Bagaimana Stealth Aircraft Berfungsi?

3,047

Jika kita ingin terjemahkaan perkataan stealth ke bahasa Melayu, beberapa cadangan perkataan akan disenaraikan seperti senyap, diam-diam, secara rahsia atau tidak dapat dikesan. Untuk rencana kali ini, saya ingin menjelaskan sedikit sebanyak mengenai teknologi stealth yang digunapakai, khususnya kepada pesawat pejuang dalam dunia ketenteraan.

Berbalik kepada zaman perang dunia pertama, pihak Jerman sememangnya mendapat idea untuk menjadikan kapal terbang miliknya tidak dapat dikesan dengan mata kasar. Pada zaman tersebut, teknologi radar masih lagi berada di dalam fasa perancangan dan idea sahaja, jadi, apa yang perlu dilakukan oleh pihak tentera Jerman ini adalah untuk mengelakkan diri mereka daripada dikesan oleh pandangan mata musuh yang berada di bawah, dan juga daripada kapal terbang lain.

Pihak Jerman menggunakan satu bahan yang dinamakan Cellulose acetate, atau ringkasnya, Cellon. Cellon merupakan satu bahan yang lutsinar (transparent) dan telah mula digunakan sejak tahun 1865 lagi, untuk industri pembuatan lapisan asas filem dalam fotografi, bingkai cermin mata dan juga komponen dalam salutan (coating).

fokker2
Fokker Monoplane Menggunakan Cellon – WikiCommons

Dalam satu artikel yang dipetik daripada laman web Military History Now, beberapa model kapal terbang melalui fasa percubaan untuk bahagian kanvasnya digantikan dengan cellon. Antara kapal terbang yang pernah menggunakan cellon termasuklah pesawat Fokker (tiada niat untuk mencarut :-)) III Eindecker Monoplane, kapal terbang pengebom seperti Linke-Hofman R.I Prototype Heavy Bomber, dan juga Albatross Scout plane.

Masalah muncul apabila di waktu siang, bahan cellon ini memantulkan cahaya, dan menjadikannya lebih mudah untuk dilihat berbanding dengan penggunaan kapal terbang biasa. Bahan cellon ini juga tidak mempunyai ketahanan dan durabiliti yang tinggi, di mana cellon ini akan mudah musnah apabila terkena sinaran ultraviolet matahari dan juga tidak mempunyai ketahanan daripada segi suhu yang berubah-ubah mengikut kepada altitud penerbangan sesebuah pesawat. Akhirnya, projek ini tidak diteruskan.

Pada tahun 1930-an, penciptaan radar mula mendapat perhatian tentang kepentingannya dalam sektor pertahanan. Penggunaan radar ini kali pertama digunakan oleh US Naval Research Laboratory pada tahun 1922 di mana mereka berjaya mengesan kedudukan sebuah kapal yang menyeberangi Sungai Potomac.

Teknologi radar ini mengubah lanskap pembinaan pesawat secara menyeluruh, di mana alat ini merupakan salah satu perkara yang perlu diatasi bagi mengelak sesebuah pesawat itu daripada dikesan. Saya tidak ingin mengulas mengenai sistem radar secara mendalam, akan tetapi, saya akan menerangkan kepada anda, bagaimanakah radar berfungsi untuk mengesan pesawat di zaman moden ini secara asas (tidak termasuk dengan longer wavelength radar dan Over-the-horizon radar).

radar-detection
Konsep asas Radar – Whistler

Radar ini merupakan satu akronim bagi perkataan RAdio Detecting And Ranging dan caranya berfungsi adalah dengan pembinaan sebuah transmiter. Transmiter ini akan menghantar gelombang berbentuk elektromagnetik dan gelombang mikro (microwave) ke satu lokasi yang khas. Gelombang ini akan bergerak menerusi udara sehinggalah gelombang ini tiba dan bersentuhan dengan objek, dalam konteks ini adalah sebuah pesawat. 

Gelombang yang terkena pada pesawat ini akan dipantulkan semula ke receiver, dan daripada situlah sesebuah pesawat dapat dikesan. Gelombang elektromagnetik ini bergerak pada kelajuan yang seragam. Masa yang diperlukan untuk gelombang tersebut terpantul dan tiba semula ke arah receiver merupakan satu lagi informasi yang penting. Jadi, menggunakan formula fizik yang asas, iaitu kelajuan darab masa bersamaan dengan displacement. Sistem radar ini akan mendapat tahu jarak sesebuah pesawat itu, relatif kepada radar. Maka, daripada situlah lokasi sesebuah pesawat itu dapat dikesan.

large
Formula Asas Fizik – BBC

Dalam kemajuan teknologi, sistem perisian dan komputer mampu untuk mengesan kelajuan sesebuah pesawat itu. Jika lokasi dan kelajuan sesebuah pesawat itu dapat ditentukan, apa-apa tindakan boleh diambil menerusi maklumat yang dianalisis. Jadi, di sini anda sudah mendapat tahu mengenai apakah perkara pertama yang perlu diatasi untuk menjadikan sesebuah pesawat itu bersifat stealth.

Mosquito_PR34_Silh
De Havilland DH .98 Mosquito Milik British – WikiMedia

Jadi sekarang, daripada tahun 1930-an ini, kita ke zaman seterusnya, iaitu zaman Perang Dunia yang Ke-2. Bagi pihak British, sebuah pesawat yang bernama De Havilland DH .98 Mosquito yang dibina pada tahun 1941 pada asalnya tidaklah bertujuan untuk menjadi pesawat stealth, tetapi, rekaannya struktur pesawat ini yang kebanyakkannya menggunakan bahan seperti plywood merupakan salah satu perkembangan yang besar.

Hal ini adalah kerana penggunaan plywood ini menyebabkan gelombang elektromagnetik diserap. Hal ini membuatkan mana-mana sistem radar mempunyai tahap pengesanan yang lebih rendah berbanding dengan pesawat lain. Konsep penggunaan bahan yang boleh menyerap gelombang elektromagnetik inilah yang akan merevolusikan pembinaan pesawat stealth moden.

Ho229
Pesawat Horten Ho-229 Milik Jerman – Military History

Bagi pihak Jerman, mereka mulai membina sebuah pesawat yang sememangnya dibina khas untuk mengelakkan diri daripada dikesan oleh radar. Pesawat yang dimaksudkan itu adalah Horten Ho-229 atau dikenali sebagai Gotha Go-229. Pesawat ini mempunyai satu rekaan yang amat unik, iaitu seperti:

– Bentuk pesawat ini yang leper dan tiada sayap vertikal (vertical fins)

– Penggunaan panel pesawat yang daripada kayu dan dilekatkan oleh gam

Pesawat ini kali pertama berlepas pada bulan Mac 1944 dan ujian ke atas pesawat ini menunjukkan keupayaannya yang amat hebat. Luftwaffe yang kagum terhadap pesawat ini terus mengarahkan pembinaannya untuk mereka, iaitu sebanyak 40 buah pesawat. Akan tetapi, hanya 3 daripadanya berjaya dibina kerana selepas itu, Jerman telah ditewaskan dalam peperangan.

Apa yang menarik perhatian di sini adalah perebutan di antara askar Amerika Syarikat dan Soviet untuk mengambil prototaip pesawat ini. Hanya satu rangka pesawat ini berjaya diambil dan dibawa pulang ke Amerika Syarikat. Rangka ini dikatakan menjadi asas dan rujukan untuk pesawat B-2 Stealth Bomber.

Seperti biasa, Amerika Syarikat yang tidak ingin kalah (daripada segi idea teknologi ketenteraan) mengatakan bahawa pesawat Ho-229 ini sebenarnya bukan direka oleh pihak Jerman untuk kegunaan stealth, tetapi lebih kepada penggunaan untuk mendapatkan kesan aerodinamik pesawat yang paling optimum. Tak mengapa, kita layankan sahaja.

Pada tahun 1978, dua lagi sistem dan teknologi pengesanan pesawat dicipta, iaitu yang pertama adalah teknologi pengimejan inframerah yang dibina oleh Raytheon Research and Development di mana pengesan inframerah ini menggunakan pengesan yang bersifar ferroelektrik, mengambil kesempatan atas satu kompaun yang bernama Barium strontium titanate. Setahun kemudian, syarikat Raytheon menunjukkan keupayaan pengimejan ini dalm dunia ketenteraan.

flir-thermal-example
Pengimejan Termal VS FLIR – Security Sales and Integration

Satu lagi sistem yang dicipta dipanggil sebagai FLIR, iaitu satu alat pengesan haba dalam sesuatu objek, berbeza dengan pengimejan inframerah yang mengesan visible light. Jadi, kombinasi diantara Radar, inframerah, FLIR dan sedikit faktor pengesanan pesawat secara visual perlu dicari kaedah dan cara yang dapat menewaskannya. Dalam artikel ini, saya akan menumpukan bagaimana pesawat stealth ini mampu menjadikan radar dan inframerah/FLIR tidak dapat mengesan mereka.

Daripada pesawat moden stealth pertama yang dicipta iaitu F-117A Nighthawk, diikuti dengan Northrop B-2 Spirit, F-22 Raptor, F-35 Lightning, Sukhoi T-50 dan J-31, mari kita lihat, apakah persamaan konsep yang perlu ada untuk sesebuah pesawat ini dikategorikan sebagai pesawat stealth. Ingin saya katakan di sini bahawa walaupun perkembangan teknologi pesawt ini semakin rancak, tetapi setakat ini, tiada satu pun pesawat yang betul-betul bersifat stealth 100 peratus.

BENTUK PESAWAT

Salah satu perkara yang penting untuk sesebuah pesawat supaya tidak dapat dikesan oleh radar adalah rekabentuk pesawat itu sendiri. Jika anda lihat beberapa model pertama pesawat stealth ini, khususnya untuk F-117A Nighthawk dan B-2 Spirit, anda akan dapati bentuk pesawat ini amat pelik, dan bersifat unorthodox jika nak dibandingkan dengan pesawat-pesawat yang wujud pada zaman tersebut.

f-117_02-front
Pesawat F117A Nighthawk – Military Factory

Anda akan dapati terdapat banyak kawasan di mana permukaannya rata dan berada pada sudut yang tertentu. Sebenarnya, rekabentuk sebegini adalah bertujuan untuk memantulkan semula gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh transmiter radar ke arah yang lain. Justeru, gelombang yang terpantul itu tidak berjaya dikesan oleh receiver sesebuah sistem radar itu sendiri. Keadaan permukaan yang rata ini menjadikan kita boleh mengagak ke manakah gelombang itu akan dipantulkan.

Untuk pesawat B-2, terdapat juga beberapa kawasan yang masih boleh terkena gelombang elektromagnetik, dan isyarat itu diterima semula oleh receiver, namun, disebabkan sedikit sahaja gelombang yang berjaya dipantulkan, maka, isyarat yang diterima itu amat lemah dan mungkin boleh menipu operator sesebuah radar untuk memikirkan gelombang itu kemungkinan datang daripada objek lain.

ad
Pesawat B2 Spirit dan bentuknya – Edited from National Interest by Ilzanno Sharky

Hal ini sudah tentu jauh berbeza dengan mana-mana kapal terbang komersial, di mana rekabentuk pesawat ini sendiri bersifat rounded. Hal ini adalah untuk memastikan pantulan gelombang itu dapat diterima semula oleh receiver memandangkan pengesanan pesawat komersial ini amat penting kepada kru penerbangan yang mana mereka memerlukan pesawat mereka untuk dilihat dan dikesan oleh pegawai trafik udara supaya mereka boleh memberikan arahan dan mengelakkan pertembungan dengan pesawat lain.

d
Banyak Struktur Berbentuk Piramid – Military Factory

Jika kita lihat pada pesawat F117A Nighthawk, kita akan mendapati bahawa banyak daripada arah mana sekalipun anda melihat, pasti anda akan dapat bentuk geometri pesawat ini yang berbentuk piramid. Tapi mengapa? Ingin saya jelaskan di sini bahawa bentuk ini tiada kaitan dengan dakyah Iluminati atau Freemason, sebaliknya satu penciptaan yang genius untuk memerangkap gelombang elektromagnetik. Apa yang dimaksudkan di sini adalah coating yang berada di badan pesawat stealth ini mempunyai jutaan piramid yang kecil, untuk memerangkap pantulan gelombang elektromagnetik.

Capture1
Micropyramid yang berada di atas badan pesawat stealth

Namun, terdapat satu kelemahan yang nyata untuk rekabentuk ini, iaitu ia akan menyebabkan pesawat ini berada dalam keadaan yang tidak stabil (jet pejuang memang dibina untuk terbang dengan tidak stabil) dan untuk membolehkan juruterbang pesawat menerbangkannya dengan selamat, daripada sinilah sistem komputer mula mengambil alih setiap pergerakkan yang terdapat pada kawalan pesawat itu sendiri.

6kln4saul2i31
Konsep Radar Cross Section dan Perbandingannya – Air Force Mag

Untuk pesawat yang baru, seperti F35, anda akan dapati terdapat beberapa struktur yang berbentuk sedikit rounded, tetapi, mereka berjaya mencari dan meletakkan struktur ini supaya agak tersorok daripada dikesan oleh radar. Hal ini adalah kerana pada zaman moden, kebanyakkan rekabentuk pesawat ini adalah berdasarkan ribuan simulasi yang diuji diatasnya. Jadi, kebanyakkan konsep mengurangkan Radar Cross Section (RCS) ini adalah setelah mereka menjalankan ujian rekabentuk dalam keadaan simulasi terlebih dahulu.

COATING MATERIAL

q

Jika mengikut sejarah, mereka menggunakan plywood sebagai satu jenis bahan yang dapat menyerap gelombang radar, dan untuk pesawat moden pula, bahan yang digunakan berupa cat yang mengandungi bebola besi. Konsepnya sebegini, apabila bebola ini terkena dengan gelombang elektromagnetik, jutaan bebola bersaiz mikroskopik ini akan mula bergetar, dan menukarkan tenaga yang dimiliki oleh gelombang elektromagnetik kepada tenaga haba.

Jadi, prinsip keabadian tenaga iaitu hukum pertama termodinamik diaplikasikan. Tenaga yang terkandung di dalam gelombang elektromagnetik ini akan bertukar kepada tenaga haba, dan hanya sedikit sahaja daripadanya akan dipantulkan semula dan dapat dikesan oleh receiver sistem radar.

Juga, seperti yang diterangkan di atas, bentuk geometri micropyramid dan susunan bahan penyerap radar ini menjadikan gelombang tersebut dipantulkan beberapa kali, dan akhirnya, gelombang tersebut terlalu lemah untuk tida semula ke receiver atau langsung tidak dipantulkan ke receiver.

a
Carbon Nanotubes yang digunakan dalam pesawat F35 – Science Direct

Untuk pesawat yang terbaru, iaitu F35, ada sumber menyatakan bahawa bahan coating yang digunakan adalah nanotubes, yang dikatakan dapat menyerap terus gelombang elektromagnetik. Walau bagaimanapun, ini hanyalah teori semata-mata kerana pesawat-pesawat yang baru ini tidak kita ketahui dengan pasti apakah bahan yang digunakan olehnya.

TENAGA HABA YANG DIHASILKAN OLEH ENJIN PESAWAT

Sekiranya anda pernah melihat pengimejan thermal, anda akan dapati mana-mana objek yang mempunyai haba akan dapat dikesan oleh kedua-dua pengimejan, iaitu inframerah dan FLIR. Apa-apa kenderaan yang bergerak, terutama pada kelajuan yang amat tinggi akan menghasilkan haba, tak kira daripada pembakaran jet fuel kepada pergeseran badan pesawat dengan molekul udara. Apakah penyelesaiannya?

maxresdefault
Pengimejan FLIR pada pesawat F35 – Youtube FLIR System Inc

Satu, mereka meletakkan kedudukan enjin dan ekzosnya di atas. Hal ini adalah untuk mengelakkan pesawat ini daripada dikesan oleh mana-mana pengesan haba yang terletak di bawah. Dalam pesawat F-22, enjin pesawat ini diletakkan di ‘dalam’ badan jet pejuang ini dengan tujuan yang sama.

Kedua, rekabentuk enjin pesawat ini mempunyai satu fungsi di mana udara panas yang dikeluarkan daripada ekzos pesawat ini akan bercampur dengan udara sejuk terlebih dahulu. Hal ini membolehkan sedikit sebanyak haba yang terhasil itu tidaklah begitu ketara dan dapat dikesan oleh sistem inframerah dan FLIR dengan mudah.

5787bb6a4321f136158b82bf
Gambar pesawat F22 oleh IRST System – Business Insider

Tetapi, mengikut kepada satu laman web yang bernama Business Insider, menerusi satu artikel yang ditulis pada tahun 2016, sebuah helikopter EC135 milik National Police Air Service mengambil gambar pesawat F22 Raptor milik Tentera Udara Amerika Syarikat (USAF) yang diletakkan di RAF Fairford bagi tujuan persembahan udara.

Apa yang menarik perhatian adalah walaupun pengeluar pesawat ini, Lockheed Martin mengatakan ‘kehebatan’ pesawat ini yang dikatakan mampu tidak dapat dikesan oleh pengimejan termal, namun, pesawat ini kelihatan sepenuhnya oleh sistem infra-red search and track (IRST). Jadi, adakah ini bermaksud sebenarnya, dan sejujurnya, pesawat-pesawat stealth ini masih lagi tidak mampu menewaskan sistem pengimejan IR dan FLIR?

Atau, adakah sistem FLIR dan IR ini telah diusahakan dan diperkembangkan teknologinya sehingga menyebabkan apa-apa usaha untuk mengelakkan diri daripada dikesan oleh alat ini mustahil? Namun, secara jujurnya, pada pendapat saya, by the time anda mampu melihat pesawat ini di dalam sistem pengimejan FLIR atau inframerah, kebarangkaliannya amat tinggi bahawa sekiranya anda seorang musuh, anda sudahpun bergelar arwah kerana pesawat-pesawat ini mampu melepaskan tembakan daripada jarak jauh dan sudahpun dapat mengesan kedudukan anda sebelum anda dapat mengesan kedudukan mereka.

Apapun, kemajuan daripada segi teknologi pembinaan pesawat stealth ini masih lagi sedang dipergiatkan. Setiap perkembangan sesuatu peralatan tentera pasti akan mendapat satu ‘tentangan’ daripada mana-mana syarikat yang mengeluarkan teknologi countermeasure kepada mereka.

Strategi ini sebenarnya mungkin hanyalah satu taktik marketing yang sudah lama digunakan oleh mereka yang berada di dalam industri persenjataan, iaitu jual satu pistol, kemudian, perkembangkan teknologi baju kalis peluru, kemudian diikuti dengan penciptaan satu lagi pistol yang boleh menembusi baju kalis peluru, dan seterusnya mencipta satu lagi baju kalis peluru yang tahan dengan pistol yang baru, dan keadaan ini diteruskan sehingga kini, mendapatkan sebanyak mungkin wang.

AMARAN:

Sekiranya anda mempunyai apa-apa pembetulan maklumat, saya mohon untuk diletakkan di ruangan komen mahupun DM kami secara peribadi. Mana-mana komen yang berunsurkan carutan, biadab, boleh menimbulkan pergaduhan serta tiada nilai sensitiviti dan menghormati satu sama lain akan dipadam serta-merta, terima kasih.

RUJUKAN:

  1. How Stuff Works? Stealth Fighter https://science.howstuffworks.com/question69.htm
  2. Teknologi RADAR – https://pishop.co.za/blog/my-tutorial-post/rfid-rc-522-on-the-raspberry-pi-3/
  3. Pesawat F35 – https://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/f-35-design.htm
  4. Teknologi Radar Russia Menewaskan Pesawat F35? https://nationalinterest.org/blog/the-buzz/did-russias-new-radar-just-make-americas-lethal-stealth-16936
  5. Business Insider – F22 easily spotted by EC135 IRST System https://www.businessinsider.com/f-22-raptor-thermal-camera-2016-7?IR=T

Komen yang ditutup, tetapi jejak balik dan ping balik terbuka.