Att flyga utan att bli upptäckt

Björn Persson gläntar i sin avhandling på dörren till ett av de hemligaste rummen i militärtekniken, förmågan att göra sig svårupptäckt, populärt kallat stealth.

Det var den sovjetiske forskaren Petr Ufimtsev som redan på 60-talet visade hur ett flygplans radarmålarea kunde beräknas. Hans rön ansågs dock inte ha något militärt värde så Ufimtsev tilläts dela med sig till omvärlden. Hos den amerikanska flygplanstillverkaren Lockheed förstod man vilken guldklimp man hittat och började rita på världens första operativa och riktiga stealthflygplan, F-117 Nighthawk. När första Irakkriget bröt ut flög F-117 ganska obehindrat över ett av dåtidens starkaste luftförsvar.

Från verklighet till modell

Militära organisationer och flygplanstillverkare mäter naturligtvis på sina egna flygplan, men mätresultaten hålls i regel hemliga. Björn Persson har i sin avhandling gjort öppna mätningar på ett skolflygplan, SK 60, och nu har alla tillgång till de mätresultaten. Han har gått från verklighet till modell, ofta görs det motsatta.

– När planet flög över radarstationen så ändrades signalen som väntat. Men vi såg andra avvikelser som inte kan förklaras med flygplanets läge i förhållande till radarn, säger Björn Persson. Troligen handlar det om vibrationer i skrovet, flygplan är ju relativt flexibla konstruktioner. I den öppna litteraturen har skrovvibrationer bara antytts. Om dessa spelar en lika stor roll som flygplanets läge så innebär det något nytt.

Forskningsfrågan är hur man gör en modell av det som sker mellan en radar och ett flygplan i ett operativt sammanhang. Det vill säga på riktigt. Det finns mätningar och beräkningar som är gjorda i laboratorier och på stillastående flygplan.

– Om man lyckas med en modell som är operativt relevant, hur ska den då användas? säger Björn Persson. Vilka konsekvenser får det för eget flyg och luftvärn? Om det går att göra en modell med ett flygplan och en radar, hur blir det då när det är massor av mål som ska försvaras, många radarstationer och många flygplan? Björn Persson har spunnit vidare på en avhandling av Martin Norsell som behandlade hur en pilot väljer bana för att minska upptäckt vid inflygning mot radar.

Martin Norsell är prorektor och professor i militärteknik vid Försvarshögskolan och även en av Björn Perssons handledare. Andra viktiga personer för avhandlingen är Carina Marcus, Saab, Ulf Ringertz, KTH och Peter Bull, Försvarshögskolan.

– Det var Norsell och Marcus som fick Vinnova och Nationella flygforskningsprogrammet, NFFP att intressera sig för projektet. Jag tyckte det lät intressant och sökte tjänsten. Utan denna ekonomiska hjälp hade det inte blivit någon avhandling, säger Björn Persson.

Ett flygplan är en kompromiss

Ett smygflygplan är inte alltid så osynligt som många kanske tror. Alla flygplan är resultatet av kompromisser. För att bygga ett flygplan som är svårt att upptäcka får man ge avkall på något annat. Planet får exempelvis inte bära yttre last och har ofta sämre prestanda. Men även smygflygplanet får kompromissa med sin smygförmåga i vissa vinklar, för att bli svårupptäckt i andra.

Det kan handla om små avvikelser från en bestämd kurs för att ett flygplan ska avslöja sig för radarn. I sin avhandling har Björn Persson jämfört fyra olika flygplans avvikelser från idealkursen och det finns tydliga osäkerheter i flygplanens flygbanor. Ett litet sportflygplan vinglar som väntat mest, medan trafik- och stridsflygplan håller kursen relativt bra. Men på låg höjd blir färden ofta skakig och det är på den höjden som man vill smyga fram under radarn.

– Man måste hela tiden sätta mätresultat i relation till operativa krav. Smygflygplan kan till och med synas bättre på radar än vanliga flygplan i vissa vinklar. Då gäller det att piloten känner till planets svagheter och inte vänder den sämsta sidan till radarn, varför piloten också måste veta var radarn finns. Det blir mycket att hålla reda på och beslut ska fattas blixtsnabbt. Här krävs rimligen en delvis automatisk beslutsprocess och för att skapa dessa måste man ha modeller att utgå från.

Björn Persson

Björn lade han fram sin avhandling vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm den 13 maj 2016. Arbetet handlar om värdering av flygplans radarmålarea som är ett mått på hur lätt ett mål, t.ex. ett flygplan, kan upptäckas med radar.

Publikation

Assessment of Aircraft Radar Cross-Section for Detection Analysis