חמקנות

ה-F-117 מראה את התכונות החמקניות שלו. כנפיים משוכות, הגאי כיוון מוטים, כונסים מוסתרים על ידי הגוף ועל ידי רשתות סינון אלקטרומגנטי, מבנה גוף בעל פאות עם זוויות משוכות ותא טייס מוסתר.

טכנולוגיית חמקנות כוללת מגוון טכניקות הנדסיות המיועדות להפוך כלי נשק צבאיים לקשים או אף בלתי ניתנים לזיהוי באמצעים טכנולוגיים. אף על פי שהמושג כולל גם חמקנות אקוסטית וקרינה תת־אדומה למגוון כלים צבאיים כגון כלי טיס, ספינות, טילים ואף טנקים, הוא בא לידי שימוש בעיקר לחמקנות כלי טיס לאמצעי רדיו (מכ"ם).

אטימולוגיה

את המילה חַמְקָן חידש הלשונאי והבלשן יצחק אבינרי בפינת הלשון שלו ב-1946, אולם בעידן ההוא היה מובנה אדם המשתמט בכלל מכל חובתו (evasive person), ולא מובנה הצבאי. אבינרי חידש גם את תואר הפועל חֲמַקְמַקּוֹת (תוך התחמקות: "עשה דרכו חמקמקות", "ועד הלשון הלך עד כה חמקמקוֹת בעניין זה").

היסטוריה

ניסיונות מוקדמים

מטוס לינקה-הופמן R-1 גרמני עם חלקים שקופים.

חמקנות היא מושג מודרני למאמצים טכנולוגיים שונים שבאו להסתיר את תנועות רכבים צבאיים לאויב. האמצעים הראשונים שנוסו היו חומרים שקופים שבאו להקשות על זיהוי כלי טיס. בתחילת המאה ה-20 גרמניה ערכה מספר ניסויים בהתקנת חומרים שקופים על כנפי מטוסים להקטנת הצללית שלהם. בשנת 1912 מטוס אוסטרו הונגרי מדגם אטריץ' טאוב (Etrich Taube) שהגוף שלו כוסה חומר שקוף מסוג אמייליט (emaillit), תצפיתנים העידו שבגבהים של 200 מטר בקושי היה ניתן להבחין בקורות של מבנה המטוס, כאשר בגבהים של 270 מטר ומעלה לא היה ניתן להבחין במטוס כלל. הגרמנים התנסו גם בחומר שקוף מסוג צלון (Cellon) במהלך מלחמת העולם הראשונה, אך ללא הצלחה מרובה. בשנת 1935 הסובייטים התנסו עם חמקנות ויזואלית על ידי התקנת חומר שקוף מסוג רודויד (rodoid) שהותקן על גוף וכנפיים של מטוס יאקובלב AIR-4, אך קורות המטוס הקלו על זיהויו על ידי תצפיתנים.

הולדת חמקנות הרדיו

טכנולוגיית המכ"ם הביאה איתה יכולת זיהוי ומעקב מתקדמים במרחקים גדולים, בתנאי מזג אוויר וראות קשים. יכולות אלה יכלו לבטל או להגביל את גורם ההפתעה. דוגמה להפעלה מוצלחת של טכנולוגיית מכ"ם הוא הקרב על בריטניה, בו פיקוד מטוסי הקרב הבריטי הצליח להגן על אנגליה בהצלחה מול שלושה ציי אוויר של הלופטוואפה שהחזיקו ביתרון כמותי נכבד. רבות הודות לזיהוי מוקדם, ויירוט מכוון שהתאפשר על ידי רשת המכ"ם צ'יין הום. במהלך המלחמה טכנולוגיית המכ"ם נהייתה נפוצה למדי ולכן החל מחקר מעמיק בטכנולוגיות חמקנות רדיו.

באוגוסט 1941 חוקרים בריטים העלו מספר הצעות ליצירת מטוס שלא היה ניתן לזהות על ידי מכ"ם, ההצעות דיברו על שימוש בחומרים לא מוליכים שהיו בולעים או נותנים לקרינה האלקטרומגנטית להמשיך הלאה ועל ידי כך היה ניתן להקטין את כמות הקרינה המוחזרת מהגוף לרמה של קרינת הרקע.

הגרמנים התקינו חומרים בולעי מכ"ם בפריסקופים של הצוללות שלהם בשלבים המאוחרים של מלחמת העולם השנייה, בשביל להגביל את "חתימת המכ"ם" שלהם ולהקטין את הסיכוי לזיהויים ברגע שהשנורקל עולה מעל פני הים, החומר שנעשה בו שימוש כלל סנדוויץ' של גומי וגרגירי פחמן וכונה סומף (Sumpf) זכה להצלחה מוגבלת. בשנת 1945 חברת נורת'רופ פיתחה חומר סופג מכ"ם שכונה MX-410, אך החומר הוכח ככבד מדי לשימוש מעשי בכלי טיס.

כלי טיס חמקנים ראשונים

בשנות ה-50 של המאה ה-20 ראו עניין גובר במחקר ופיתוח טכנולוגיות חמקניות. חברת לוקהיד ייצרה את מטוס ה-U-2 בשביל הסי איי איי תוך השערה שבגובה השיוט של המטוס (כ-21,300 מטר) מערכי המכ"ם הסובייטיים לא יוכלו לגלות אותו, אך בתום הטיסה המבצעית הראשונה הם נוכחו לדעת שעמדות המכ"ם הרוסיות עקבו אחר המטוס לאורך כל המסלול שלו. המסקנה הייתה שיש צורך בטכנולוגיות חמקניות מתקדמות בשביל להקטין את הסיכוי לזיהוי של המטוס.

הסי איי איי גיבש מכרז בשנת 1957 למטוס ריגול על קולי מגביה טוס בעל חתך מכ"ם נמוך תחת שם הקוד GUSTO, התוכנית הולידה את הלוקהיד A-12. במהלך פיתוח המטוס ראשי הסי איי איי התעקשו על שילוב טכנולוגיות חמקניות במטוס ואף השקיעו במטוס מתחרה ללוקהיד ולו רק בשביל לרמוז לקלארנס ג'ונסון (מנהל סדנת הבואשים) שהסי איי איי לא מוכן להתגמש בעניין זה.

ה-A-12 שילב מספר פתרונות הנדסיים להקטנת חתך מכ"ם: בניית גוף עם גחון פחוס יחסית, הגאי כיוון מוטים פנימה, מנועים המוסתרים על ידי חרוטי כונסים, שילוב חומרים מרוכבים במבנה המנשקים הזוויתיים בצורת משולשים שהיו סופגים קרינת מכ"ם (מבנה שכונה Edge Treatment או בעברית טיפול צורני), וצביעת המטוס בצבע בולע מכ"ם. בסדרת ניסויים הוכח שהמטוס בעל חתך מכ"ם בגודל של עשירית ממטוסי הקרב של אותה התקופה. עם זאת המטוס לא היה חמקן, ובתוכנית מחקר בשנות ה-1960 המוקדמות הוכח כי המטוס לא יוכל לטוס בבטחה בשמי רוסיה ללא מערכות לוחמה אלקטרונית.

באותו שלב ברית המועצות השקיעה מאמצים כבירים לבניית יכולת יירוט שבעקבותיה פותחו סוללות נ"מ מתקדמות מדגם SA-2, הסוללות הללו סיכנו גם את ה-A-12.

תוכנית הייב בלו

מטוס הייב בלו, מטוס החמקן הראשון.

בשנות ה-1960 ובתחילת שנות ה-1970 הדעה הרווחת הייתה שחמקנות מלאה מפני מכ"ם לא כדאית, שכן עלותה הייתה גבוהה והשפיעה לרעה על ביצועי המטוס. בנוסף התעורר קושי לחשב החזרי מכ"ם שנוצרת עקב פערים או שינוי או סוף התחום האלקטרומגנטי (ראה בהמשך) מה שמנע מהמהנדסים מלייצר כלי טיס חמקנים בצורה מספקת. במקום זה מטוסי הפצצה היו טסים בגובה נמוך במטרה להקטין את סיכוי הגילוי על ידי מכ"ם האויב. תחום שבו נעשה שימוש בטכנולוגית חמקנות היה טילי השיוט שלא נדרש לתמרן כמו מטוס קרב מאויש ולכן נזקקו לשילוב של טכנולוגיות נראות נמוכה בשביל להתקרב למטרה ככל הניתן ללא זיהוי על ידי האויב.

במלחמת וייטנאם כוחות האוויר האמריקאים נאלצו להסתמך על מגוון טכנולוגיות שיבוש ותקיפת קורנים בשביל להגדיל את השרידות של כלי הטיס שלהם, שכן הכוחות הצפון וייטנאמים הרבו להשתמש בסוללות נ"מ להגנה אווירית. כל אלה הוסיפו גורמים נוספים לפעילויות התקיפה של האמריקאים שמשימות התקיפה שלהם הפכו למורכבות יותר ויותר וכל ערכת התקיפה כללו מספר רב של מבנים של מטוסים עם תפקידים שונים שהמיעוט בהם (20-40 אחוז מכמות המטוסים בערכה) הם המטוסים המבצעים את ההפצצה בפועל.

הניסיון הישראלי במלחמת יום כיפור הראה שמטוסי קרב ותקיפה מודרניים פגיעים לטילי קרקע אוויר ולמערכות נ"מ קני מונחות מכ"ם. כל זה הוכיח שבעימות עם כוחות ברית ורשה, השגת עליונות אווירית תהיה קשה ובעייתית מאוד, ואובדן המטוסים הצפוי גבוה מאוד. בשנת 1974 פנתה DARPA לחמש חברות תעופה בדרישה להגדרת חתך מכ"ם מינימלי להפעלה בטוחה של כלי טיס, והצעות למטוסי ניסוי שתואמים להגדרות אלה. לוקהיד קורפוריישן לא הייתה אחת החברות ש-DARPA פנתה אליהן, בשל העובדה שלוקהיד לא פיתחה מטוסי קרב זה עשור וגם מפני שניסיונה בתחום החמקנות (במטוסי A-12 ו-D-21) היה מסווג ביותר על ידי הסי איי איי. עם זאת לוקהיד הצליחו לשכנע את אנשי DARPA להוסיפם לשאילתא אך ללא חוזה. במהלך תקופת הפיתוח הראשוני חברת לוקהיד פיתחו תוכנה לחישוב החזרי מכ"ם שכונתה "Echo-1" שהתבססה על עבודתו של פיוטר יפימצב לחישוב החזרים משבירת גלים מפערים וסופי תחום אלקטרומגנטים. לאחר תקופת פיתוח חברת נורת'רופ ולוקהיד נבחרו לייצר דגמי עץ בגודל מלא בשביל סדרת ניסויים בחתך מכ"ם שההצעה של לוקהיד ניצחה בו לבסוף. בשלב השני של תוכנית הפיתוח שזכה לשם הקוד הייב בלו (Have Blue) לוקהיד ייצרו שני מטוסי ניסוי להוכחת הקונספט. הטכנולוגיות שפותחו בתוכנית עוררו עניין רב אצל חיל האוויר והם הזמינו מחברת לוקהיד 20 מטוסי תקיפה בתוכנית תחת שם הקוד Senior Trend. המטוס שפותח הפך ל-F-117, מטוס החמקן המאויש הראשון. הצוות של חברת נורת'רופ המשיך במחקר בטכנולוגיות חמקנות וניצחה בתוכנית טאסיט בלו (Tacit Blue) וייצרה את מטוס ה-B-2.

טכנולוגיות חמקניות היו מסווגות ביותר למשך כמעט כל המלחמה הקרה, ולכן המושג עצמו וכן השלכותיו היו בגדר תעלומה. ב-22 באוגוסט 1980 ממשלת ארצות הברית ערכה מסיבת עיתונאים במהלכה הם הכריזו על קיום טכנולוגיות חמקניות מתקדמות המאפשרות ייצור של מטוסים שלא ניתן לזהות בעזרת אמצעי מכ"ם. מאז המושג מקושר לטכנולוגיה של הסתרת מטוסים צבאיים ממכ"ם בתודעת הציבור.

החל מאמצע שנות השמונים אלמנטים של טכנולוגיית החמקנות החלו להיות משולבים במגוון כלי מלחמה דוגמת ספינות מלחמה, מטוסי קרב בני הדור ה-4.5 ובמידה רבה יותר במטוסים ללא טייס, כאשר חלק מהתכונות העיקריות של מטוסי קרב מהדור החמישי וספינות הקרב החדישות היא החמקנות שלהם.

מאפיינים

סוגי חתימה

בשל ההבדלים בין הגורמים השונים הניתנים לזיהוי על ידי האויב חילקו אותם לשתי קטגוריות:

• חתימה אקטיבית- כל סוגי הגורמים שמוקרנים על ידי כלי הנשק עקב תפעולו וניתנים לזיהוי על ידי חיישנים פסיביים כגון: קרינת מכ"ם מהכלי, קרינת לייזר מציינים של הכלי, רעש אקוסטי מהמנועים וכדומה. טכניקות לדיכוי חתימה אקטיבית נקראים סבירות יירוט נמוכה (Low Probability of Intercept - LPI).
• חתימה פסיבית- כל סוגי הגורמים שדורשים הקרנה על המטרה על ידי מערכות אקטיביות ותנאים סביבתיים לשם זיהויים, כגון: קרינת מכ"ם ממשגר של האויב, הקרנה אקוסטית, החזרי אור מהשמש, החזרים מרעשי רדיו סביבתיים וכדומה. טכניקות לדיכוי חתימה פסיבית נקראים נראות נמוכה (Low Observability -LO).

חמקנות רדיו

תכונות חתימת מכ"ם

דוגמה לתרשים המתאר את שטח חתך המכ"ם.

לאחר שילוב מתכות במבנה מטוסים התגלה כי ישנו פיזור גדול יחסית של גלים אלקטרומגנטיים מהם אפשרו ייצור של משדרי ומקלטי גלי רדיו שאמורים לקלוט את ההחזר מחומרים מתכתיים אלה. גודל החזר של גלי המכ"ם מכונה שטח חתך מכ"ם שנמדד במטרים רבועים. פיזור הגלים מושפע ממספר גורמים:

• החזר גאומטרי - גופים מחזירים גלי מכ"ם בדומה להחזרי אור ממראות. כלומר החזר הגל נקבע על ידי זווית הפגיעה של הגל בחומר ככל שהחומר עומד יותר בניצב לזווית של הגל ככה יותר גל חוזר באותו הכיוון בשל כך משטחים מישוריים בעלי שטח פנים גדול והעומדים בזווית הקרובה לניצב למקור הגל גורמים להחזרי מכ"ם גדולים. במטוסים משטחים אלה הם בעיקר משטחי מייצב הכיוון.
• שבירת גלים - שבירת גלים היא התפזרות גלים לכל הכיוונים מחומר עליו מוקרן גל רדיו. שבירת הגלים מתרחשת בגלל זוויות חדות בגוף המוקרן או בשינויים בתחום האלקטרומגנטי.
• זחילת גלים - גלים אלקטרומגנטיים מוקרנים על חומר מוליך בזווית מתונה מסוגלים לנוע לאורך הגוף מכיוון שהחומר משמש כאנטנה. בגופים מעוגלים הגל מסוגל לנוע בהיקף של הגוף ולהתפזר לאורכו, כלומר חלק מהגל המוקרן על הגוף ינוע בהיקף הגוף ויחזור למקור הגל.
• שינויים בתחום האלקטרומגנטי - שינויים בגוף עליו נע גל רדיו כגון פערים, סדקים, זוויות חדות, שינוי בחומר וסוף הגוף גורמים לשבירת גלים ופיזור גלים גבוהה.
• החזרים מחללים פנימיים ופינות בגוף המטוס - גלי רדיו הנכנסים לתא כל שהוא כגון תא טייס, כונס מנוע או תאי חימוש, נשברים ומוקרנים לדופן אחרת בתוך התא ועקב שבירה חוזרת ונשנית בתוך התא נוצר אזור "בהיר" מבחינת החזרי מכ"ם.
• אורך הגל של המכ"ם המשדר - אורכי גל שונים קובעים את החשיפה של גוף מסוים לאנרגיית המכ"ם. אורך גל גדול מאפשר חשיפה גדולה יותר שבתורה גורמת לסיכויים גדולים יותר להחזרי מכ"ם אפילו מכלי רכב חמקנים. עם זאת אורכי גל גדולים מתאפיינים ברעשים ורזולוציה נמוכה שלא מאפשרת, נכון לעכשיו, לבצע נעילה או הכוונה של טילי נ"מ על פיהם. מסיבה זאת, סוללות נ"מ עושות שימוש במכ"מים בעלי אורכי גל קצרים בעלי רזולוציה גבוה. מכ"מים בעלי אורכי גל גדול משמשים לגילוי וזיהוי על ידי גורמי בקרה קרקעיים.

שיטות להקטנת חתימת מכ"ם - LO

כלים חמקנים ותכונותיהם תמונה של מטוס ה-B-2 המדגימה את התכונות החמקניות שלו: חוסר בזוויות ישרות- כל הזוויות במטוס כולל אלה של שפת הזרימה משוכות, כונסי אוויר וצינור הפליטה של המנועים מורכבים גבוה בתוך הגוף ומוסתרים על ידי הכנפיים, תא הטייס מוסתר על ידי שפת ההתקפה של הכנף וחוסר בהגאי כיוון. תמונה המדגימה את התכונות החמקניות של ה-F-22 מלפנים: חוסר בזוויות מאונכות - מבנה הכונסים והגאי הכיוון מוטים בזווית, מבנה גוף לא עגול המונע זחילת גלים וגורם לשבירת הגלים הרחק ממקור הגל, מבנה כונסים מותאם לחמקנות ותא טייס בו החלל הפנימי מוסתר על ידי הגוף. תמונה המדגימה את התכונות החמקניות של ה-F-22 מלמטה: חוסר בזוויות ישרות- הכנפיים, הכונסים, תאי חימוש פנימיים המוסתרים על ידי דלתות שלא בולטות, דלתות תאי החימוש והגאי גובה בעלי זוויות משוכות. היו אס אס זומוואלט מדגימה את התכונות החמקניות שלה. היו אס אס אינדפנדנס מראה את התכונות החמקניות שלה. ישנן 5 תמונות בגלריה. ניתן להקיש על תמונה להגדלתה

עקב התכונות של החזרי המכ"ם מגופים שונים פותחו מספר גדול של שיטות להקטנת שטח חתך מכ"ם (השחמ"ה), חלקם הגדול מתבסס על הכוונת החזרי מכ"ם הרחק ממקור הקרן, שכן ספיגת הגלים לגמרי תדרוש כמות גדולה מאוד של חומר סופג קרינת מכ"ם.

• הטיית משטחים אנכיים - בשל היותו אחראי להרבה מהחזרי המכ"ם, דרשה הטיית מייצבי הכיוון ודפנות מאונכים אחרים בצורה כזאת שההחזרים הגאומטריים מהם לא יגיעו למקור הגל. בפועל במטוסים חמקנים נדרשת התקנה של לפחות שני משטחי מייצב כיוון, כאשר במטוסים מסוימים, דוגמת ה-B-2 לא התקינו את המשטח כלל.
• ייצור גוף בעל זוויות משוכות - בשל התכונות של שבירת הגלים הנעים בגוף מוליך בשביל להכווין את שבירת הגלים הרחק ממקור הקרן משתמשים בזוויות משוכות. דוגמה בולטת לסוג מבנה זה הוא ה-F-117 שדפנות הגוף בנויות פאות זוויתיות לשם מטרה זאת. זה גם חל על הפנלים של המטוס מה שיצר את המבנה המשונן שלהם. בנוסף על כך כל המטוסים החמקנים כוללים כנפיים משוכות אחורה, כאשר גם שפת הזרימה חייבת להיות משוכה.
• הסתרת רכיבים בולטים בגוף המטוס - כאמור שבירה של גלים נעשית עקב זוויות חדות, פערים בגוף או שינוי בחומר, הסתרת גופים בולטים במבנה מאפשרת החזר מינימלי, לכן מטוסים חמקניים כוללים תאים פנימיים בהם מוסתר החימוש. למעשה במטוסים חמקנים בליטה ולו הקטנה ביותר מגוף המטוס מסוגלת לשלש את החזרי המכ"ם מהמטוס.
• הסתרה והתאמת חללים בתוך המטוס - חללים בתוך המטוס החשופים לקרינת מכ"ם הם מקור גדול להחזרים עקב שבירה חוזרת ונשנית של הגלים בתוכם מה שדורש את הסתרתם או התאמתם. ב-B-2 לדוגמה, הכונסים של המנועים מוסתרים על ידי הגוף וגם הם בנויים בצורה משוננת להקטנת החזרים. ב-F-117 הכונסים מוסתרים חלקית על ידי הגחון שהוא האזור הרחב ביותר במבנה אבל הם גם מכוסים ברשת של מוליך שמותאמת לאורך הגל של המכ"מים שהמטוס צפוי לפגוש, רשת זאת כולאת את קרינת המכ"ם בתוך הכונס בדומה לצורה שהקרינה נכלאת בתוך תנור המיקרוגל. בנוסף הדפנות הפנימיות של הכונסים מכוסות בחומר סופג קרינת רדיו.
• ייצור אנטנות שלא מחזירות קרינת מכ"ם - אנטנות הן גורם משמעותי להחזרי מכ"ם בגלל שגלי המכ"ם שמוקרנים על החומר המוליך המיועד לשידור פועל כמו מגבר ומשדר את הגל חזרה. גורם זה דורש ייצור אנטנות ומכשירי מכ"ם מיוחדים שמתוכננים לשידור גלים נכנסים הרחק ממקור הגל או כאלה שמטבעם לא מחזירים קרינת מכ"ם כגון צלחות מכ"ם מערך סריקה אקטיבית.
• שינויי חומר מכוונים בתחום האלקטרומגנטי - שינוי של חומר בתחום האלקטרומגנטי יגרמו לשבירה והקרנת גלים מהגוף, אך תכנון השבירה ככה שהגלים המוקרנים ממנה יוקרנו הרחק ממקור הגל יקטינו את חתימת המכ"ם. בהרבה מטוסים חמקנים שפת ההתקפה ושפת הזרימה של הכנפיים מכוסות בחומר מרוכב שיגרום לספיגה חלקית ולשבירה בכיוון צפוי של גלי המכ"ם הנותרים.
• הימנעות מבניית גוף מעוגל - כאמור בשל תופעת זחילת הגלים גל שמשודר על גוף מעוגל מסוגל "לזחול" בהיקפו ולחזור לכיוון מקור הגל, בשביל למנוע זאת כלים חמקניים לא יהיו מעוגלים, במטוסים זה מתבטא בגחונים שטוחים ומבנה גוף בעלי זוויות ולרוב גם מנשקים זוויתיים.
• התאבכות הורסת - חומר סופגי קרינת מכ"ם מסוימים מסוגלים לשנות את המופע של הגל המשודר על הגוף. אם מייצרים חומר בעובי של מחצית מאורך הגל של הגל הצפוי ההחזר שיוצר יהיה הפוך לאות המקורי ועל ידי כך יבטל את ההחזר. שיטה זאת דורשת ייצור חומר ציפוי ייעודי לגלים באורכים מוגדרים ומדויקים ממקור ידוע מראש. עם זאת יש אפשרות של התקנת חומר ציפוי בעובי רב יאפשר כיסוי מלא יותר של כלל אורכי גל, אבל הוא גם יגדיל את משקל הכלי החמקני בצורה ניכרת.
• ביטול אקטיבי - הרעיון דומה מאוד להתאבכות ההורסת אך מתבצעת על ידי חליפה אוויונית אשר קולטת את הגל, מחשבת את ההחזר הצפוי ומשדרת חזרה אות במופע הפוך, למרות זאת עיבוד המידע לוקח זמן וכן מערכות אוויוניות מתקשות להגיב כנדרש לשידורים מרובים בסביבה רווית איומים.

שיטות סבירות יירוט נמוכה - LPI

שיטות סבירות יירוט נמוכה מסתמכות על כמה תכונות של מערכות יירוט אותות (מערכות שתפקידן לקלוט אותות ממשדרים של האויב לטובת התראה, זיהוי ואיסוף דוגמת מערכות RWR) בשביל להשלות אותן ולחמוק מזיהוי. התכונות הן:

• רגישות חיישני היירוט - החיישנים שאמורים לקלוט ולזהות את המטרה/איום כוללים ספי רגישות בשביל לסנן רעשי רקע ולמנוע התראות שווא שיהוו מטרד למפעיל המערכת. בשל כך מערכות LPI משתמשות בשידורים בעוצמה נמוכה ככל הניתן בשביל לא לעבור את ספי הרגישות (בדרך כלל כ-25 דציבל), זה מתבצע על ידי התאמת האות לסביבה, למוד הפעולה ולטווח הנדרש לביצוע העבודה של המשדר. לדוגמה, בשביל לזהות מטרה במרחק של 128 קילומטר (80 מייל) נדרש ממערכת המכ"ם שידור אות בעוצמה של 500 קילו וואט, כאשר בשביל לאפשר זיהוי או אפילו נעילה בטווח של 8 קילומטר (5 מייל) דרוש אות בעוצמה של 75 מילי וואט.
• הצורך במיון מקור האות המיורט - מערכת יירוט האותות אמורה לתת מענה לסביבה רוויה באותות הבאים מכיוונים שונים, אפילו אלה בעלי תחום תדרים זהה. זה והצורך בחלוקה לקטגוריות דורשים זמן סריקה בו האות נקלט ומועבד על ידי החומרה והתוכנה בשביל לקבוע את כיוונו ומאוחר יותר את טיבו. בשביל למנוע זיהוי ומיון מערכות LPI משנות בצורה תמידית את תדרי העבודה ואת הגברי האותות כדי לא להיכנס בזמן הסריקה כאות בודד.
• הצורך לחלוקה של מקור האות לקטגוריות - מערכת יירוט האותות אמורה לזהות את סוג האות והמערכת המשדרת את האות בשביל לאפשר למפעיל להשתמש באמצעי נגד מתאימים, בשביל זה האות הנקלט אמור להיות מועבד על ידי תוכנה או חומרה ומושווה לאותות מוכרים שזוהו במאמצי איסוף מודיעין אותות. בשביל למנוע זיהוי סוג המערכת מערכות LPI משנות את אפנוני האותות בצורה תמידית ככה שאותות שנקלטים במערכות הזיהוי לא יוכלו להיות מושוות לכל אפנון גל אחד. בשביל להתמודד עם פונקציות המיון והזיהוי של האותות מערכות LPI משנות את צורת האותות, התדרים שלהם ואת ההגברים שלהם ואף את כמות השידור שלהם בשביל להכניס גורמים אקראיים לכאורה לאותות הנקלטים, מה שמקטין את הסיכויים שמערכת יירוט האותות יוכלו לזהות ולהחוות למפעיל על קיום המשדר ועל טיבו.

בשל כך משדרים כגון מכשירי מכ"ם, מכשירי תקשורת רדיו ואף משדרי לייזר בעלי תכונות LPI חייבים להיות דיגיטליים, שכן רק סוגי מערכות אלה מסוגלים לספק את ההספק המשתנה, והאקראיות באפנון הגלים המשודרים.

חמקנות קרינה אינפרה אדומה

חמקנות בתחום האינפרה אדום מתאפיינת בשימוש בטכניקות שונות להסתרת או הקטנת חום בתחום הראות של חיישנים אפשריים. הטכניקות שבאו לשימוש במטוסים הן:

• התקנת צינורות פליטה מיוחדים שבהם מוזרק אוויר קר המקטין את טמפרטורת הסילון.
• הגדלת צינורות הפליטה כדי שהאוויר החם יתפזר בנפח אוויר גדול יותר ועל ידי זה יהיה פחות בולט.
• המעטת שימוש במבער אחורי, שימוש בו מסוגל להגדיל את החתימה האינפרה אדומה פי-50. מטוסים חמקניים כגון ה-F-117 וה-B-2 בגלל זה טסים במהירויות תת-קוליות ומטוסי קרב מהדור החמישי עושים שימוש בשיוט על קולי בשביל להקטין את השימוש במבער.
• הסתרת צינור הפליטה על ידי התקנתו בחלק העליון של הגוף או אמצעים מבניים אחרים שמקטינים את הנראות של צינור הפליטה.

חמקנות אקוסטית

מדחף של הצוללת יו אס אס בלובק, בצורה האופיינית יותר לצוללות המייצרת פחות בועות בעת פעולה.

מבחינת כלי טיס חמקנות אקוסטית מאפשרת טיסה בגובה נמוך עם סבירות נמוכה יותר של זיהוי הקול ומקורו. זה מתבצע על ידי הסתרת צינורות הפליטה ועל ידי מבני צינורות פליטה מותאמים. ב-B-2 לדוגמה צינורות הפליטה של המנועים מותקנים בחלק העליון של הגוף, מעל הכנפיים, ככה שגלי הקול יופנו כלפי מעלה ולא כלפי הקרקע.

חמקנות אקוסטית היא תכונה קריטית בכלי שיט ובפרט בצוללות (הצוללת החמקנית הראשונה הייתה אלבריך) בהם אמצעי הזיהוי העיקרי הוא בעזרת סונאר שמשתמש בהחזרי גלי קול. עקרון הפעולה של הסונאר האקטיבי הוא דומה מאוד למכ"ם כאשר ישנו משדר שמקרין גלי קול ומאזין להחזרים שלהם, אך בגלל שגלי קול נישאים למרחק רב במים זה הופך את המשדר לבולט מאוד. בצוללות בשל הדגש על חשאיות משימותיהם ממעיטים להשתמש בסונאר אקטיבי ומשתמשים בסונאר פסיבי אשר רק מאזין לרעשים בניסיון לזהות מקור רעש מכלי שיט אחרים.

מקורות הרעש הגדולים בכלי שיט הם:

• החלקים הנעים בתוך גוף הספינה כגון מנועים, תמסורות מוטות העברת תנועה וכדומה, אלה מייצרים גם רעש אקוסטי וגם רטט שעובר דרך גוף הספינה ולמים. הקטנת הרעשים ממקורות אלה מתבצע על ידי שכבות בידוד והפרדה מחומרים רכים שסופגים את הרעשים ואת הרטט.
• המדחף מעל מהירות סיבוב מסוימת יוצר וואקום בחלק בו זרימת המים עוזבת את להבי המדחף אשר יוצר בועות שכאשר הן קורסות יוצרות רעש רב. שיטות להקטנת רעש מהמדחף כוללות ייצור מדחפים בעלי פרופיל יעיל אשר יוצר דחף שימושי גם במהירויות סיבוב נמוכות; הזרמת אוויר בלחץ נמוך מתוך שפת הזרימה של הלהבים שממלא את הוואקום ועקב הבדלי הלחץ המתונים יותר בין הבועות למים, הבועות קורסות יותר לאט ויוצרות הרבה פחות רעש; שיטה נוספת היא שימוש בסילון מים במקום במדחפים בשביל למנוע יצירת בועות.

חמקנות וויזואלית

חמקנות ויזואלית משמעותה הסתרה או הקטנת יכולת זיהוי כלי הרכב החמקן מעיניהם של בני אדם. למרות ניסיונות מוקדמים בחומרים שקופים מרבית התחום של חמקנות ויזואלית מתמקד בהסוואה שמתמזגת עם הסביבה או שוברת את קווי המתאר של כלי הרכב ומונעת מהתצפיתן מלזהות אותו.

ישנם מטוסי קרב אשר צידם התחתון כצבע שמיים, וצידם העליון כצבע הקרקע.

ראו גם

• לוחמה אלקטרונית
• שטח חתך מכ"ם
• הסוואה

לקריאה נוספת

• Introduction to RF Stealth by David Lynch, Jr. 2004 ISBN 0-86341-349-8
• The Radar Game by Rebecca Grant, 1998 ISBN 1-892799-00-6
• STEALTH WARSHIP TECHNOLOGY, Cristopher Lavers, 2012 ISBN 978-1-4081-7525-5
• Stealth Warplanes by Doug Richardson, 2001 ISBN 978-0760310519
• Stealth Technology, the art of black magic by J. Jones, 1989 ISBN 0-8306-8281-3

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא חמקנות בוויקישיתוף

• חמקנות באתר Encyclopedia.com.
• ניצן סדן, מטוס חמקן? אין אחד שלא יכול להתגלות, באתר כלכליסט, 10 בפברואר 2018
• חמקנות, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• ניר דבורי, ‏עמוק יותר, רחוק יותר: המטוס שהקפיץ את חיל האוויר הישראלי לגבהים חדשים, באתר ‏מאקו‏, 30 ביוני 2021