Mối đe dọa đối với Ukraine từ UAV tự sát “tàng hình” của Nga

Làn sóng UAV Shahed-136 tấn công Ukraine mới đây nhất có màu tối hơn các mẫu trước đó và dường như là một phiên bản “tàng hình” để lọt qua lưới phòng không của Ukraine. Giới chức Ukraine khi đó nói rằng, đây không phải là máy bay không người lái mới và sự thay đổi duy nhất chỉ là ở lớp sơn của nó. Nhưng lớp phủ màu đen đó không chỉ đơn thuần là một sự thay đổi về diện mạo.

Trong một phát biểu trên đài truyền hình quốc gia hôm 25/11, người phát ngôn Lực lượng Không quân Ukraine Yurii Ihnat cho biết lớp sơn này có chứa carbon, một vật liệu hấp thụ tín hiệu radar, khiến UAV khó bị phát hiện hơn và sự thay đổi này tiếp nối những nỗ lực trước đây của Nga nhằm giúp UAV Shahed trở nên tàng hình hơn. Vậy lớp phủ tàng hình này có thể tạo ra sự khác biệt gì?

UAV Shahed có lớp sơn phủ tối màu để giảm tín hiệu radar và khó bị phát hiện vào ban đêm. Ảnh: TSAPLIENKO

Tàng hình không chỉ ở tạo hình đặc biệt

Khả năng tàng hình không chỉ nằm ở lớp sơn mà còn ở việc tạo hình một chiếc máy bay để giảm thiểu năng lượng vô tuyến phản xạ trở lại bộ phát radar.

Đây là lý do máy bay tàng hình thường có bề mặt phẳng, không có góc cạnh rõ ràng và ứng dụng những đường nét mềm với độ cong khác nhau. Chúng thường có thiết kế cánh liền thân giống như máy bay ném bom chiến lược B-2 của Mỹ.

Các máy tính đời đầu chỉ có thể xử lý các tính toán phản xạ cho các bề mặt phẳng. Vì lý do này, F-117 Nighthawk của Mỹ - máy bay tàng hình thực sự đầu tiên - có bề ngoài độc đáo được làm từ nhiều tấm phẳng và trông hầu như không có tính khí động học. Nhưng thiết kế như vậy khiến nó không ổn định khi bay.

Các máy tính hiện đại có thể xử lý các hình dạng cong phức tạp, vừa có khả năng tàng hình vừa có tính khí động học cao như trên F-35, máy bay chiến đấu hiện đại và có tín hiệu radar thấp. Những đường cong và bề mặt không phẳng giúp giảm thiểu nguy cơ sớm bị phát hiện trên màn hình radar như Nighthawk.

Tạo hình thông minh này giúp F-35 có tiết diện radar (tiêu chuẩn đo độ tàng hình) là 0,0015 mét vuông, tương tự như một quả bóng golf bằng kim loại. Tiết diện radar như vậy nhỏ hơn khoảng 3.000 lần so với tiêm kích F-16 có kích thước tương tự nhưng không có khả năng tàng hình trên màn hình radar.

UAV Shahed, với thiết kế thân liền cánh, vốn đã có khả năng tàng hình khá tốt. Tuy nhiên, các dữ liệu nguồn mở cho thấy Shahed vẫn có một số sai sót về khả năng tàng hình. Bộ ổn định dọc trên cánh UAV Shahed tạo ra phản xạ radar mạnh ở các cạnh mặc dù ở phía trước tiết diện radar chỉ xấp xỉ 0,01 mét vuông ở hầu hết các tần số, tương đương với một con chim.

Ngay từ khi công nghệ tàng hình mới xuất hiện, các nhà thiết kế đã cố gắng giảm thiểu tín hiệu radar hơn nữa bằng các lớp sơn phủ đặc biệt.

Lính phòng không Ukraine săn tìm UAV Shahed. Ảnh: Bộ Quốc phòng Ukraine

Bí mật bên trong lớp sơn phủ

Máy bay tàng hình thường có lớp phủ Vật liệu hấp thụ radar (RAM) để tối đa hóa khả năng tàng hình. Các vật liệu được sử dụng thường là bí mật. Khi chiếc F-117 đầu tiên được chuyển đến bảo tàng, nó đã được phun cát bằng tinh thể natri bicarbonate để loại bỏ mọi dấu vết của lớp phủ RAM bí mật.

Một số dự án trước đó cũng sử dụng lớp phủ RAM. Sơn Iron Ball là lớp phủ thử nghiệm cho máy bay do thám U-2 và một số máy bay khác. Iron Ball bao gồm những quả cầu nhỏ được phủ bằng sắt ferit hoặc sắt cacbonyl trong sơn epoxy. Các quả cầu dẫn điện hấp thụ sóng vô tuyến, chuyển chúng thành nhiệt và giảm năng lượng phản xạ.

Các lớp phủ tàng hình khác sử dụng muội than – các hạt cacbon mịn, giống như bồ hóng – để đạt được hiệu quả tương tự. Một nhóm tại Phòng thí nghiệm Bức xạ MIT đã phát triển Sơn chống bức xạ Halpern bằng cách sử dụng kết hợp muội than và nhôm trong ma trận cao su, giúp cải thiện đáng kể khả năng tàng hình trên máy bay thử nghiệm.

Vật liệu hấp thụ radar hiệu quả như thế nào phụ thuộc rất nhiều vào kích thước, hình dạng, thành phần và số lượng hạt cũng như bước sóng của sóng vô tuyến truyền tới và độ dày của lớp phủ. Các phiên bản tiên tiến sử dụng nano carbon, graphene và MXenes để làm cho chúng hiệu quả hơn, nhưng ngay cả một lớp phủ khá đơn giản dựa trên carbon dạng bột cũng có thể tạo ra sự khác biệt.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng, với lượng cacbon đen thích hợp (khoảng 7% trọng lượng), lớp sơn này làm giảm phản xạ radar khoảng 10 decibel trên dải radar Ku và khoảng 20 decibel đối với một số bước sóng nhất định.

Việc giảm 10 decibel sẽ giảm phản xạ radar xuống 10 lần. Đó là một lợi thế thực sự chỉ với lớp sơn phủ.

Ưu thế khi tác chiến đêm

Khả năng tàng hình không làm cho máy bay trở nên vô hình trước radar, nhưng nó làm giảm đáng kể tầm phát hiện mục tiêu và mở ra nhiều lỗ hổng trong lưới phòng không của đối phương.

Việc giảm 10 lần tiết diện radar có nghĩa là một chiếc máy bay vốn có thể được phát hiện trong phạm vi 16km sẽ chỉ phát hiện được trong phạm vi 10km.

Nếu biết đối phương đang sử dụng loại radar nào, bên vận hành máy bay có thể tính toán khoảng máy bay có thể bị phát hiện và tránh xa khu vực đó. F-117 có phần mềm lập kế hoạch bay được gọi là Elvira, giúp vẽ đường vòng tới mục tiêu để tránh các vị trí có thể bị radar phát hiện.

Một số báo cáo trước đây nói rằng UAV Shahed đã bay thấp men theo các con sông khi tiếp cận mục tiêu, khiến chúng khó bị phát hiện hơn. Nga đã nhận thức được lợi thế của cách tiếp cận thông minh.

Những chiếc UAV Shahed được sơn tàng hình bằng carbon sẽ khó bị radar phát hiện hơn, đặc biệt là khi chúng bay thấp. Điều này khiến bên phòng thủ có ít thời gian hơn để bắt đầu giao chiến.

Hiện chưa rõ hiệu quả của việc sơn lại UAV tấn công ra sao. Hôm 25/11, Ukraine tuyên bố đã bắn hạ 74 trong số 75 chiếc Shahed đang bay tới. Hôm 29/11 Kiev cũng tuyên bố bắn hạ toàn bộ 21 UAV của Nga, tỷ lệ thành công là 100%.

Tuy nhiên, những con số này rất khó xác minh. Trong khi đó, Nga từng nói rằng, Ukraine thường thổi phổng thành tích của họ và đưa ra con số đánh chặn nhiều hơn những gì Moscow đã thực sự phóng đi.