Miehittämättömien ilma-alusten käyttömahdollisuudet ilmasta maahan -aseiden tarvitseman maalitiedon hankinnassa ilmatorjunnan suojaamassa ympäristössä

Vuoden 2004 iskukykytutkimus esittää lentotiedustelujärjestelmän hankkimista tukemaan HN-kalustoon perustuvaa ilmasta maahan -järjestelmää. Tässä tutkimustyössä on tutkittu kolmen erilaisen miehittämättömän ilma-aluksen käyttömahdollisuuksia ilmasta maahan -aseiden tarvitseman maalitiedon hankkimisessa. Tutkimuksessa mukana olleet ilmasta maahan -aseet olivat JDAM (Joint Direct Attack Munition), AGM-154 JSOW (Joint Standoff Weapon) ja toistaiseksi epävarman hankintansa vuoksi vähäisemmässä määrin AGM-158 JASSM (Joint Air to Surface Standoff Weapon). Miehittämättömiksi ilmaaluksiksi valittiin Predator-koneen kolme eri kehitysversiota, MQ-1 Predator A, MQ-9 Reaper (Predator B) ja Avenger (Predator C). Tutkimuksen pääasiallinen tutkimusmenetelmä on ollut laadullinen kirjallisuusselvitys julkisia lähteitä käyttäen. Suoritusarvoista johdettuihin päätelmiin on käytetty soveltuvin osin määrällisiä tutkimusmenetelmiä. Lähestymistapa tutkimukseen on ollut hermeneuttinen. Alakysymysten osalta kyseessä on ollut deskriptiivinen tutkimus ja tavoitteena on ollut löytää avainasiat miehittämättömien ilma-alusten käytön kannalta. Tutkimusraportin ensimmäinen luku on johdanto. Toisessa luvussa on selvitetty toimintaympäristön yleiset piirteet ja kolmannessa luvussa ilmasta maahan -aseiden ominaisuudet. Neljäs luku käsittelee tutkimuksessa olleiden miehittämättömien ilma-alusten ominaisuuksia maalitiedon hankkimismahdollisuuksien kannalta. Tutkimustyön johtopäätökset on kirjattu viidenteen lukuun. Tulosten perusteella perinteisten, ilman häiveominaisuuksia rakennettujen miehittämättömien ilma-alusten ei ole mahdollista hankkia kaikkea ilmasta maahan -aseiden tarvitsemaa maalitietoa. Lähialueen ilmatorjunnan vaikutuksen väistämiseksi häiveominaisuudet ja jonkin asteinen tunkeutumiskyky ovat välttämättömät erityisesti pitkän kantaman ilmasta maahan -aseiden tarvitseman maalitiedon hankkimisessa.

Häivemateriaalit ja -rakenteet lentokoneissa

Häiveteknologian osuus sotilaslentokoneiden kehityksessä on kasvanut viime vuosikymmenten aikana merkittävästi, ja tuoreimmat valmistuneet sekä valmisteilla olevat lentokoneet hyödyntävätkin erilaisin keinoin häivetekniikkaa. Häivelentokoneet eivät ole pelkästään enää Yhdysvaltojen yksinoikeus, vaan erilaisia häivelentokoneita on suunnitteilla eripuolilla maailmaa, esimerkiksi Venäjällä ja Kiinassa. Tutkielmassa tarkastellaan tutkavaimennusmateriaaleja ja -rakenteita, niiden fysikaalisia perusteita ja käyttöä sotilaslentokoneissa. Vaimentavat materiaalit ja rakenteet ovat siitä syystä merkittävässä asemassa häivetekniikasta puhuttaessa, koska ne luovat lopullisen eron tutkapoikkipinta-alan näkökulmasta hyvin muotoiltujen lentokoneiden välille. Tutkielman päätutkimuskysymys on, miten materiaaleilla ja rakenteilla voidaan vaikuttaa lentokoneen häiveominaisuuksiin. Alatutkimuskysymykset puolestaan ovat seuraavat: Mitä ovat aktiivinen ja passiivinen häivetekniikka? Miten häivelentokoneessa häiveominaisuudet on toteutettu? Tutkimusmenetelmänä käytetään kvalitatiivista kirjallisuustutkimusta, jonka lähdeaineisto on peräisin julkisista lähteistä (kirjat ja internet-lähteet). Vaimentavat rakenteet tulevat kasvattamaan osuuttaan lentokoneiden häiveominaisuuksista, koska ne mahdollistavat laajalla taajuuskaistalla vaimennuksen ilman, että koneen paino kärsii samanaikaisesti. Vaimentavien materiaalien käyttö puolestaan on vähentymässä, koska teknologian kehityksen myötä lentokoneiden rungon liitoksista on tullut lähes aukottomia, mikä vähentää tutkasäteiden heijastuksia. Tästä seuraa se, että vaimentavilla materiaaleilla ei tarvitse enää torjua väljästä kokoamisesta aiheutuneita heijastuksia, jotka kasvattavat kohteen tutkapoikkipinta-alaa. Uusia innovaatioita häivetekniikan alueella on syntynyt teknisen kehityksen myötä, esimerkiksi älykkäät materiaalit, nanoputket ja plasma stealth. Näiden vaikutukset lentokoneiden häiveominaisuuksiin tulevat selviämään vasta tulevaisuudessa, koska niiden julkiset sovellukset ovat vielä vähäiset. Häiveominaisuuksilla saavutettu hyöty joudutaan punnitsemaan koneen huoltoihin kuluvan ajan suhteen, koska etenkin tutkavaimennusmateriaalit tarvitsevat paljon huoltoa, jotta niiden vaimentavat ominaisuudet säilyisivät. Uusimmissa häivelentokoneissa tutkavaimennusmateriaalien määrää onkin juuri tästä syystä pyritty minimoimaan. Tutkavaimennusrakenteet eivät altistu vaimentavien materiaalien tavoin kulumiselle, jolloin ne eivät tarvitse yhtä paljon huoltoa.

Ilmataisteluhävittäjien IRST - järjestelmät

Ilmataisteluhävittäjien häiveominaisuudet ja mikroaaltotaajuusalueen elektronisen sodankäynnin keinot ovat kehittyneet voimakkaasti. Sen seurauksena on noussut tarve muille sensoreille mikroaaltotutkan rinnalle. IRST-järjestelmät, joita tässä tutkielmassa tarkastellaan, ovat olleet yksi ratkaisu. Tutkielman tavoite on selvittää, mikä on IRST-järjestelmä, mihin ilmataisteluhävittäjiin ja minkälaisia järjestelmiä on asennettu. Tutkielma on toteutettu kirjallisuustutkimuksena analysoimalla julkisista lähteistä kerättyä aineistoa. Järjestelmän määrittelyssä ja teknisessä tarkastelussa käytettiin kirjallisuuslähteitä. Yksittäisten järjestelmien ja asennuslavettien tarkastelussa käytettiin sähköisiä lähteitä. IRST-järjestelmät ovat passiivisia infrapunasensoreita, jotka kykenevät havaitsemaan, seuraamaan ja osoittamaan asejärjestelmille maaleja pitkiltä etäisyyksiltä. Järjestelmät muodostavat automaattisesti maalista kolmiulotteisen sijainnin aselavettiin ja maapalloon nähden. IRST-järjestelmissä on ilmataistelututkien tavoin monia toimintamoodeja ja niiden tieto pystytään yhdistämään muiden sensoreiden tietoihin tilannekuvan muodostamiseksi. IRST-järjestelmiä on asennettu hävittäjiin 1960-luvulta lähtien. Niitä on pääosin asennettu venäläiseen kalustoon, mutta erityisesti viime aikoina myös eurooppalaiseen ja amerikkalaiseen kalustoon. Niiden tarkkuus ja havainnointietäisyys on kasvanut huomattavasti ja ne ovat nykyään joiltain osin jopa ilmataistelututkien veroisia. Perinteistä ilmataistelututkaa vastaan suunnitellut vastatoimet eivät toimi IRST-järjestelmiä vastaan ja ne mahdollistavat tilannekuvan luomisen passiivisesti. IRST-järjestelmät tulevat olemaan tulevaisuudessa osa ilmataisteluhävittäjien sensorikokonaisuutta ja Ilmavoimien tulevassa

Häiveominaisuuksien vaikutus IRST-Järjestelmän seurantaetäisyyteen

Nykyaikaisen häivehävittäjän tutka-alueen häiveominaisuudet ovat niin kehittyneitä, että IRST-järjestelmällä voidaan tietyissä olosuhteissa saavuttaa suurempi seurantaetäisyys häivehävittäjään, kuin nykyaikaisella ilmataistelututkalla. IRST-järjestelmällä tarkoitetaan infrapuna-alueella toimivaa tutkan kaltaista, mutta passiivista järjestelmää. Järjestelmän passiivisuus luo edellytykset yllättää ja kaapata aloite ilmataistelussa, ja siten saavuttaa taktinen etulyöntiasema. Tutkimuksen tavoitteena onkin selvittää tätä taustaa vasten, miten puolustuksellisessa ilmasotatilanteessa tulee IRST-järjestelmää hyväksi käyttäen lähestyä hyökkäävää häivehävittäjää, joka on varustettu infrapuna-alueen häiveominaisuuksilla. Lisäksi tutkimuksen tavoitteena on kartoittaa olemassa olevia infrapuna-alueen häivekeinoja. Tavoitteeseen päästään selvittämällä ensin yleisellä tasolla, millaisia infrapuna-alueen häiveominaisuuksia on käytössä nykyaikaisissa häivehävittäjissä. Lisäksi selvitetään, millainen kyky nykyaikaisella hävittäjän IRST-järjestelmällä on havaita infrapuna-alueen häiveominaisuuksilla varustettu häivehävittäjä, ja miten ilmakehän olosuhteet siihen vaikuttavat. Taktinen näkökulma luodaan pohtimalla IRST-järjestelmän käyttöä hyökkäyksellisyyttä, aloitteellisuutta ja aktiivisuutta painottaen tekniikan määrittämissä rajoissa. Aineistoa analysoidaan deduktiivisen päättelyn avulla. Tutkimuksessa havaittiin, että IRST-järjestelmän suurin ongelma taktiikan näkökulmasta on infrapunasäteilyn vaimentuminen voimakkaasti sen kulkiessa ilmakehän sääilmiöiden läpi. Tämä infrapunasäteilyn ominaisuus rajoittaa järjestelmän käyttökelpoisuutta, ja määrittää tehokkaalle toiminnalle rajoituksia. Tutkan kanssa vertailukelpoisia seurantaetäisyyksiä voidaan saavuttaa vain suhteellisen kuivassa ja kirkkaassa ilmamassassa. Häivehävittäjälle on edullista toimia korkealla suurella nopeudella, jolloin se tuottaa paljon lämpöenergiaa. Lisäksi suuri lentokorkeus tarkoittaa ohutta, kylmää ja kuivaa ilmamassaa, jossa infrapunasäteilyn kulkuun vaikuttavia tekijöitä on vähän. Tämä luo edellytykset IRST-järjestelmän tehokkaalle käytölle. IRST-järjestelmällä saavutetaan suurin seurantaetäisyys häivehävittäjästä takasektorista sen edetessä korkealla yliääninopeudella. Seurantaetäisyys voi olla jopa satojen kilometrien luokkaa. Kyseinen tilanne ei kuitenkaan ole taktisessa mielessä edullinen, sillä takasektorista ei kyetä, varsinkaan suurilta etäisyyksiltä, vaikuttamaan kohteeseen. Infrapuna-alueen häiveominaisuudet ovat tehokkaimpia etusektoriin, joten myös kohteen havaitseminen IRST-järjestelmällä suoraan edestä on ongelmallista. Etuviistosta on mahdollista saavuttaa suurempiseurantaetäisyys, sillä tällöin nähtävissä on enemmän moottorin tuottamaa kuumaa suihkuvirtausta. Lisäksi etuviistosta on mahdollista liikehtiä kohteen lähelle siten, että asejärjestelmillä on mahdollista saada aikaan vaikutusta.