Günümüz Hava Harbinde Düşman Tarafından Tespit Edilmek, Edilememek.
Tarih boyunca insanlar farklı arzularını gerçekleştirmek için farklı yol arayışlarına girmiştir. Bu arayışlar insanlık medeniyetinin gelişmesinin temel mekanizması olmuştur. Arzular uğruna bazen öyle yöntemler kullanılması gerekmiştir ki sonuçları oldukça yıkıcı olmuştur. Çoğunlukla sonuçları yıkıcı olan ve insanlığın gelişmesinde önemli bir yer tutan harp yöntemi günümüzde önemli bir yer tutmaktadır. Bu yöntemin ana bileşenleri arzu ve işlevin karşılıklı çatışması yani anlaşmazlığıdır. Harp kavramında en az iki taraf bulunur ve bu iki taraftan biri diğerine üstünlük kurma çabası içerisindedir. Bu kavramı icra etmenin birkaç farklı yöntemi vardır. Bu yöntemlerde biri de silah ile karşıt ve düşman tarafın elindeki kozları oynamamasına sebep olmaktır. Ancak elinizdeki silahı kullanmak için ilk önce düşmanın elinde ne olup olmadığı iyi-kötü bilmeniz gerekir. Yani düşmanın elindeki silah veya harp sırasında koz olarak kullanılacak herhangi bir yapı ve/veya oluşumu tespit etmeniz gerekir.
Harp kavramı coğrafi olarak günümüzde 3 disipline ayrılır. Bu üç disiplin deniz, hava ve kara harbidir. Her bir disiplin kendi içerisinde sorumluluklara sahiptir. Düşmanın tespit edilmesi ancak her üç disiplin içinde ortak gerekliliktir. Bu disiplinlerden üçü içinde düşmanın tespit edememekte benzer sonuçlara neden olacaktır. Ancak günümüz harp sahası göz önünde alındığında düşman tespit-teşhis, saha kontrolü gibi konuların icrasında ağırlıklı görev hava harbi disiplinin alanı dahilindedir. Bu nedenden ötürü bu yazıda hava harbi çerçevesinde hava araçlarının düşman tarafından tespit edilip edilememesi konu edilecektir.
KC-135R havadan yakıt ikmal uçağı ve Boeing 737 AWE&C Barış Kartalı. Havadan Erken İhbar ve Kontrol uçakları Hava muharebelerinde uzaktan tespit ve teşhis için kritik rol oynarak havadaki filoya "büyük göz" olurlar.
1.Giriş
Düşman tespiti, düşmanın varlığından ve/veya hareketlerinden bir şekilde haberdar olmaktır. Düşman tespiti insanlık tarafından geliştirilen farklı cihazlarla yapılmıştır ve yapılmaktadır. Bu cihazların günümüzdeki ortak özelliği, hepsinin doğanın dört temel kuvvetinden biri olan elektromanyetik kuvvettin kuralları dahilinde çalışıyor olmasıdır. Elektromanyetik kuvvet ve elektromanyetik alan maddenin var olmasında ve madde davranışlarında, dolaylı olarak insanlığın yaptığı cihazlarda vazgeçilemez bir yere sahiptir. Öyle ki aslında elektromanyetik kuvvet sayesinde gözlerimiz işlevlerini yerine getirmektedir. Bilhassa elektromanyetik kuvvetin kuvvet taşıyıcı parçacığı olan foton hareketleri temelde bize görme yetisini kazandıran olaydır.
Yeni Nesil Kalkan-II Hava Savunma Radarı
Foton parçacığı üzerinden elektromanyetik kuvveti anlamaya devam edersek bu parçacığın taşıdığı, sahip olduğu, etkileşime girdiği enerji miktarı ve etkileşime girdiği parçacıların farklılığı elektromanyetik tayf adı verilen bir kuşağın adlandırılmasına sebep olmuştur. Bu kuşakta yer alan elektromanyetik dalgaların enerji seviyeleri ve özellikleri anlaşılmaya çalışılmaktadır. Burada en önemli olan konu enerji seviyesindeki farklılıklardır ve bu, en ufak miktarda bile olsa, farklılıklar dalganın farklı davranmasına neden olur. Özünde fotonların, genelde dalgaların farklı enerji seviyelerine sahip olmaları onların farklı gruplandırılmalarına neden olur. İnsan için elektromanyetik dalga gruplandırmasının temeli görülebilir ve görülemeyen ışınlardır. Hava harbinde, ki özellikle düşman tespiti için, ise elektromanyetik dalga gruplandırılması ikiye ayrılır.
Bu iki grup Infrared (IR) ve Radio Frequency (RF) olarak adlandırılır. IR gruplandırmasında, hava aracından farklı nedenlerle yayılan IR dalga boyundaki dalgaların tespiti üzerinden süreç yürür. RF gruplandırmasında ise temel süreç dost bir elektromanyetik dalga kaynağından yayılan dalgaların düşman hava araçlarına çarpmaları ve dalgaların geri dönüşleri üzerine kuruludur. Ancak günümüzde bu alanda düşman tarafından yapılan RF yayınları da düşmanın araçların tespitinde RF grubu altında yer almaktadır (Pasif radarlar). Bu kısma daha sonra tekrar değinilecektir.
1.1 IR Dalgalar ile Tespit
Infrared dalgalar aslında maddenin ısısı ile ilgili olarak ilişkilendirilebilecek dalgalardır. Aslında -273 C derecenin üzerindeki her sıcaklıkta bir miktar IR dalga üretilir. Ancak üretilen dalgaların yoğunluğu çok düşük olabileceğinden bu tarz dalgaları tespit etmek zordur. Ama sıcaklığın arttığı durumlarda daha fazla IR dalgası üretilir. Bu da bu dalgaların, dalgayı yayınlayan ortamın sıcaklığı arttıkça daha iyi gözlenmesine neden olur.
Ancak özellikle bazı reaksiyonlar vardır ki bu tip reaksiyonlarda çok fazla sayıda IR dalgası ortaya çıkar. Bu reaksiyonlar yanma reaksiyonlarıdır. Yanma reaksiyonları basit IR detektörleri tarafından rahatça tespit edilebilir. Ancak burada yanma reaksiyonların tespiti sınırlayan bir durum vardır. Bu durum IR dalgaların sahip olukları dalga boyları gereği atmosferde görece uzak mesafeleri, özellikle RF dalgalara göre kat edememeleridir. Bu nedenden ötürü hava harbinde IR dalgalar ile tespit yöntemi görece kısa mesafelerde kullanılır.
Imaging Infrared (IIR) algılayıcıdan uçağın görünümü
Hava araçları yanmalı motorlar kullanır. Yani ortada çok fazla sayıda IR dalganın üretildiği bir kaynak vardır. Yanma reaksiyonlarının sonucu olarak ortaya çıkan bir enerji formu olan ısı bir şekilde üretildiği ortamdan ayrılmak ister. Yani bir başka ve farklı bir deyişle eğer ortada yanma reaksiyonu varsa orada tahliye edilmesi gereken IR dalgalar vardır. Eğer kullandığınız uçak yanma reaksiyonları sayesinde motordan güç alıyorsa arkada mutlaka bir IR izi bırakacaktır. Hava harbinde tespitte anlaşılması ilk temel cümle budur. Bu cümleden sonra, yanma reaksiyonları ile çalışan hiçbir uçak tamamen düşman tarafından tespit edilemez yargısı akıllara gelmemelidir.
Ancak uçağın IR izi bırakması, bu izin minimize edilemez anlamına gelmemelidir. Belli sınırlar dahilinde (özellikle motor performansı) uçağın motoru dahilinde yapılabilecek modifikasyonlarla IR izinin azaltılması mümkündür. Yapılacak modifikasyonlar burada IR izinin yoğunluğunun düşürülmesine yöneliktir. Ancak mevcut motor teknolojileri göz önüne alındığında IR izinin azaltılmasında imkanların kısıtlı olduğu ve hatta sınırlarına ulaşıldığı söylenebilir. Bu konuda yapılmış en ciddi bilimsel çalışmalar ABD Hava Kuvvetleri ve Lockheed Martin tarafından F-22 uçağının geliştirmesi sırasında yapılmıştır (F-117 ile başlayan sürecin devamı olarak).
1.2 RF Dalgalar ile Tespit
RF dalgalar doğaları gereği IR dalgalara göre çok daha uzun mesafelere başarılı şekilde seyahat edebilmektedir. Bu özelliklerinden dolayı askeri teknolojilerin gelişmesinde önemli bir rol oynamaktadırlar. RF dalgaların harp sahasında çalışma prensibi dalga yayınlayıp dalganın havada yayılışını ve/veya geri dönüşünü takip etmek üzerine kuruludur. Cihazlardan yayılan elektromanyetik dalgalar tespit edilen cisme çarparak geri dönüş yapar ve geri dönüş tespit edilirse, dalganın seyahat süresi, sahip olduğu enerji gibi hesaplamalar ve kavramlarda döngüye dahil edilirse RF dalgaların temel çalışma prensibi anlaşılabilir. Bu tarz çalışan sistemlere aktif tespit sistemleri denir. Ancak günümüz RF ve radar teknolojileri artık kendi yayınlamadığı dalgaları tespit ve analiz ederek hedef tespiti yapabilmektedir (buna pasif yetenek denilebilir). Bu nokta önemlidir çünkü artık en az aktif sistemler kadar aktif sistemlerin pasif yetenekleri ve sadece kendi başına pasif olarak çalışan sistemlerde artık aktif sistemler kadar hedef tespitinde önemlidir.
Her ne kadar IR dalgalar kısmında değinilmemiş olsa da RF dalgalar da doğal olarak elektromanyetik kuvvet ve elektromanyetik dalga hareketi kurallarına uyarlar. Burada dalga kurallarına değinilmesinin nedeni RF dalgaların günümüzde tespit, hesaplama ve teşhis yetenekleri aslında ciddi ölçüde bu kurallara dayanmaktadır. IR dalgaların hava harp sahası uygulamalarında dalganın geliş, saçılım açısı ve sahip olduğu enerji gibi kavramlar RF dalgalardaki kadar dikkate alınmaz çünkü ortada zaten karşı taraftan saçılan dalgalar vardır ve bunların tespitinde temel dalga hareketi kurallarına pek de ihtiyaç duyulmaz. RF dalgaların dalga hareket kurallarına olan duyarlılığı yüzünden yazının buradan sonraki kısmında biraz dalga hareket fiziğinden bahsedilecektir. Yazının daha ileri ki kısımlarında anlatılacak olan RCS gibi kavramların anlaşılmasında ve genel olarak RF dalgaların tespitte kullanılmasında bu hareket fiziği oldukça önemlidir.
1.2.1 Dalga-Hareket Fiziği
Elektromanyetik dalgalar maddesiz ortamlarda herhangi bir engele denk gelmeyeceği için enerji kaybetmeden yayılmaya devam ederler. Ancak madde içeren ortamlarda, ortamdaki maddenin yoğunluğuna ve maddenin özelliklerine göre yayılmaları sonlanabilir, saçılabilir ve yansıyabilir. Burada yayılma ve saçılma dalganın en nihayetinde parçacıklı bir yapı olmasından kaynaklanır. Ancak dalganın yansıması dalga özellikleri üzerinden açıklanır. Dalga özellikleri RF dalgaların kullanılmasında ilk prensip olduğundan dalga özellikleri yazının bu kısmında ilk değinilecek olan konudur.
Dalga hareketlerinin anlaşılmasında kilit nokta yayılan dalganın bir şekilde elektromanyetik iz tespit edebilecek detektörlere ulaşmasıdır. Eğer havadaki cisme ait veya cisme çarpan herhangi bir elektromanyetik enerji detektörler tarafından tespit edilemezse o zaman bu cismin tespit edilmesi RF dalga yöntemleriyle mümkün olmayacaktır.
2. RCS (Radar Cross-Section) Kavramı
RCS (Radar Cross-Section) kavramı günümüz hava harbi tartışmalarında önemli bir yere sahiptir. Bu kavram günümüz tartışmalarında basit bir anlatımla uçağın boyutuyla ilişkilendirilmektedir. Bu ilişki de uçağın boyutsal olarak büyük olması daha fazla RF dalganın uçağa isabet edeceği mantığı üzerine kurulur. Bu tanım doğru bir tanımdır ancak günümüz hava harbinda tanım söz konusu düşmana görünmemek olduğunda yeterli gelmemektedir. Buradaki yetersizlik kavramın gelişen teknoloji karşısında sözlük anlamının artık hava harbinde karşılaşılan durumların tamamını açıklayamamasından kaynaklanmaktadır. RCS kavramının anlamının yeniden tanımlanması özellikle teknolojik ilerleme konusunda elzem bir konudur. Ancak özellikle sivil temelli tartışmalarda RCS kavramı konusunda büyük ölçüde yanlış bilgilenmeler söz konusudur.
Örnek uçak üzerinde RCS
RCS kavramının tanımının güncellenmesinde çıkış noktası karşı taraftan gelen dalganın karşı tarafa fiziksel yöntemlerle nasıl ulaştırılamamasında olmalıdır. Bu çıkış noktasında ortaya iki esas tasarım unsuru ortaya çıkar. Birincisi uçağın boyutsal olarak olabildiğince küçük yapılmasıdır. Bu uçağın havada olabildiğince az karşıt dalgaya denk gelmesine neden olur. İkinci tasarım unsuru uçağa çarpan dalgaların karşıt alıcılara ulaşmasını önleyecek şekilde yansıtılması veya mümkünse yansıtılmamasıdır. Yani gelen dalganın çarptığı yüzeyin özellikleri değiştirilmelidir. Şekil değişiminde farklı açılarda yerleştirilmiş yüzeyler sayesinde gelen dalgaların saptırılması mümkündür.
Bir başka anlatımla uçağın gövdesinin yüzeyinin pürüzlenmesi ile dalga yapısının bozulması mümkündür. Pürüzler dalgaların daha fazla dağılmasına/bozulmasına imkân verecektir. Yüzey özelliklerinin bozulması uçağın aerodinamik yapısını olumsuz etkileyecektir. Ancak bu bozulmaya karşı uçağın elde edeceği kazanımlar dikkatli incelenmelidir. Yüzey bozulmasına karşı farklı tasarımlar, malzemeler ve daha güçlü motorlarla yüzeyin bozulmasının dezavantajları ortandan kaldırılabilir.
Dalgaların dağıtılması/yansıtılmasında uçakların gövde şekilleri (silindirik ve/veya dairesel yapı) düşünüldüğünde aslında mevcut uçakların büyük ölçüde dalgaları en iyi dağıtan yapı ile tasarlandığını görebiliriz. Bu eğrisel ve/veya kavisli yapı aslında fiziksel olarak düzlükler içermediğinden üstüne gelen dalgayı birçok farklı açıyla dağıtacaktır. Aslında tasarımsal anlamda F-117'den sonra F-22'nin daha bir ortalama uçak tasarımında olmasının nedenlerinden biri de bu paragrafta anlatılan silindirik yapının tüm yönlerden dalgaları dağıtmada daha iyi bir tasarım olmasından kaynaklanmaktadır.
F-22 Raptor savaş uçağı
Eğer silindirik şekiller savaş uçağı tasarımlarında en iyi dalga dağıtım özelliklerini sergiliyorken günümüzde ve gelecekti tasarımlardan neler beklenmelidir? Direk ve hızlı bir cevap vermek gerekirse aslında savaş uçağı tasarımında söz konusu düşmana yakalanmama olduğunda şekilsel anlamda bir üst sınıra ulaşılmıştır. Tekrar edileceği üzere burada silindirik ve dairesel tasarım radar dalgalarının dağıtılmasında genel anlamda en iyi değerleri vermektedir. Askeri uçakların, özellikle de savaş uçaklarının, yaptıkları manevralar göz önüne alındığında silindirik şekil her yönden aynı yüzey özelliklerine sahip olduğu için uçak gireceği farklı manevralarda en iyi dağıtma sonucunu verecektir. Ancak örneğin kare veya küp esaslı bir uçak tasarımın gidilseydi belki uçak bazı açılardan gelen dalgaları çok iyi dağıtacak ancak farklı bir pozisyona girdiği zamanda gelen dalgaları aynen geldikleri gibi geri yollayacaktır. Bu kısım önemlidir çünkü bir savaş uçağın görevi bombayı bıraktıktan sonra bitmez. Uçak inene kadar uçaktan aynı özellikleri sağlayabilmesi beklenir.
Ancak uçakların uçmasını ve kontrol edilmesini sağlayan yüzeyler uçağın silindirik yapısını bozmaktadırlar. Bundan ötürü aslında RCS kavramında daha çok uçağın kontrol yüzeylerinin boyut ve özelliklerinin üzerinde durulması gerekir. Nitekim B-2 bombardıman uçaklarının tasarımı da bu mantık üzerinden yürüdüğünden B-2'ler de özellikle dikey yüzeyler olabildiğince kullanılmamaya çalışılmıştır. Düşünüldüğünde bu durum silindirik tasarım anlayışına ters olabilecektir. Ancak buradaki uçağın bir bombardıman uçağı olduğu yani görev isterlerinin farklı olduğu akılda tutulmalıdır. Bu yazı esasen savaş uçaklarına odaklanmaktadır. Bu cümle de göz önüne alındığında B-2 tasarımının farklılığı anlaşılabilecektir.
B-2 Spirit bombardıman uçağı
RCS kavramına uçağın bütün yüzeyleri etki eder ancak her bir yüzeyin RCS kavramındaki payı farklıdır. Örneğin uçakların kanat altında taşınan bomba veya yakıt tankları sivil kamuoyunda sanılanın aksine uçağın RCS değerini hayati ölçüde etkilemezler. Çünkü kanat altlarında taşınan mühimmatlarda esasen silindirik ve dairesel bir tasarıma sahiptir. Kanat altında taşınan mühimmat ve yakıt depolarında daha farklı durumlar söz konusudur ancak genel olarak belirtildiği üzere buralarda taşınan mühimmat veya deponun uçağın karşı tarafa olan görünürlüğünde uçağın özellikle dikey yüzeylerine göre çok düşük bir etkisi vardır. Bu etki çoğunlukla özellikle mühimmat ve deponun uçaktan uçuş sırasında güvenli ayrılması için ihmal edilir. Ancak mühimmatların gövde içerisine alınması yine sanılanın aksine uçağın radara görünmesindense uçağın performansına yönelik yapılmış bir uygulamadır.
Konuyu toplamak gerekirse RCS kavramında esas olan uçağın olabildiğince radara dağıtıcı yüzeylere sahip olmasıdır. Ancak bahsedildiği üzere şekilsel anlamda sınırlara ulaşılmış olunması nedeniyle savaş uçağının düşmana yakalanmamasında uçağın boyutsal küçüklüğü, her açıdan dalga dağıtma kabiliyetin olması RCS kavramının etkinliğinde önemli rol oynamaktadır. Ancak şekilsel sınırlara ulaşılması düşmana belirlememe konusunda bir başka yöntemin kullanılmasını zorunlu kılar hale gelmiştir.
3. Kendi Yaydığımız Dalgalar
Hava harbinda düşman tespit etmenin iki temel mekanizmaya dayandığı bu yazının daha önceki bölümlerinde dile getirilmişti. Bu iki mekanizmadan ikincisi olan düşmanın kendisinin yayınladığı dalgalar tarafından tespitinin detayları bu kısımda biraz daha açılacaktır.
Kendi yaydığımız dalgaların düşman tarafından tespit edilmesi görece ilk mekanizma olan dalga yayınlamaktan daha kolaydır. Çünkü burada bir dalga yayınlayıp onun dönüşünü beklemek yerine ortamda mevcut olan bir dalga yakalanmaya çalışılmaktadır. Bu yakalanan dalganın sensörlerde bıraktığı iz analiz edilerek dalgayı yayan kaynak hakkında değerlendirmelerde bulunabilmektedir.
Rus Tu-214R ELINT/SIGINT Uçağı
Ama bu yazının bir önceki bölümünün son cümlelerinde değinilen bazı açılardan tasarımsal sınırlara ulaşmamız, kendi yaydığımız dalgaların kontrolü konusunu veya daha genel bir anlatımla pasif sensör kabiliyetini çok önemli bir yere koymaktadır. Aslında bu kısımda anlatılanlar sadece yeni nesil değil daha alt ve eski nesil uçaklar içinde oldukça önemli bir konudur. Çünkü günümüz teknolojisinde savaş uçaklarının düşman tarafından tespitinde ilk önce yaydıkları elektromanyetik dalgalar yerlerinin söyler ve tespit edilmelerine neden olur.
Aslında günümüz teknolojileri düşman yayınlarını takip etmede ve ayırmada oldukça başarılı sistemler bulunmaktadır. Ancak bu sistemler oldukça büyük boyutlu sistemler olduğundan ve olabildiğinden kendi görev grubuna ait adanmış uçaklar vardır (ELINT/SIGINT uçakları vb.). Savaş uçakları için anahtar nokta düşman yayın tanımlamasını uçak dahilinde uçağa ait sistemlerle, başka bir uçaktan yardım almadan yapabilmeleridir. Bu sayede uçağın olası bir duruma karşı reaksiyon süresi minimum değerlere indirilecektir.
Pasif sistemler tek başlarına etkili olabilmektedir. Ancak savaş uçağının tam bir çevre gözetleme kabiliyetine sahip olması için radar vb. araçlarla yayında yapması gerekir. İşte bu durumda aktif ve pasif sistemler arasında bir bağlantı veya ilişki kurulmalıdır. Bu sayede maksimum durumsal farkındalık en az miktarda yayın yaparak ortaya çıkacaktır. Burada aslında farklı bir kavram ortaya çıkmıştır. Bu kavramın adı sinyal disiplinidir. Uçağı uçuran veya silah sistem kişileri bu disipline sahip olmalıdır.
4. Gelecek ve Düşman Tarafından Tespit
Geleceğin getirecekleri görece basit ve aynı zamanda görece zor. Basit olan kısım, gelecek tespit teknolojilerinin de büyük ölçüde elektromanyetik kuvvet üzerine kurulmuş olacak. Zor olan kısım ise elektromanyetik tayfın geri kalan kısmı üzerine çalışmak. Tespit teknolojileri artık tespiti ve teşhisi daha zor olan dalga boylarında yaygınlaşıyor. Günümüzde bu teknolojiler datalink teknolojileri adı altında gelişmeler gerçekleştiriyor. Bu sayede ağ iletişimi içerisinde uçak kendi araçlarını kullanmadan harp sahasının daha gerilerinde olan diğer birimlerden aldıkları bilgiler ile hareket edebiliyor ki bu da düşman tarafından tespitlerini zorlaştırıyor.
Günümüzde radar, daha doğrusu elektromanyetik dalgayı algılayan ve işleyen sensörlerin gelişmişlik düzeyi yüksek olduğu için uçaklar arası UHF-VHF iletişim kanalları bile uçağın yerinin tespit edilmesinde rol oynayabiliyor. Bu durumda sadece istasyonlar arası veri aktarımı değil iletişimin güvenli ve yerini paylaşmadan yapılması için yeni iletişim kanallarının bulunması gerek.
Tahmin edileceği üzere artık sadece belli alanlara yönelmek yerine düşman tespit edilmesinde ve kendimizi düşmandan saklamak için her alanda çalışmalar yapılması gerek. Ağ merkezli yapı dahilinde bu ağa bağlı bütün sistemlerin belli bir seviye de olması gerek. Aksi durumda ağ yapısı en zayıf yerinden sökülmeye başlayabilir.
Yazar Mahlası: mhm / SADFOR
Defence Turk
https://www.defenceturk.net/gunumuz-hava-harbinde-dusman-tarafindan-tespit-edilmek-edilememek
T.C. Cumhurbaşkanlığı - Savunma Sanayii Başkanlığı himayesinde yürütülmektedir.
Defence Turk; güvenlik güçleri personeline, savunma sanayii kurum/kuruluşlarına, araştırmacılara ve amatör takipçilere, savunma ve güvenlik alanında bilgi sağlamaya adanmış bir platformdur.