Tek bir sayıda radar kesiti (RCS)
Bir uçağın RCS'i, aynı enerjiyi döndürecek mükemmel bir metal kürenin alanıdır. Bir B-52'nin RCS'i yaklaşık 100 m². Bir F-15 yaklaşık 10 m². F-35'in bildirilen değeri 0,005 m². B-2 ise söylentiye göre 0,0001 m²'nin altında. Radar algılama menzili RCS'in dördüncü köküyle ölçeklenir — RCS'i 10.000 kat azaltmak algılama menzilini yalnızca 10 kat azaltır.
Dönüşler nereden gelir
Radara dik düz yüzeyler büyük dönüşler verir — bir el fenerine ayna gibi. Kenarlar, boşluklar, yüzeyler arasındaki dik açılar (köşe yansıtıcılar) ve çıkıntılı şekiller hep katkı sağlar. F-117 düz panellerden yapıldı çünkü 1975'te kimse henüz eğri yüzey RCS'ini simüle edemiyordu. B-2 bilgisayar yetiştiğinde eğrileri kullandı. İkisi de işe yarıyor; aynı fiziğin farklı on yılları.
Radar emici malzeme (RAM)
RAM, gelen radyo enerjisini ısıya çeviren ince bir kaplamadır. Ayarlandığı frekansta en iyi çalışır. F-22 ve F-35 yüzeyleri B-2'den farklı bir RAM kullanır. Bakım pahalıdır — ter, yağmur, egzoz ve kuş çarpmaları RAM'i bozar. Hayalet uçaklar havada olduğundan daha fazla zaman nem alınmış hangarlarda geçirir.
Düşük frekanslı radar hayaleti neden hâlâ görür
Hayalet, çoğu avcı radarının kullandığı X bandı (~10 GHz) için optimize edilmiştir. VHF'ye (30-300 MHz) düştüğünüzde dalga boyu uçak özellikleriyle karşılaştırılabilir hale gelir ve bu RCS azaltımını yok eder. Rus ve Çin OTH ve VHF erken uyarı radarları tam olarak bunun için tasarlanmıştır. Bir hayalet uçağın var olduğunu algılayabilirler ama bir füze için yeterince hassas izleyemezler.
Isı sorunu: Kızılötesi iz yönetimi
Geometrik şekillendirme ve kaplamalar mikrodalga yansımalarını kontrol etse de, bir uçağın termal izini gizlemekte yetersiz kalır. Jet motorları aşırı yüksek sıcaklıklarda çalışır ve egzoz dumanları, kızılötesi arama ve takip (IRST) sensörleri tarafından kilometrelerce öteden tespit edilebilir. F-22 ve B-2 gibi gizli uçaklar bu durumu engellemek için özel nozül tasarımları kullanır. Egzoz gazını ince şeritler halinde yayarak ve soğuk ortam havasıyla karıştırarak termal yoğunluğu seyreltirler. Ayrıca egzoz çıkışları, yer sensörlerinin uçağın en sıcak iç parçalarını doğrudan görmesini engellemek için genellikle gövde yapısı arkasına gizlenir.
Dahili ısı yönetimi de en az dış görünüş kadar kritiktir. Hayalet uçaklar, gövdedeki her delik bir radar yansıtıcısı görevi gördüğü için geleneksel soğutma kanallarını kullanamazlar. Bunun yerine, yakıtı bir ısı emici olarak kullanır ve motorlara ulaşmadan önce dahili ısı eşanjörlerinden geçirirler. Bu 'termal yönetim' seviyesi, mühendisliği önemli ölçüde karmaşıklaştıran gizli bir katmandır. Eğer uçağın yüzeyi süpersonik hızlarda hava sürtünmesinden dolayı çok fazla ısınırsa, uzun dalga boylu kızılötesi spektrumda parlamaya başlar ve bu durum, radar kesit alanını düşürme çabalarını modern optoelektronik sistemlere karşı etkisiz kılar.
Plazma gizliliği ve aktif iptal
Pasif şekillendirme ve kaplamaların ötesinde, aktif gizlilik yöntemleri üzerine araştırmalar Soğuk Savaş'tan bu yana devam etmektedir. Teorik yaklaşımlardan biri, uçağın etrafında iyonize bir gaz tabakası oluşturulan plazma gizliliğidir. Bu plazma tabakası, radar dalgalarını emebilir veya kırabilir; böylece karmaşık geometrilere ihtiyaç duymadan geleneksel bir gövdeyi gizleyebilir. Sovyetler Birliği'nin 1970'lerin sonunda 3M25 Meteorit füzesinde bunu denediği bildirilse de, yüksek enerji gereksinimi ve plazmanın belirli frekanslarda bir fener gibi parlaması, bu teknolojinin Batı tasarımlarında yaygınlaşmasını engellemiştir.
Daha modern bir dijital yaklaşım ise 'radar karşıtı' veya elektronik gizlilik olarak adlandırılan aktif iptaldir. Bu sistemde, uçağın sensörleri gelen bir radar sinyalini analiz eder ve hemen 180 derece faz farkıyla özdeş bir sinyal yayınlar. Bu iki sinyal karşılaştığında birbirlerini yok eder, sonuçta düşman alıcısına hiçbir yansıma dönmez. Bu teknik, nanosaniyelik gecikmelerin bile başarısızlığa yol açacağı kadar yüksek işlem hızı ve hassas zamanlama gerektirir. Büyük ölçüde gizli tutulsa da bu yöntem, gizlilik teknolojisini pasif geometriden gerçek zamanlı sinyal işleme alanına taşıyan bir sonraki adımdır.
Kenar hizalaması ve planform tasarımı
Modern düşük görünürlüklü tasarımda, kenar hizalaması en az RAM kaplamaları kadar kritiktir. Mühendisler; kanatların ön ve arka kenarlarını, kuyruk kanatçıklarını ve hatta erişim panellerini belirli dar açılara hizalarlar. 'Planform hizalaması' olarak adlandırılan bu teknik, gövde tarafından emilmeyen radar enerjisinin her yöne dağılmak yerine birkaç çok dar 'pikte' toplanmasını sağlar. Eğer radar vericisi bu yansıma hatlarından birinin tam üzerinde değilse, geri dönen sinyal alıcıya asla ulaşmaz. F-22 ve F-35'in iniş takımı kapaklarında ve motor nozullarında görülen tırtıklı 'testere dişi' desenlerin sebebi budur.
Tamamen gizlenmek imkansızdır; asıl amaç yansımanın süresini en aza indirmektir. Yansımaları dar loblarda yoğunlaştırarak, bir hayalet uçak radar operatörüne yazılımın atmosferik gürültü veya kuş olarak filtrelediği anlık, düzensiz bir parıltı gibi görünür. Bu 'parıltı', bir takip radarının silah kilidi oluşturması için yetersizdir. Sonuç olarak uçak, teknik olarak tespit edilebilir olsa bile taktiksel olarak görünmez kalır. Bu geometriyi korumak için hayalet uçaklar tüm mühimmatı gövde içinde taşımalıdır; çünkü tek bir dış füze rayı radar kesit alanını birkaç kat artırabilir.
Bistatik radar ve tespit geometrisi
Geleneksel radar monostatiktir, yani verici ve alıcı aynı yerdedir. Stealth tasarımı, dalgaları kaynaktan uzağa yansıtarak bundan yararlanır. Ancak, bistatik radar sistemleri vericiyi alıcıdan onlarca veya yüzlerce kilometre ayırır. Bir hayalet uçak bu iki nokta arasından geçtiğinde, enerjiyi istemeden doğrudan saha dışındaki alıcıya yansıtabilir. Bu kavram 1930'larda zaten anlaşılmış olsa da, birden fazla alıcıyı senkronize etmek ve hızlı hareket eden bir hedefi üçgenlemek için gereken işlem gücü ancak yakın zamanda mobil ve maliyet etkin hale gelmiştir.
Bu hassasiyete rağmen, bistatik sistemler önemli operasyonel engellerle karşılaşır. Genellikle karıştırmaya açık olan düğümler arasında hassas zamanlama ve yüksek bant genişliği iletişimi gerektirirler. Dahası, bir bistatik sistem bir uçağın varlığını tespit edebilse de, bir yüzeyden havaya füzeyi yönlendirmek için gereken yerel hassasiyeti nadiren sağlar. Bu nedenle, kedi-fare oyunu, sensörlerin uçak geçişinin neden olduğu FM radyo veya baz istasyonu sinyallerindeki bozulmaları dinlediği 'Pasif Koherent Konumlandırma' (PCL) gibi tekniklere doğru kaymıştır.