בקטנה: מטוס הקרב של הדור החמישי, ה-F-35, הוא אחד מהמתוחכמים והיקרים שפותחו מעולם. בשנים האחרונות, פורסמו לא מעט ידיעות ומאמרים ביקורתיים על כך שביצועי המטוס שאינם עומדים לכאורה בדרישות, ביחס להשקעה העצומה בפיתוחו (בכסף ובזמן). בסדרת כתבות זו, ננסה לסקור את הידוע לנו על ה-F-35 ולעשות לכם סדר בנושא. בכתבה זו, השנייה בסדרה, נמשיך ונסקור את התפתחות טכנולוגיות מטוסי הקרב מראשית שנות ה-70 ועד שנות ה-2000 ונראה כיצד הן מובילות לפיתוח מטוס הקרב של הדור הבא.
מהפכת המחשוב והמידע
בסוף שנות ה-60 ותחילת שנות ה-70, החל פיתוח דור מטוסי הקרב שהתבססו יותר ויותר על טכנולוגיות מחשוב, תוכנה ותקשורת נתונים. בתקופה זו, תוכננו דגמי מטוסי קרב שרובם נמצאים בשירות עד ימינו: ה-F-15 וה-F-16 בארה"ב, המיראז' 2000 בצרפת, הטורנדו בפיתוח משותף של בריטניה, מערב גרמניה ואיטליה, המיג 29 והסוחוי 27 בבריה"מ, ועוד. בעולם המערבי, הפיתוח שנעשה הושפע בעיקר מן הניסיון האמריקני במלחמת וייטנאם וגם מן הלקחים של חיל האוויר הישראלי ממלחמות ששת הימים, ההתשה ויום הכיפורים. בכתבה זו נסקור את הפיתוח של המערכות הכוללות מחשוב ועיבוד נתונים וכיצד הללו תרמו לעיצוב טקטיקת הפעולה.
ערוצי תקשורת נתונים ומחשבים מוטסים
בשנות ה-50 וה-60, כמעט כל מערכות המטוס היו עצמאיות ומנותקות מאחרות. לדוגמה, למכ"ם היה צג נפרד, מערכת הניווט חוברה למחוונים משלה ולמכשירי הקשר השונים היו לוחות הפעלה עצמאיים. אם נדרש היה להעביר אותות או מידע כלשהו בין מערכות, הדבר נעשה על-ידי מתח חשמלי משתנה, חיוויים בדידים הפועלים באמצעות ממסרים או בשיטות אלקטרוניות אחרות שלא נפרט כאן ונכללות תחת ההגדרה "אותות אנלוגיים". האחריות לשלב את המידע מכל מערכת ולהשתמש בו בדרך הנכונה הייתה של צוות המטוס. בשנות ה-70, החל לראשונה השימוש בתקשורת נתונים בין מערכות במטוס, באמצעות רשת תקשורת על-פי שיטה שנקראה Digital Time Division Command/Response Multiplex Data Bus, וידועה יותר במספר התקן הצבאי שניתן לה: MIL Standard 1553 או פשוט בשם המקוצר Mux Bus. הכנסת טכנולוגיה זו הייתה הכרחית עם תחכומן ועלייה במספרן של המערכות השונות, המשתמשות בנתונים רבים ושחלק גדול מהן כבר הכיל מעבדים ורכיבים מתוכנתים. המטוס הראשון בו נעשה שימוש בתקשורת זו היה ה-F-16, שהיה בשלבי הפיתוח האחרונים באותה עת, ואחריו הוכנסה לשימוש במסוק התקיפה החדש, ה-AH-64 אפאצ'י ([1], פרק 1).
בימינו, ה-Mux Bus נראה מיושן למדי: קצב העברת הנתונים הכולל שלו הוא 1Mbit/sec (וזאת בין כל המכשירים המחוברים אליו. לשם השוואה, קוו אתרנט רגיל המחובר למחשב ביתי הוא בעל קצב תקשורת של פי אלף מזה), ובנוסף, הוא מוגבל ל-30 הודעות של 512 ביט בשידור בכל כיוון, מתחנה אחת לאחרת. אבל, עבור מערכות המטוס, אשר מעבירות ביניהן אוסף נתונים מוגדר בתדירות, כיוון ומבנה ידוע (המכונה פרוטוקול) השימוש בו עונה על הצרכים עד ימינו. בנוסף, מעט מאוחר יותר הוכנסו לשימוש שיטות תקשורת דיגיטליות נוספות, חלקן מתחום התעופה האזרחית (כמו השיטה המכונה ARINC 429). השימוש בשיטות אלו איפשר להפיץ נתונים מכל חיישני המטוס לכל מערכת ולהציגם במרוכז לצוות, כמו גם להשתמש בהם בחישובים שונים לצורך ניווט, תצוגה, הפעלת חימוש ועוד. בנוסף, כך הצטמצמה מורכבות החיווט החשמלי במטוס כיוון שכמות המידע שהועבר באמצעות אותות אנלוגיים וחשמליים אחרים צומצם.
תצוגות מתקדמות: תצוגה עילית, תצוגת קסדה וצגים רב תכליתיים
אחד הלקחים החשובים מתקופת מלחמות סוף שנות ה-60 וראשית שנות ה-70 ומתפעול המטוסים שהשתתפו בהן, היה חשיבות קיום שדה הראייה הרחב בעת קרב אוויר והיכולת של הטייס להביט אל מחוץ לתא באופן מתמשך במהלכו וכן בעת ביצוע פעולות קריטיות בשדה הקרב, כגון שיגור חימוש נגד מטרות קרקעיות או התחמקות מאויב על-ידי אמצעי נגד. לקח זה יושם בתכנון מטוסי שנות ה-70 כגון F-15, F-14 ובמיוחד F-16, בו עוצבו מבנה תא הטייס והחופה כך שיעניקו שדה ראייה היקפי רחב ככל הניתן. ניתן להתרשם מהסרטון הבא שצולם מתא הטייס של F-16.
בנוסף, כדי לאפשר לטייס גם להביט אל הסביבה באופן מתמשך וגם להציג לו את נתוני הטיסה ומערכות המטוס החיוניים, פותחו שתי שיטות תצוגה: תצוגה עילית, המכונה HUD - Head Up Display ותצוגת קסדה, המכונה HMD - Head Mounted Display.
בתצוגה עילית ([1], פרק 4) נעשה שילוב של אור המוקרן מיחידת תצוגה עם אור המגיע מהסביבה ([1], ציור 4.4). מחשב ה-HUD מייצר את התצוגה בהתאם לנתוני הטיסה, כמו: גובה, שיעור נסיקה, זוויות המטוס ביחס לצפון (Heading) וביחס לקרקע (Roll, Pitch), נתוני מהירות, דלק, חימוש והתרעות שונות. הנתונים הנדרשים לבניית התצוגה משודרים אליו מהמערכות השונות במטוס או מהמחשב המרכזי דרך ערוץ תקשורת הנתונים. האור המוקרן מיחידת התצוגה נופל על המשטח הנקרא Combiner (משלב) העשוי מחומר שקוף חלקית. הודות לתכונה זו, חלק ניכר מן האור המוקרן עליו מוחזר לעיני הטייס, אך בנוסף גם אור המגיע מבחוץ (כלומר מן הסביבה) עובר דרך ה-Combiner וכך תצוגת ה-HUD נראית על גבי הסביבה.
לפי חוקי האופטיקה, כדי שניתן יהיה להביט דרך ה-Combiner ולראות את הסביבה יחד עם התצוגה, מבלי להידרש לשנות את מיקוד העין כדי לעבור ביניהם, האור המוקרן מיחידת התצוגה נשלח ממנה בקרניים מקבילות – כאילו הגיע מן ה"אינסוף". באופטיקה גיאומטרית, המושג אינסוף מייצג מקור אור שמרחקו מן העדשה גדול מאוד ביחס לגודל העדשה, כך שכל הקרניים ממנו מגיעות לעדשה במקביל, כמו במקרה של מבט אל מטוס אחר או מטרה קרקעית דרך ה-Combiner. בסרטון הבא ניתן להתרשם מהמראה דרך ה-HUD בזמן טיסה ב-F-16.
שיטת תצוגה מתקדמת אף יותר היא תצוגת הקסדה שבדגמים מסוימים משמשת רק להצגת כוונת למערכות הנשק ולכן מכונה לעתים "כוונת קסדה" ([1], פרק 5), [2]. לטכנולוגיה זו שתי מטרות חיוניות: לאפשר לטייס לראות תצוגה המשקפת נתונים המתאימים לכיוון אליו הוא מפנה את ראשו (כמו הכיוון ליעד או למטרה), ובנוסף לאפשר לו להשתמש בקסדה לצורך הכוונת חימוש, כמו טיל אוויר-אוויר. לשם כך, המחשב המרכזי צריך לדעת את כיוון ההסתכלות של הטייס, לכן מתקינים על הקסדה אחד משני סוגי חיישנים: אלקטרו-מגנטיים או אופטיים (בדרך כלל נורות זעירות). בתא הטייס מותקנים בהתאם מקלטים זעירים לשינויי שדה מגנטי (עבור חיישנים אלקטרו-מגנטיים) או מצלמות זעירות המותאמות לאורך גל הנפלט ע"י נורות הקסדה (לחיישנים אופטיים) הקולטים את כיוון ההסתכלות בשתי זוויות, אופקית ואנכית. מחשב תצוגת הקסדה מעבד את נתוני כלל החיישנים ומחשב את כיוון המבט בפועל ואז משדר אותו למערכות נוספות.
תצוגת הקסדה פותחה לראשונה בארה"ב באמצע שנות ה-70 מתוך כוונה שתשמש לנעילת טילי אוויר-אוויר מונחי חום על המטרה טרם שיגורם, אולם הפיתוח הופסק כיוון שבאותה עת לא היו קיימים עדיין במערב טילים שניתן היה לכוונם כך. מאוחר יותר, באמצע שנות ה-80, פיתחו הסובייטים תצוגת קסדה למיג 29 והשתמשו בה להנחיית טיל האוויר-אוויר מסוג R-73. מספר שנים מאוחר יותר פיתחה חברת אלביט הישראלית את תצוגת הקסדה DASH הנמצאת בשימוש עד ימינו (ומאז עברה שדרוגים רבים) ומשמשת את חיל האוויר הישראלי וחילות נוספים במדינות שונות. רק בתחילת שנות ה-2000 חזרה ארה"ב לפתח תצוגות הקסדה עבור מטוסי הקרב המתקדמים שלה.
בתצוגת הקסדה, מותקנים מקרן תמונה אחד או שניים מעל עיני הטייס כך שיקרין על משקף הקסדה. אחת השיטות דומה לזו שבה משתמשים בתצוגה עילית, כאשר החומר ממנו עשוי המשקף מחזיר את האור חלקית, וכך ניתן לשלב את תמונת הסביבה עם התצוגה. שיטות נוספות פועלות בדומה למסכי LED, כאשר תאי תמונה שונים (פיקסלים) במשקף מופעלים ומקרינים אור כדי ליצור את המראה הנדרש. בסרטון הבא אפשר להתרשם מפעולתה של תצוגת קסדה מתקדמת.
אמצעי תצוגה מתקדם נוסף הוא הצגים הרב תכליתיים (Multi-Functional Displays) שנועד לצמצם את כמות המחוונים בתא הטייס, ולאפשר תצוגה של מסכים שונים ומגוונים. עם התרבות מספר המערכות האלקטרוניות ומורכבותן, נדרשה הצגת מידע רב יותר לטייס; מצד שני, אין צורך בהצגת כל המידע כל הזמן, אלא חלקים ממנו בהתאם לשלב במשימה בו נמצא המטוס ומצבו. הצגים הרב תכליתיים (מהם ניתן להתרשם בסרטון הבא, שצולם בסימולטור של F-18) מאפשרים לדפדף בין מסכים שונים, כגון ניווט, אופק מלאכותי (מצב המטוס ביחס לאופק), תצוגת מכ"ם, נתוני מערכות הקשר, מפה נעה (כמו במכשיר GPS, בערך) ועוד. כך נחסכת התקנתם של מחוונים סטטיים רבים, ומצד שני ניתנת למפתח גמישות בעיצוב התצוגה מבחינה גרפית ותפעולית.
בקרת טיסה ממוחשבת (Fly-by-Wire)
בשנות ה-70 המוקדמות פותח מטוס ה-F-16, שתוכנן בהתחלה לקרבות אוויר מטווח קרוב, בהם יש חשיבות גדולה ליכולת התמרון. מתכנניו נקטו בגישה מהפכנית: הוא תוכנן כבלתי יציב סטטית, כלומר פעולה של כוח הנוטה לסובב אותו סביב אחד הצירים, בעת טיסה אופקית וישרה, לא תיתקל בכוח מאזן, כפי שקורה במרבית המטוסים, אלא תוציא אותו ממצב שיווי המשקל בצורה מסוכנת [3]. יתרונה של שיטה זו הוא בהפיכת תמרון המטוס לקל בהרבה, כיוון שהפעלת כוח המביא לתמרון לא תיתקל בכוח נגדי המנסה לאזן אותו. אולם, הסכנה שביציאת המטוס משליטה גדלה מאוד במצב הזה.
מסיבה זאת, בכדי לשמור על יציבות המטוס במצב בלתי יציב, פותחה מערכת בקרת הטיסה המכונה Fly-By-Wire. מחשב המערכת (ב-F-16, לדוגמה, הותקנו ארבעה כאלה לצורך יתירות, עקב הקריטיות של המערכת) מודד פעמים רבות בשנייה את זוויות הגוף של המטוס, ומפעיל את משטחי ההיגוי השונים למניעת יציאה מאיזון. בנוסף, הוא מודד את מצבו של מוט ההיגוי וכך משלב שני נתונים: מצבו הרצוי של כיוון המטוס, כפי שמתקבל ממוט ההיגוי, ומצבו בפועל, לפי מדידה של חיישני ג'ירו המותקנים ביחידות אינרציאליות (גם הן ארבע, לצורך יתירות). חידוש נוסף במטוס זה היה אי קיום קשר מכני בין מוט ההיגוי לבין משטחי ההיגוי. מוט ההיגוי חובר למערכת המחשבים, ואלו הפעילו באמצעות אותות חשמליים את המערכת החשמלית-הידראולית שהניעה את משטחי ההיגוי. בשנים שלאחר מכן שולבו מערכות Fly-By-Wire במטוסים נוספים, כולל מטוסי נוסעים, וזאת בשל תרומתן להגדלת הבטיחות גם עבור מטוסים יציבים, ולשיפור יכולת התמרון במטוסי קרב אחרים. בסרטון הבא אפשר להתרשם מיכולת התמרון של ה-F-16 בעזרת מערכת ה-Fly-By-Wire.
מערכות ניווט אינרציאליות ומשולבות GPS
מערכות הניווט המתקדמות משמשות למטרות נוספות מעבר להבאת המטוס ממקום למקום. המערכת האינרציאלית עושה שימוש במדידי תאוצה, קוויים וזוויתיים (ג'ירוסקופיים). מדידת שלוש התאוצות הקוויות של המטוס (אחת בכל ציר) ושלוש התאוצות הקוויות (אחת סביב כל ציר) משמשת כבסיס לחישובי מהירות, מיקום, זוויות הגוף וכן פרמטרים נוספים המחושבים לפיהן. המערכות המתקדמות ביותר עושות שימוש בשתי קרני לייזר, הנעות בכיוונים מנוגדים במסלול סגור, דרך סיב אופטי או על-ידי מראות. כאשר המדיד המכיל את הסיב או רשת המראות מסתובב, נוצר הפרש פאזה זעיר בין הקרניים ומדידתו מאפשרת לדעת את התאוצה הסיבובית. חיישני תאוצה קוויים נחלקים לסוגים רבים, כגון התקני מצב מוצק והתקנים אלקטרו-מכניים, המודדים שינוי בתדר תנודה של מסה ידועה הנגרם על ידי תאוצה חיצונית.
את חישוב המהירות וחישוב מיקום המטוס ניתן לבצע תאורטית מתוך התאוצה על-ידי שתי פעולות אינטגרציה כאשר הערכים ההתחלתיים ידועים. אולם, מעשית, שיעור אי הדיוק בחישובים אלו גדול ויגרום ל-"סחיפת" המיקום המחושב בשיעור ניכר בתוך מספר דקות עד פחות משעה. כדי לתקן את אי הדיוקים הללו, משתמשים בימינו בשילוב אמצעי ניווט נוספים, כגון: GPS, אשר ניתן לתקן את המיקום לפיו אחת לשנייה, מערכות המבוססות על מדידת מהירות ביחס לקרקע לפי אפקט דופלר, מדידת גובה לפי לחץ האוויר (גובה ברומטרי), מדידת גובה לפי מכ"ם (מד גובה מכ"מי), וכן קיימות מערכות ניווט מבוססות רדיו לטווחים קצרים. אולם החישוב האינרציאלי משולב ה-GPS הוא המדויק ביותר ומשמש גם לכיוון, חימוש ומערכות תצפית, כמו גם כבסיס לחישובי המכ"ם ותצוגת מצב המטוס על התצוגה העילית ותצוגת הקסדה.
חיישנים אלקטרו-אופטיים ומערכות תצפית והנחיה
אחד האמצעים החשובים המשמשים להגדלת יכולת הגילוי והזיהוי של מטרות בשדה הקרב, בתנאי ראות ותאורה שונים, כמו גם להכוונת חימוש מונחה (ראה בהמשך) הוא מערכת התצפית האלקטרו-אופטית. מערכת זו מורכבת מאוסף של חיישנים מסוגים שונים [4], [5]: מצלמה בתחום התת-אדום (FLIR – Forward Looking Infra Red) לפעולה בלילה ובתנאים מגבילי ראות כמו עשן ואבק; מצלמה בתחום הנראה, בדרך כלל מבוססת CCD (Charge-Coupled Device) שהוא כרטיס אלקטרוני הכולל מערך של קבלים המשתנים לפי החשיפה לתמונה; מד טווח לייזר למדידת טווח למטרות שונות; ציין לייזר, המשמש להנחיית חימוש. הציין משגר את קרן הלייזר שלו בקידוד האופייני לו, למניעת שיבושים והפרעות. מערכת התצפית ניתנת להתקנה בגוף המטוס וגם לנשיאה בתוך מיכל חיצוני מיוחד (הנקרא פוד), כאשר התמונה שהיא מצלמת ונתונים נוספים מוצגים לצוות על גבי התצוגות הרב תכליתיות (MFD). בסרטון הבא אפשר להתרשם מהתצפית באמצעות המערכת האלקטרו-אופטית "Sniper" של חברת לוקהיד מרטין, במעקב אחר מטרות קרקעיות ואוויריות.
חימוש חכם
השימוש באמצעי תצפית והנחייה אלקטרו-אופטיים, ומאוחר יותר הכנסתה לשימוש של מערכת ה-GPS אפשרו להפוך את החימוש האווירי למדויק יותר על-ידי הנחייה למטרה [6]. שיטות ההנחיה הראשונות (שנוסו כבר במלחמת העולם השנייה) התבססו על מצלמת טלוויזיה שהותקנה בראש הביות של הפצצה או הטיל המשוגרים, והנחיה בתקשורת רדיו מן המטוס לחימוש. אולם בשיטה זו נדרשת שליטה ידנית של המפעיל לאורך כל המסלול.
כדי לאפשר הנחיה אוטומטית על-ידי תמונת טלוויזיה, הותקן בשנים מאוחרות יותר בראש הביות מחשב שתפקידו היה לבצע עיבוד תמונה וזיהוי; לפני השיגור, הטייס כיוון את מצלמת ראש הביות למטרה כך שתמונתה תיקלט ותישמר במחשב הפצצה. לאחר השיגור, הפצצה הייתה עצמאית לחלוטין וראש הביות כיוון אותה למטרה על-ידי שמירת תמונת המטרה בתוך שדה הראייה שלו, לאחר ביצוע "נעילה על המטרה".
פיתוח הלייזר במהלך שנות ה-60 אפשר להשתמש בו להנחיית סוג חדש של חימוש חכם – פצצות מונחות לייזר הנמצאות בשימוש עד ימינו. ראש הביות של פצצות אלו הינו פשוט יחסית וכולל מקלט המורכב ממערך דיודות הרגישות לאורך גל מסוים של ציין הלייזר (בדרך כלל נעשה שימוש באור בתחום התת-אדום, להקטנת הסיכוי לגילוי). לפני השיגור, מחשב ההנחיה של ראש הביות מקבל את הקוד האופייני של הציין (סדר ומשך קליטת הפולסים של הלייזר) הצפוי להחזרה מן המטרה. לצורך הנחיית החימוש, נדרש להאיר את המטרה בלייזר במשך כל זמן המעוף על-ידי המטוס המשגר, או על-ידי גורם אחר כגון מל"ט או כוח קרקעי.
שתי השיטות הנ"ל תלויות בתנאי ראות משום שעננים, עשן ואבק עלולים לחסום את קוו הראייה למטרה. בשנים מאוחרות יותר פותחו ראשי ביות המבוססים על מערכת אינרציאלית משולבת GPS. בשיטה זו, נתוני המיקום של המטרה ושל המטוס המשגר נשלחים אל מחשב ההנחיה של הפצצה רגע לפני השיגור. לאחר השיגור, הפצצה מנחה את עצמה למטרה לפי מיקומה ונתוני מהירותה בכל רגע. בכל סוגי הפצצות החכמות, ההיגוי מבוצע ע"י כנפונים הצמודים ליחידת הנחיה, ומופעלים ע"י לחץ גז ממיכל פנימי, בבקרה של שסתומים ממחשב ההנחיה.
שיתוף נתונים ומערכות Data link
מערכות תקשורת נתונים (Data Link) כגון המערכת האמריקנית [Link 16 [7, מעניקות יכולת לשתף מידע מכל סוג בין כלי טיס, כלי שיט וכוחות קרקע, וכן אפשרו לשכלל את יכולת הבקרה והשליטה של מרכזי הפיקוד השונים. במערכות מסוג זה ניתן לשתף נתוני חיישנים ממטוסים שונים, לדוגמה מכ"ם או מערכות לוחמה אלקטרונית. אם בעבר הדרך היחידה לשתף נתונים כאלו הייתה תקשורת קולית (דיבור בקשר), הרי ששימוש במערכות אלו מפשט את העברת המידע וחוסך טעויות וזמן. בנוסף, כל משתתף ברשת כזו יכול לקבל מידע ממקורות רבים ולהשתמש בו לבניית תמונה רחבה של זירת הפעולה שלו, הרבה מעבר למה שחיישני המטוס בלבד מסוגלים לספק.
מערכת ה-Link 16 פועלת בדומה לחלק מטכנולוגיות ניהול הרשתות הסלולריות: לכל אחד מן המשתתפים ברשת מוקצה חלון לשליחת או קבלת מידע (הנקרא slot). רשת Link 16 משתמשת בשיטת ההקצאה המכונה TDMA (Time Division Multiple Access). גודל החלון הניתן לכל משתתף הוא 1/128 של שנייה, וניתן לשנות את זמן המחזור של החלון המשתתף (כלומר, אחת לכמה זמן יקבל משתתף את אפשרות השידור/קליטה) וכן את מספר החלונות המוקצה לכל משתתף. מערכת מסוג זה מחייבת שימוש בתזמון מדויק ואחיד בין כל משתתפיה, כדי שעבור כולם חלון שידור וקליטה משתתף מסוים יתחיל ויסתיים בזמן זהה ולא תהיה חפיפה בין שידורים, מה שמוביל לשיבוש והפרעות. בנוסף, נדרשת שיטת הצפנה אמינה להגנה מפני האזנה ושיבוש מכוון של המידע ברשת. פרטים נוספים על פעולת רשת Link 16 ורשתות נוספות הנמצאות בשימוש כוחות הביטחון האמריקניים (לפחות לפי מה שפורסם) ניתן לקרוא ב-[7].
לוחמה אלקטרונית (Electronic Warfare)
לקח חשוב נוסף ממלחמת וייטנאם וממלחמת יום הכיפורים, היה חשיבותם של אמצעי הנגד האלקטרוניים בשדה קרב שבו פועלות סוללות טילי נ"מ רבות, מצוידות במכ"מי חיפוש והנחיה משוכללים. במלחמת וייטנאם החלה הפעלתם של אמצעי-נגד מסוג זה, גם להגנת המטוסים וגם לתקיפת מתקני המכ"ם וסוללות הטילים של האויב. בשנות ה-70, הללו שוכללו בארה"ב, ישראל ומדינות נוספות ושולבה בהן טכנולוגיית המחשוב החדשה [8].
המערכת הבסיסית להתרעה מפני המכ"מים של האויב מכונה RCS (Radar Waning Receiver), מערכת זו מורכבת מאנטנות ומקלטים (בדרך כלל ארבע אנטנות, בפריסה היקפית) הקולטים את אותות מכ"ם האויב ומזהים אותו באמצעות עיבוד אות (שכן לעיתים קרובות תיתכן קליטה במקביל ממספר מקורות מכ"ם, גם ידידותיים וגם ניטרליים). מטרת הפריסה ההיקפית של האנטנות היא לזהות את כיוון המכ"ם הנקלט. האותות הנקלטים מועברים למחשב המערכת, שאחראי לזהותם ולהתריע לטייס באמצעות תצוגה והתרעה קולית לפי הצורך. המחשב אחראי גם על עדיפויות ההתרעות: לדוגמה, זיהוי של נעילת מכ"ם בקרת אש של סוללת טילים על המטוס ייצור התרעה בעלת עדיפות על קליטת מכ"ם המבצע סריקה ללא נעילה. מערכות מתקדמות חוברו גם למערכות הגנה אקטיביות במטוס, כגון פיזור מוץ (רסיסי חומר מחזיר מכ"ם, המשוחררים כדי להטעות את מכ"ם האויב) או חוסמים המשבשים את פעולתו. בחלק מן המערכות שולבו גם גלאי לייזר, המקנים יכולת התרעה במידה והמטוס מואר על-ידי ציין לייזר להנחיית חימוש אליו.
בנוסף למערכות הגנה, פותחו מערכות התקפיות לפגיעה במערכות מכ"ם ותקשורת, במספר צורות: שידור רעש "המציף" את מקלט המכ"ם בצד השני, וכך מביא לחסימת יכולתו לקלוט את החזרי המכ"ם שהוא מצפה להם. מערכות מתוחכמות יותר מסוגלות לחקות את אות המכ"ם שהן קולטות, וכך להחזיר אל המכ"ם אותות שיגרמו לו לראות מטרות מדומות או ישבשו את חישוביו באשר למטוס האמיתי. בנוסף, פותחו טילים מונחים שייעודם הוא תקיפת מערכות מכ"ם. טילים אלו מתבייתים על האות של מכ"ם האויב, וגם אם זה נפסק מסיבה כלשהי, הם ממשיכים לטוס לעברו לפי מיקום מקור האות האחרון שקלטו. מאז שנות ה-70 פותחו מספר דגמי מטוסי קרב ייעודיים ללוחמה אלקטרונית. אחד החדשים ביניהם הוא ה-E/A-18 Growler של בואינג, שניתן להתרשם מיכולותיו בסרטון הבא.
תמרון על (Super Maneuverability)
חלק מן המטוסים המתקדמים שפותחו בשנות ה-90 ותחילת שנות ה-2000 צוידו באמצעים המאפשרים תמרון מתקדם (המכונה Super maneuverability). יכולת זו מאפשרת לתמרן את המטוס במצבים בהם הכוחות האווירודינמיים אינם פועלים, כמו למשל במהירות נמוכה מאוד יחסית, או זווית התקפה (הזווית אותה יוצרות הכנפיים עם האוויר הזורם לקראתן) גבוהה מאוד [9], [10]. יתרונה של תכונה זו בקרב אווירי מטווח קרוב הוא רב: היכולת להגיע למהירות נמוכה ולתת למטוס היריב לחלוף על פניך, וכן יכולת שינוי כיוון חדה ופתאומית יכולים לשבש את נעילת מערכת הנשק שלו. לפי אחת הסברות, האטה של המטוס ושינוי כיוון במצב זה יכולים לגרום למכ"ם בקרת אש לאבד יכולת עקיבה אחריו, כיוון שהוא מתבסס בימינו על מדידת מהירות המטרה באמצעות אפקט דופלר (מדידת אורך הגל המוחזר בהשוואה לנשלח). הפניית זנב המטוס לכיוון שונה עשויה לגרום לטיל מונחה חום לאבד את המטרה.
בעבר נעשה שימוש במספר שיטות, כגון הגדלת עוצמת דחף המנועים והוספת כנפונים קדמיים (המכונים קאנארד). במטוסים מתקדמים כגון F-22 (ארה"ב), Su-35 (רוסיה) וכן Su-30MKI (גרסה של Su-30 הרוסי המיוצרת עבור חיל האוויר ההודי), הותקנו צינורות פליטה מתכווננים המשמשים גם להיגוי ומעניקים למטוס יכולת תמרון-על. השליטה על כוונון הצינורות נעשית ע"י מחשבי מערכת ה-Fly-By-Wire, יחד עם השליטה על משטחי ההיגוי, ומאפשרת את יכולת התמרון המתקדמת, כמו שניתן לראות בסרטונים הבאים: הראשון מפגן של F-22 והשני של Su-35.
חמקנות (Stealth)
במהלך המחצית השנייה של המאה ה-20, התפתחו אמצעי הגילוי השונים כגון מכ"ם ואמצעי ראייה בתחום התת-אדום (המכונים גם אמצעי ראיית לילה). במקביל אליהם התפתחה גם טכנולוגיית טילי הקרקע-אוויר. כמענה, שונו טקטיקות ההפעלה של מטוסי קרב במשימות תקיפה וסיור (כגון הנמכת גובה הטיסה במשימות תקיפה, המקשה על הגילוי) וכן פותחו אמצעי לוחמה אלקטרונית שתיארנו בקצרה מקודם. אולם, עם השנים התבהר הצורך בהקטנת אפשרות הגילוי של מטוס הקרב (המכונה "חתימה"), כדי לאפשר את התקרבותו למטרה ופעולה ממושכת יותר בשדה הקרב. כמו כן, יכולת זו מגדילה את סיכויי ההפתעה בתקיפה מסוג זה.
קיימים שני תחומים עיקריים בהם מטוס קרב יוצר "חתימה": מכ"מי (עוצמת האות המוחזר ממנו) ותרמי (עוצמת ותחום הקרינה התת אדומה הנפלטת ממנו) [11], [12]. החזר המכ"ם של מטוס (ולמעשה, של כל אובייקט) נמדד לפי גודל המכונה RCS (Radar Cross Section). זהו שטח מישורי אשר ניצב למקור האות (המכ"ם) ומחזיר אליו את אותה עוצמת האות שמחזיר המטוס. מספר דוגמאות פשוטות ניתן לראות ב-[13]. הקטנת ה-RCS היא הבסיס ליכולת החמקנות, וישנן מספר דרכים להשיגה, כגון:

• ציפוי הגוף בשכבת חומר או צבע בעל החזר מכ"ם נמוך: גלי המכ"ם חודרים לחומר זה וחלק ניכר מהאנרגיה שלהם הופך לחום ולא מוחזר.
• גיאומטריה: כמו שניתן לראות בעיצובו של ה-F-117 – גוף המורכב ממשטחים הפונים לכיוונים שונים או בעל עיצוב עגלגל, מפזר את קרינת המכ"ם לכיוונים שונים ומקטין מאוד את ה-RCS.
• הפחתת מספר הקצוות ה"חדים" כמו פינות של משטחי כנפיים והיגוי (כיוון שפינות ממקדות את האנרגיה המועברת על ידי אות המכ"ם, עקב צפיפות מטען חשמלי גבוהה יותר).

החתימה התרמית של המטוס ניתנת להפחתה על ידי הקטנת הטמפרטורה של חלקיו החמים. אחת השיטות היא שימוש באוויר קר יותר, המועבר על ידי "מניפה" (מעין מדחף המותקן לפני הכניסה למנוע) ומעורבב באוויר החם הנפלט ממנו וכך מקרר אותו. בנוסף, נעשה שימוש בצבע המחזיר אורכי גל תת-אדומים דומים לאלו המוחזרים מהסביבה.
לסיכום, בפוסט הזה והקודם בסדרה, סקרנו את הטכנולוגיות העיקריות של מטוסי הקרב שפותחו עד לתחילת המאה הנוכחית. בפוסט הבא נתאר ככל הניתן את מטוס ה-F-35, את מערכותיו ויכולותיו כמו גם את טקטיקת התפעול הצפויה שלו הנגזרת מיכולות אלו.
הבהרה חשובה: כל התוכן המובא בסדרת כתבות זו הינו ממקורות גלויים וזרים ואין בו מידע מסווג כלשהו או ייחודי למדינת ישראל – לכל מי שדואג בנושאי בטחון שדה.
* התמונה ברשיון CC4

<< לפוסט הקודם בסדרה   לפוסט הבא בסדרה >>

לקריאה נוספת:

• [1] The Avionics Handbook, Ed. Cary R. Spitzer
• An introduction to inertial navigation
• Lockheed F-117A stealth fighter

עריכה לשונית: לנה קלמיקוב