM) - technologii wbudowanych w nowoczesne pociski naprowadzane na podczerwień specjalnie w celu pokonania konwencjonalnych flar. Pociski MANPADS pierwszej generacji, takie jak radziecka seria SA-7 Grail, wykorzystywały niechłodzone jednopasmowe detektory podczerwieni, które śledziły każdy wystarczająco gorący obiekt w ich polu widzenia. Flara MTV - znacznie gorętsza niż spaliny samolotu - niezawodnie uwodziła te detektory.

Późniejsze generacje wprowadzały coraz bardziej zaawansowaną dyskryminację. Systemy trzeciej generacji wprowadziły dyskryminację dwukanałową. FIM-92 Stinger wykorzystuje połączony detektor IR/UV - porównując emisję w podczerwieni z tłem ultrafioletowym w celu odrzucenia flar, które wytwarzają promieniowanie UV, którego nie wytwarzają silniki odrzutowe. Rosyjski Igla-S wykorzystuje dwa fotoodbiorniki działające w różnych zakresach spektralnych, aby osiągnąć podobną dyskryminację. Flara MTV, której emisja jest zbliżona do wysokotemperaturowego ciała doskonale czarnego, wytwarza stosunek widmowy dramatycznie różniący się od rzeczywistego wydechu silnika odrzutowego. Pocisk rozpoznaje niedopasowanie i ignoruje flarę. Rosyjski pocisk 9K333 Verba, wykorzystywany od około 2014 roku, ma wykorzystywać poszukiwacz o trzech spektrach - ultrafioletowym, bliskiej podczerwieni i średniej podczerwieni - zaprojektowany tak, aby całkowicie odrzucać konwencjonalne wabiki. Chiński FN-6 wykorzystuje cyfrowe dopasowywanie scen, które porównuje kształt celu z przechowywaną biblioteką referencyjną.

Niedopasowanie widmowe flary MTV jest nie tylko nieskuteczne, ale także rozpoznawane i wyraźnie odrzucane. System naprowadzania pocisku wykrywa anomalną sygnaturę spektralną, oznacza źródło emisji jako środek zaradczy i kontynuuje śledzenie samolotu. Samolot, który wystrzelił konwencjonalną flarę przeciwko MANPADS trzeciej generacji, zużył ograniczone środki i nic nie osiągnął.

Flary spektralne - których podkategorią są flary ciemne - rozwiązują ten problem poprzez dopasowanie profilu emisji do rzeczywistej sygnatury samolotu. Wysoki współczynnik koloru (stosunek średniej fali podczerwieni do krótkiej fali podczerwieni) naśladuje spaliny silnika odrzutowego i nie może być odrzucony przez dwuzakresową logikę dyskryminacji, tak jak flara MTV. Oszustwo spektralne działa, ponieważ CCM pocisku jest zaprojektowany do rozróżniania na podstawie profilu emisji rzeczywistego celu - a flara spektralna wytwarza dokładnie taki profil.

Kapsuła eksperta - Widmowy wyścig zbrojeń w jednej liczbie Kluczową miarą w debacie na temat MTV i rozbłysków widmowych jest stosunek kolorów: stosunek emisji w podczerwieni w paśmie fal średnich (3-5 mikrometrów, pasmo beta) do emisji w paśmie fal krótkich (2-3 mikrometry, pasmo alfa). Spaliny z silnika samolotu odrzutowego mają stosunek kolorów zazwyczaj pomiędzy 0,7 a 1,0 - w przybliżeniu równa emisja w obu pasmach, zdominowana przez emisję molekularną CO2 i H2O. Konwencjonalny rozbłysk MTV, zbliżony do wysokotemperaturowego ciała doskonale czarnego o temperaturze 2,500-3,500 K, ma stosunek kolorów silnie obciążony w kierunku pasma krótkofalowego - czasami 2:1 lub więcej - co czyni go widmowo nierozpoznawalnym jako samolot dla każdego detektora z rozróżnianiem dwóch pasm. Nowoczesna flara spektralna zaprojektowana z myślą o wysokim współczynniku kolorów może osiągnąć współczynnik równy lub zbliżony do tego, jaki ma samolot, który chroni, sprawiając, że dwuzakresowy CCM jest ślepy na oszustwo. To cała gra w jednym współczynniku.

Gdzie są używane: Geografia operacyjna ciemnych flar

Ciemne flary są najważniejsze w dwóch nakładających się kontekstach operacyjnych: nocnych operacjach na niskich wysokościach nad spornym terytorium oraz w każdym scenariuszu, w którym pozycja samolotu nie może zostać ujawniona obserwatorom na ziemi.

Nocne operacje na niskich wysokościach to definiujący przypadek. Śmigłowce szturmowe, samoloty transportowe do operacji specjalnych i platformy bliskiego wsparcia powietrznego rutynowo latają na wysokościach poniżej 300 metrów podczas operacji nocnych - wystarczająco nisko, by znaleźć się w zasięgu rażenia MANPADS z praktycznie dowolnego punktu terenu poniżej i wystarczająco nisko, by każda konwencjonalna flara była widoczna na dużym obszarze. UH-60 wysyłający zespół operacji specjalnych, CH-47 na misję zaopatrzenia lub MC-130 na tajną infiltrację nie może sobie pozwolić na ogłaszanie swojej obecności i pozycji za każdym razem, gdy jego system ostrzegania przed rakietami wykryje potencjalne zagrożenie. W tych środowiskach wybór między użyciem konwencjonalnej flary a brakiem flary jest kompromisem między podatnością na pociski rakietowe a kompromisem w zakresie pozycji. Ciemne flary eliminują ten kompromis.

Drugi kontekst jest mniej dramatyczny, ale równie istotny: każda operacja, w której ukrycie ruchu statku powietrznego jest ważne z taktycznego punktu widzenia. Misja zwiadowcza, tajna operacja logistyczna, transport VIP-a przewożącego głowę państwa przez przestrzeń powietrzną, w której mogą znajdować się podmioty niepaństwowe - wszystko to tworzy scenariusze, w których samolot potrzebuje ochrony w podczerwieni bez pokazu świetlnego. Izraelskie Siły Powietrzne były jednymi z najbardziej wyraźnych użytkowników flar widmowych o niskiej luminancji właśnie z tego powodu: izraelskie samoloty wojskowe rutynowo operują w środowiskach, w których ich pozycja nie może zostać ujawniona, a przeciwnik jest wyposażony we wszystko, od starych wariantów SA-7 po nowoczesne dwuzakresowe MANPADS.

Sprzęt noktowizyjny zmienia ten rachunek w specyficzny sposób. Podczas gdy ciemne flary są niewidoczne gołym okiem, nie są one niewidoczne dla wszystkich czujników. Obserwator naziemny z urządzeniem noktowizyjnym bliskiej podczerwieni - standardowym wyposażeniem wojskowym - może nadal wykrywać znaczną emisję bliskiej podczerwieni z rozmieszczonej flary widmowej. Najbardziej zaawansowane flary o niskiej luminancji specjalnie tłumią emisję w bliskiej podczerwieni, a także w zakresie widzialnym, akceptując pewne zmniejszenie wydajności uwodzenia w podczerwieni w celu osiągnięcia możliwie najszerszego ukrycia. Stanowi to prawdziwy kompromis inżynieryjny, który różne programy rozwiązują w różny sposób w zależności od środowiska zagrożenia.

Jak działają: Mechanika wdrażania

Ciemne flary są fizycznie kompatybilne z tymi samymi systemami dozowania używanymi do konwencjonalnych flar. System dozowania środków zaradczych AN/ALE-47 - standardowy dozownik amerykańskiej platformy wojskowej - akceptuje te same formaty wkładów 1×1×8 cala i 2×1×8 cala, które są używane przez ciemne flary spektralne, w tym MJU-62/B i jego następców. Ta wsteczna kompatybilność nie jest przypadkowa. Pozwala to samolotom latać z mieszanym ładunkiem - koktajlem konwencjonalnych flar MTV o wysokiej wydajności i flar spektralnych o niskiej luminancji - rozmieszczając różne typy w sekwencji, aby pokryć zarówno starsze jednopasmowe poszukiwacze, jak i nowsze dwuzakresowe pociski dyskryminujące.

MJU-62/B, stosowany na dużych platformach transportowych, w tym C-17 i C-5, oraz oceniany pod kątem F-16, A-10 i HH-60, został szczegółowo opisany w amerykańskich dokumentach dotyczących budżetu obronnego jako wielospektralny środek zaradczy do stosowania we wzorach koktajlowych. Idea koktajlu - przeplatania różnych typów flar w jednej sekwencji obronnej - odzwierciedla rzeczywistość, w której każde dane środowisko zagrożenia może obejmować pociski rakietowe wielu generacji o różnych zdolnościach poszukiwawczych. Sekwencja, która najpierw wykorzystuje flarę MTV, aby przyciągnąć starsze poszukiwacze, a następnie przełącza się na wabiki widmowe o niższej luminancji, aby przeciwdziałać zagrożeniom dwuzakresowym i dyskryminującym promieniowanie UV, zapewnia szersze pokrycie niż każdy z tych typów osobno.

W przypadku platform wirnikowych rachunek jest szczególnie ostry. Śmigłowce są zarówno najbardziej podatnym na MANPADS typem statku powietrznego - powolnym, niskim, przewidywalnym w profilu lotu - jak i najbardziej wrażliwym taktycznie pod względem ujawniania pozycji. Doświadczenia armii amerykańskiej w Iraku i Afganistanie doprowadziły do znacznych inwestycji zarówno w rozwój flar spektralnych, jak i specyficznych dla śmigłowców dozowników zdolnych do obsługi wielu formatów flar jednocześnie. Śmigłowce Apache, Black Hawk i Chinook są wyposażone w systemy przeciwdziałania zdolne do stosowania wabików o niskiej luminancji.

Flary spektralne SPARC-3 / XM216 firmy Elbit Systems - używane w izraelskich siłach powietrznych i wielu innych siłach NATO - wyraźnie wymieniają ’zaciemnienie (ciemna flara)‘ jako kluczową zaletę, zdefiniowaną jako ’niska luminancja (noc) / niskie wyniki dymu (dzień)‘. Podwójna korzyść jest zamierzona: ta sama chemia spektralna, która tłumi światło widzialne w nocy, tłumi również smugę dymu wytwarzaną w ciągu dnia, dzięki czemu flara jest trudniejsza do zaobserwowania w pełnym spektrum operacyjnym. Flara, która jest niewidoczna w nocy i bezdymna w dzień, jest znacznie trudniejsza do wykorzystania jako wskazówka dotycząca pozycji samolotu w każdych warunkach oświetleniowych.

Kiedy zostaną wdrożone: Doktryna i czas

Wykorzystanie flar obronnych - zarówno konwencjonalnych, jak i ciemnych - jest zgodne z jedną z dwóch podstawowych doktryn: reaktywną i prewencyjną. Rozmieszczenie reaktywne jest dokładnie tym, na co wygląda: system ostrzegania o zbliżaniu się pocisków rakietowych (MAWS) samolotu wykrywa nadlatujący pocisk rakietowy - zazwyczaj na podstawie jego sygnatury w promieniowaniu UV lub podczerwonym - i automatycznie wyzwala flarę zgodnie z zaprogramowanym wzorem. Jest to tradycyjny tryb działania, uruchamiany przez potwierdzone wykrycie startu. Jego ograniczeniem jest czas: wystrzelony z ramienia MANPADS dociera do celu w ciągu kilku sekund, a okno między wykryciem startu a uderzeniem pocisku może wynosić zaledwie kilka sekund na bliskim dystansie.

Prewencyjne odpalanie flar - nazywane również pre-flaringiem - polega na odpalaniu flar przed wykryciem jakiegokolwiek pocisku rakietowego, w oczekiwaniu na zagrożenie. Jest to stosowane, gdy samolot przelatuje przez znane obszary wysokiego zagrożenia: podczas podejścia i odlotu z wysuniętej bazy operacyjnej, podczas przelotów na niskich wysokościach nad terenem miejskim lub podczas dowolnej fazy lotu, w której środowisko zagrożenia jest oceniane jako wysokie. Wstępne odpalanie konwencjonalnych flar MTV jest operacyjnie ograniczone, ponieważ stale informuje o pozycji statku powietrznego. Wstępne odpalanie ciemnych flar jest taktycznie opłacalne właśnie dlatego, że tego nie robi.

Ta różnica w użyteczności operacyjnej nie jest trywialna. Wstępne odpalanie ciemnych wabików pozwala samolotowi utrzymywać ciągły ekran przeciwdziałania w podczerwieni - zawsze mając żywy wabik płonący w jego pobliżu podczas tranzytów zagrożenia - bez kompromisów pozycyjnych związanych z konwencjonalnym odpalaniem. Samolot przelatuje przez strefę zagrożenia nigdy nie wytwarzając sygnatury światła widzialnego. Każdy detektor podczerwieni, który wykryje samolot, znajdzie w pobliżu konkurencyjny wabik. Jest to zasadniczo inna postawa taktyczna niż reaktywne użycie konwencjonalnych flar.

Ograniczenia ciemnych rozbłysków: Czego nie mogą zrobić

Ciemne flary precyzyjnie rozwiązują konkretny problem. Nie rozwiązują one każdego problemu związanego z ochroną samolotów przed podczerwienią, a zrozumienie ich ograniczeń jest równie ważne jak zrozumienie ich możliwości.

Najbardziej fundamentalnym ograniczeniem jest ciągła ewolucja systemów poszukiwania pocisków. Według doniesień, niektóre MANPADS czwartej generacji - większość systemów z detektorami skanującymi pozostaje bardziej powszechna - zawierają układy naprowadzania w płaszczyźnie ogniskowej w podczerwieni (FPA), czyli kamerę termowizyjną w głowicy poszukiwawczej pocisku. Rosyjska Verba i niektóre chińskie systemy rozwojowe należą do tej kategorii. Poszukiwacz obrazujący nie tylko porównuje pasma spektralne; tworzy obraz celu i może potencjalnie odróżnić flarę od samolotu na podstawie kształtu, zasięgu przestrzennego i trajektorii, a także charakterystyki spektralnej. W porównaniu z celownikiem obrazującym, nawet idealna pod względem spektralnym ciemna flara może być geometrycznie rozróżnialna od samolotu, który chroni - małe, szybko zwalniające źródło ciepła w porównaniu z większym, aerodynamicznie podtrzymywanym.

Problem trajektorii jest z tym związany. Nowoczesna logika CCM w zaawansowanych detektorach obejmuje rozróżnianie trajektorii: śledzenie, czy wykryte źródło ciepła podąża aerodynamicznym torem lotu zgodnym z samolotem z napędem, czy balistycznym zgodnym z wyrzuconym wabikiem. Konwencjonalna flara opada z dala od samolotu i gwałtownie zwalnia. Bardziej wyrafinowane flary aerodynamiczne - z rozkładanymi płetwami, które zmniejszają ich szybkość oddzielania się od samolotu - częściowo rozwiązują ten problem. Flary z napędem, wyposażone w małe silniki odrzutowe, które utrzymują trajektorię bardziej zbliżoną do samolotu, rozwiązują ten problem bardziej kompleksowo. Jednak oba te rozwiązania zwiększają koszty i złożoność, a żadne z nich nie eliminuje całkowicie problemu dyskryminacji w przypadku najbardziej zaawansowanych poszukiwaczy.

Sygnatura UV jest trwałą słabością. Nowoczesne flary, w tym typy spektralne, z założenia wytwarzają niski poziom promieniowania UV - ponieważ nowoczesne MANPADS z podwójnymi poszukiwaczami IR/UV wykorzystują emisje UV jako narzędzie dyskryminacji, uznając, że silniki samolotów zasadniczo nie wytwarzają promieniowania UV, podczas gdy flary MTV wytwarzają znaczne promieniowanie UV. Jednak osiągnięcie niemal zerowej emisji UV przy jednoczesnym utrzymaniu odpowiedniej emisji IR wymaga precyzyjnego składu chemicznego, a spójność widmowa między partiami jest nietrywialna. Departament Obrony Stanów Zjednoczonych zauważył, że najnowsze warianty FIM-92 Stinger mogą skutecznie negować nowoczesne flary wabiące poprzez podwójne wykrywanie podczerwieni / UV - co jest potwierdzeniem, że nawet zaawansowane flary mają ograniczenia w stosunku do najbardziej aktualnych poszukiwaczy.

Problem skończonych zapasów dotyczy wszystkich flar, ciemnych lub innych. Statek powietrzny przenosi określoną liczbę środków przeciwdziałania, a po ich wyczerpaniu nie ma już żadnych. W przypadku długotrwałych operacji, powtarzających się ataków MANPADS lub środowisk, w których wymagane jest zapobiegawcze odpalanie flar przy wydłużonych profilach lotu, statek powietrzny może wyczerpać swój zapas środków przeciwdziałania. Bezpośrednie środki przeciwdziałania podczerwieni (DIRCM) - systemy oparte na laserach, które bezpośrednio zagłuszają pociski bez zużywających się części - rozwiązują ten problem, eliminując problem zużycia. Systemy DIRCM są jednak drogie, zwiększają masę i opór, wymagają własnego zasilania i konserwacji oraz mają własne ograniczenia techniczne w stosunku do niektórych rodzajów zagrożeń.

Kapsuła eksperta - Flary vs. DIRCM: uzupełniają się, nie konkurują ze sobą Debata operacyjna między flarami zużywalnymi (w tym flarami o ciemnym spektrum) a laserowymi środkami przeciwdziałania w podczerwieni jest często przedstawiana jako konkurencja. Jest ona jednak lepiej rozumiana jako komplementarność. Systemy DIRCM nie wyczerpują amunicji, mogą zwalczać wiele jednoczesnych zagrożeń bez wyczerpywania materiałów eksploatacyjnych i są coraz bardziej skuteczne przeciwko zaawansowanym poszukiwaczom. Wymagają jednak precyzyjnych wskazówek z systemów ostrzegania przed rakietami, zwiększają masę i opór, wymagają konserwacji i mogą mieć luki w zasięgu. Z kolei flary o ciemnym widmie są pasywne, zawsze włączone po wystrzeleniu, szeroko skuteczne, nie wymagają wskazywania kierunku po wystrzeleniu i tworzą fizyczny wabik o własnym zasięgu przestrzennym i trajektorii - który obrazujący poszukiwacz musi rozwiązać inaczej niż plamka lasera DIRCM. W przypadku platform najwyższego ryzyka w środowiskach największego zagrożenia, odpowiedzią jest jedno i drugie: flary spektralne jako natychmiastowa, pasywna warstwa wabika oraz DIRCM jako aktywny, precyzyjny środek przeciwdziałania.

Obraz strategiczny: Proliferacja i nocny wyścig zbrojeń

Rozwój i przyjęcie ciemnych flar odzwierciedla szerszą dynamikę strategiczną: ciągłe rozprzestrzenianie się zdolności MANPADS w rękach zarówno podmiotów państwowych, jak i niepaństwowych sprawiło, że operacje powietrzne na niskich wysokościach stają się coraz bardziej niebezpieczne, podczas gdy wymagania operacyjne dotyczące mobilności w nocy, operacji specjalnych i bliskiego wsparcia powietrznego sprawiły, że te same operacje na niskich wysokościach stają się coraz bardziej istotne. Te dwa trendy znajdują się w bezpośrednim napięciu, a ciemne flary stanowią jedno z rozwiązań - nie ostateczne, ale istotne z operacyjnego punktu widzenia.

Obraz proliferacji jest surowy. Około 25 krajów produkuje MANPADS komercyjnie, a systemy te rozprzestrzeniły się zarówno poprzez oficjalną pomoc wojskową, jak i kanały czarnorynkowe w praktycznie każdej strefie konfliktu w ciągu ostatnich czterdziestu lat. Co najmniej 72 grupy niepaństwowe posiadały MANPADS w okresie od 1998 do 2018 roku. Same Stany Zjednoczone dostarczyły około 2000 pocisków Stinger afgańskim mudżahedinom podczas wojny sowiecko-afgańskiej - i wydały $100 milionów, próbując odkupić około 300 z nich później. Libijskie SA-7 pojawiły się w Strefie Gazy w 2012 roku. Ukraińskie pociski Igla pojawiły się na syryjskich czarnych rynkach w 2022 roku. Dżin nie wraca do butelki.

W tym kontekście taktyczne znaczenie ukrywania pozycji staje się jasne. W środowisku konfliktu nasyconym MANPADS - tak jak na Ukrainie, w Afganistanie i Iraku - samolot, który z powodzeniem pokonuje jeden MANPADS za pomocą konwencjonalnej flary, ale ostrzega drugiego operatora w sąsiednim budynku o swojej pozycji i wysokości, nie rozwiązał w pełni swojego problemu z przeżywalnością. Ciemna flara, zapobiegając wtórnemu ujawnieniu pozycji, nie jest jedynie środkiem przeciwrakietowym. Jest to środek bezpieczeństwa operacyjnego, który obejmuje całą sytuację taktyczną.

Wyścig zbrojeń trwa. Poszukiwacze pocisków stają się coraz bardziej wyrafinowane, a chemia i aerodynamika flar dostosowują się w odpowiedzi. Potencjalne rozprzestrzenianie się celowników obrazujących w zaawansowanych MANPADS będzie prawdopodobnie napędzać kolejną fazę rozwoju ciemnych flar - warianty aerodynamiczne i napędowe, które dokładniej odwzorowują przestrzenny zasięg i trajektorię samolotu, lub wabiki hybrydowe, które łączą zwodzenie widmowe z naśladowaniem przestrzennym. Równolegle ewoluują laserowe systemy przeciwdziałania podczerwieni - większa moc, szybsza reakcja, mniejsza waga. Pewne jest to, że wymóg operacyjny, który doprowadził do opracowania ciemnych flar - potrzeba ochrony samolotów bez ujawniania ich pozycji - nie zmniejszy się, dopóki MANPADS będą się rozprzestrzeniać, a operacje na niskich wysokościach pozostaną koniecznością wojskową.

Szczera ocena

Ciemne flary są rzeczywistą i operacyjnie istotną technologią wojskową. Nie są one tajne w tym sensie, że są tajne - ich istnienie i ogólne zasady są potwierdzone w otwartej literaturze obronnej, dokumentach patentowych i specyfikacjach producentów. To, co pozostaje niejawne, to specyficzna formuła chemiczna, dokładne dane wyjściowe widma dla obecnych wariantów operacyjnych oraz szczegółowe doktryny użycia określonych sił zbrojnych. Otwarte zapisy są wystarczające, aby zrozumieć, czym są, dlaczego istnieją i co mogą, a czego nie mogą zrobić.

Stanowią one prawdziwe osiągnięcie inżynieryjne: urządzenie pirotechniczne, które spala się wystarczająco gorąco i przy odpowiednich długościach fal, aby pokonać poszukiwacz pocisków na podczerwień, jednocześnie wytwarzając tak mało światła widzialnego, że obserwator na ziemi nic nie widzi. Rozwiązanie to jest eleganckie właśnie dlatego, że wykorzystuje różnicę między tym, co widzą rakiety (spektrum podczerwieni, głównie 3-5 mikrometrów), a tym, co widzą ludzkie oczy (spektrum widzialne, 0,4-0,7 mikrometra). Optymalizacja tego pierwszego przy jednoczesnej minimalizacji tego drugiego jest problemem chemicznym, problemem spójności produkcji i problemem aerodynamicznym - żaden z nich nie jest trywialny, ale wszystkie zostały rozwiązane wystarczająco dobrze, aby można je było wdrożyć operacyjnie.

Nie są one jednak ostateczną odpowiedzią. W przypadku detektorów obrazujących czwartej generacji samo dopasowanie spektralne może nie wystarczyć. Przeciwko dwuzakresowym poszukiwaczom wrażliwym na promieniowanie UV należy utrzymać tłumienie promieniowania UV. Przeciwko środowisku zagrożenia nasyconemu MANPADS wielu generacji, pojedynczy typ flary nie może obejmować każdego wariantu poszukiwacza. Podejście koktajlowe - wiele typów rozmieszczonych w sekwencji - pozostaje normą operacyjną właśnie z tego powodu. Warstwa znajdująca się powyżej warstwy flar - systemy laserowe DIRCM - istnieje, ponieważ flary, jakkolwiek dobre, pozostają skończone i ograniczone przez fizykę.

Nocne niebo nad sporną strefą lądowania zawsze było miejscem, w którym samoloty wojskowe balansowały między przetrwaniem a ukryciem. Ciemne flary zdecydowanie zmieniły tę równowagę w jednym konkretnym wymiarze. Nie zakończyły one rywalizacji między samolotami a pociskami na podczerwień. Ale zmieniły ją w sposób, który ma znaczenie: po raz pierwszy samolot mógł bronić się przed pociskami na podczerwień bez ogłaszania swojej obecności na polu bitwy poniżej.

Zastrzeżenie dotyczące Gen AI

Niektóre treści tej strony zostały wygenerowane i/lub edytowane przy pomocy generatywnej sztucznej inteligencji.

Media

Nocny lot - UH-60 Black Hawk, Departament Wojny USA

325. SFS odpowiada na symulowane działania OPFOR podczas Noble Panther 26-4 - DVIDS

Kluczowe źródła i odniesienia

Wikipedia. Flara (środek zaradczy). Dostępne: https://en.wikipedia.org/wiki/Flare_(countermeasure). (Skład MTV, flary piroforyczne, dyskryminacja spektralna, trajektoria CCM, sygnatury UV, stosunek kolorów, oznaczenia MJU, kompatybilność dozownika).

Wikipedia. Przeciwdziałanie podczerwieni. Dostępne: https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_countermeasure. (Systemy DIRCM, typy poszukiwaczy MANPADS, straty w podczerwieni 80% Desert Storm, ocena podwójnego poszukiwacza IR/UV FIM-92).

Wikipedia. Przenośny system obrony przeciwlotniczej. Dostępne: https://en.wikipedia.org/wiki/Man-portable_air-defense_system. (Generacje MANPADS, technologie poszukiwawcze, poszukiwacz o trzech zakresach widma Verba, poszukiwacze obrazujące FPA, dane dotyczące proliferacji, cytat Colina Powella, co najmniej 72 grupy niepaństwowe 1998-2018).

Elbit Systems Ltd. Strona produktu i broszura SPARC3 / XM216 Spectral Flares. Dostępne: https://www.elbitsystems.com/air-space/airborne-self-protection/chaff-flares/sparc3-xm216. (Niska luminancja, zaciemnienie flary, wysoki współczynnik kolorów, kompatybilność z AN/ALE-40/47, zastosowanie operacyjne IAF).

Dokumenty budżetowe US Air Force / Stratvocate (FY2021 Air Force Ammunition P-1). Dostępne: https://www.stratvocate.com/files/2021/FY21_Air_Force_Ammunition_P_1-p107. (Opis flary widmowej MJU-62/B i dane dotyczące zamówień; platformy kwalifikacyjne MJU-73).

Strefa wojny / Tyler Rogoway. Oto ile kosztują flary wabiące, które samoloty wojskowe wystrzeliwują przez cały czas. Dostępne: https://www.twz.com/31556/here-is-how-much-those-decoy-flares-cost-that-military-aircraft-fire-off-all-the-time. (MJU-68/B $3,000 za sztukę dla F-35; MJU-62/B $290 za sztukę; MJU-7/B $57; doktryna użycia koktajlu).

Federacja Amerykańskich Naukowców. Proliferacja przenośnych przeciwlotniczych zestawów rakietowych (MANPADS). Dostępne: https://programs.fas.org/ssp/asmp/MANPADS.html. (Szacunki dotyczące globalnego rozprzestrzeniania MANPADS; specyfikacje zasięgu i prędkości Stingera; ograniczenia flary wabika na podczerwień przeciwko nowszym poszukiwaczom).

Leonardo / Aerospace Defense Review. Odrodzenie zagrożenia MANPADS i znaczenie zaawansowanego laserowego DIRCM. Dostępne: https://www.aerospacedefensereview.com/cxoinsight/the-resurgence-of-the-manpads-threat-and-importance-of-advanced-laser-dircm-nwid-1298.html. (Zatrudnienie MANPADS na Ukrainie; ograniczenia flar przeciwko nowoczesnym poszukiwaczom; komplementarność DIRCM).

Połączone Centrum Kompetencji Sił Powietrznych. Wojna elektroniczna w Ukrainie. Dostępne: https://www.japcc.org/articles/electronic-warfare-in-ukraine/. (Ukraińskie użycie MANPADS przeciwko rosyjskim samolotom; ciężkie straty rosyjskie od MANPADS w wymuszonej pozycji na niskich wysokościach).

German Marshall Fund of the United States. Zachód musi nadal wspierać Ukrainę za pomocą MANPADS. Dostępne: https://www.gmfus.org/news/west-needs-keep-supporting-ukraine-manpads. (Co najmniej 5 000 MANPADS do Ukrainy w ciągu kilku tygodni od inwazji; dane dotyczące skuteczności operacyjnej).

Patent USA US5136950A. Stabilizowana płomieniem piroforyczna flara wabiąca IR. Dostępne: https://patents.google.com/patent/US5136950A/en. (Chemia flary piroforycznej; dopasowanie emisji IR do spalin silnika odrzutowego; przewaga tłumienia UV; porównanie wielkości płomienia do MTV).

GlobalSecurity.org. Flary - środki przeciwdziałania podczerwieni. Dostępne: https://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/systems/flares.htm. (Opis dwuzakresowego spektralnego CCM; analiza pasma spektralnego; analiza operacyjna flar piroforycznych; rozmieszczenie flar dwuzakresowych w Iraku).

EMSOPEDIA. Flary. Dostępne: https://www.emsopedia.org/entries/flares/. (Strategie wykorzystania flar - uwodzenie, odwracanie uwagi, rozcieńczanie; widmowe vs. aerodynamiczne vs. napędzane typy flar; stosunek kolorów i analiza rozkładu widmowego).

Raporty dotyczące rynku lotniczego i obronnego. MANPAD: Przyszłość nieba ostrzeliwanego z ramienia. Dostępne: https://aviationanddefensemarketreports.com/man-portable-air-defense-systems-the-stingers-legacy-and-the-future-of-shoulder-fired-skies. (Poszukiwacz o trzech zakresach widma Verba; filtr dopasowujący scenę FN-6; dane dotyczące wykupu amerykańskiego Stingera; dane dotyczące obwiedni zaangażowania MANPADS).