Materialele de absorbție a radarului ( RPM ) și straturile de absorbție a radarului ( RPC ) sunt o clasă de materiale utilizate în tehnologia stealth pentru a masca armele și echipamentele militare de detectarea radarului inamic. Ele fac parte integrantă din direcția generală asociată cu dezvoltarea mijloacelor și metodelor de reducere a semnelor de demascare ale armelor și echipamentelor militare în principalele domenii fizice. Atunci când radiația electromagnetică interacționează cu RPM, au loc procese simultane de absorbție, împrăștiere (datorită neomogenității structurale și geometrice a materialului) și interferență a undelor radio.
Distincția dintre materialele propriu-zise (RPM) și acoperiri (RPC) este într-o oarecare măsură condiționată și presupune că primele fac parte din structura obiectului, în timp ce ultimele sunt de obicei aplicate pe suprafața acestuia. Condiționalitatea separării este, de asemenea, legată de faptul că orice material de absorbție radio nu este doar un material, ci și un dispozitiv de absorbție a microundelor. Capacitatea unui material de a absorbi radiațiile de înaltă frecvență depinde de compoziția și structura acestuia. RPM și RPP nu asigură absorbția radiațiilor de nicio frecvență, dimpotrivă, un material cu o anumită compoziție se caracterizează printr-o capacitate de absorbție mai bună la anumite frecvențe. Nu există un material absorbant universal adaptat pentru a absorbi radiația unei stații radar (RLS) în întregul interval de frecvență.
Există o concepție greșită comună că, ca urmare a utilizării RPM, obiectul devine invizibil pentru localizatori. De fapt, utilizarea materialelor radio-absorbante nu poate decât să reducă semnificativ suprafața efectivă de împrăștiere a unui obiect într-un interval specific de frecvență radar, ceea ce, totuși, nu asigură „invizibilitatea” completă a obiectului la alte frecvențe de radiație. RPM-urile sunt doar o componentă a asigurării unei vizibilități scăzute a unui obiect, inclusiv: configurația unei aeronave (LA); soluții structurale și de amenajare; utilizarea pe scară largă a materialelor compozite, absența autoradierii etc.
Primul tip de RPM, cunoscut sub numele de marcă Schornsteinfeger (după numele de cod al proiectului de protejare a submarinelor de detectarea de către radarele aliate instalate pe avioanele antisubmarine), a fost un material ușor stratificat folosit de germani în timpul celei de-a doua lumi. Război pentru reducerea reflectivității bărcilor subacvatice cu snorkel (periscop) atunci când sunt iradiate cu un radar cu o lungime de undă de funcționare de la 3 la 30 cm [1] .
Cu o grosime RPM de 75 mm, structura materialului a constat din șapte straturi consecutive de hârtie semiconductivă umplută cu grafit , separate între ele prin straturi dielectrice intermediare - spumă de clorură de polivinil . Principiul Jaumann Absorber care stă la baza acestui RPM , vezi mai jos, este numit după creatorul său, Prof. Johann Jaumann (Brun).
Alte prime RPM și acoperiri pe baza acestora au fost create sub formă de compozite pe bază de fier carbonil și pulberi de ferită . Dar aceste RPP-uri, datorită masei lor semnificative, nu puteau fi utilizate pentru camuflajul radio al aeronavelor, navelor din clasele ușoare și altor tipuri de echipamente militare ușoare [2] .
Clasificarea tipurilor de RPM și RPP este mai degrabă condiționată. Iată o clasificare folosită în principal în Anglia și SUA .
Există cel puțin trei tipuri de RPM: materiale rezonante, magnetice nerezonante și materiale în vrac nerezonante. RPM-urile rezonante sau reglate în frecvență asigură neutralizarea parțială sau completă a radiației reflectate de suprafața absorbantului de o parte a acestuia care a trecut prin grosimea materialului. Efectul de neutralizare este semnificativ atunci când grosimea absorbantului este egală cu un sfert din lungimea de undă a radiației . În acest caz, undele reflectate de suprafața absorbantului sunt „în antifază”.
Materialele rezonante sunt aplicate pe suprafețele reflectorizante ale obiectului de mascare. Grosimea RPM corespunde unui sfert din lungimea de undă a radiației radar. Energia incidentă a radiațiilor de înaltă frecvență este reflectată de pe suprafețele exterioare și interioare ale RPM cu formarea unui model de interferență de neutralizare a undei originale. Ca urmare, radiația incidentă este suprimată. Abaterea frecvenței de radiație așteptată față de cea calculată duce la o deteriorare a caracteristicilor de absorbție, prin urmare acest tip de RPM este eficient în mascarea de radiația radar care funcționează la o monofrecvență standard, neschimbătoare.
RPM-urile magnetice nerezonante conțin particule de ferită dispersate în epoxid sau acoperire. RPM-urile magnetice nerezonante disipă energia radiațiilor de înaltă frecvență pe o suprafață mare. Principalul avantaj al RPM-urilor magnetice nerezonante este banda lor largă, adică eficiența absorbției radiațiilor într-o gamă largă de frecvențe. Dimpotrivă, eficiența RPM-urilor rezonante este limitată de o gamă restrânsă de frecvențe de radiație calculate.
RPM-urile în vrac nerezonante sunt de obicei folosite ca straturi relativ groase care absorb cea mai mare parte a energiei de intrare înainte ca valul să se apropie și, eventual, să se reflecte de pe placa din spate metalică. Principiul de funcționare se bazează pe utilizarea pierderilor atât dielectrice, cât și magnetice, acestea din urmă datorită adăugării de compuși de ferită. În unele cazuri, se utilizează introducerea grafitului în matricea de spumă poliuretanică .
Acoperirile subțiri realizate din dielectrici și conductori sunt de bandă îngustă, așa că acolo unde masa adăugată și costul nu sunt critice, materialele magnetice sunt utilizate atât în RPM rezonante, cât și în RPM nerezonante.
Gradient RPM sunt structuri multistrat cu o modificare lină sau treptă a grosimii permeabilității complexe dielectrice (sau magnetice); o creștere a tangentei unghiului de pierdere dielectrică tinde să fie asigurată către suprafața posterioară. Acest tip de RPM este tehnologic dificil de fabricat.
Unul dintre cele mai cunoscute tipuri de RPP este acoperirea cu „ vopsea cu bile de fier ” care conține microsfere dispersate acoperite cu fier carbonil sau ferită. Radiația radar de înaltă frecvență, care acționează asupra stratului de acoperire, provoacă vibrații moleculare în acoperire ca urmare a impunerii unui câmp magnetic alternativ, care este însoțit de conversia energiei radiației EM în căldură. Căldura este transferată în structura aeronavei și disipată.
Folosit pe aeronava de recunoaștere Lockheed SR-71 Blackbird . A fost dezvoltat un design special al corpului aeronavei, care nu conține suprafețe verticale. Acoperirea este capabilă să absoarbă undele radio într-un anumit interval de frecvențe radar. Când sunt iradiate cu unde radio, moleculele de ferită conținute în înveliș sub influența unui câmp magnetic alternant intră în mișcare oscilativă, transformând energia radiațiilor de înaltă frecvență în căldură. În acest caz, are loc același principiu fizic, în cadrul căruia apa este încălzită într-un cuptor cu microunde (de înaltă frecvență) . Pe aeronava F-117 Nighthawk, golurile dintre plăcile RPM lipite de suprafața fuzelajului au fost umplute cu o acoperire cu microsfere de ferită.
Un alt tip de RPM, care funcționează pe un principiu similar al pierderilor magnetice, este realizat sub formă de foi de cauciuc neopren , al căror umplutură este granule de ferită sau particule de grafit (conținând aproximativ 30% carbon cristalin) distribuite într-o matrice polimerică. Plăcile din acest material au fost instalate pe primele modificări ale aeronavei F-117A.
Forțele aeriene americane au adoptat o acoperire care absoarbe radarul bazată pe o compoziție de ferofluid și materiale nemagnetice. Când se utilizează această acoperire cu o capacitate redusă de a reflecta undele electromagnetice, se obține o scădere a vizibilității radar a aeronavei.
Probele experimentale de RPP pe bază de peliculă subțire de carbon amorf hidrogenat cu nanoparticule feromagnetice depuse pe un substrat flexibil din țesătură aramidă au fost obținute la JSC „NII Ferrit-Domen”. Principalele avantaje ale acestui RPP bazat pe nanostructuri sunt greutatea specifică scăzută, rezistența și rezistența la căldură, rezistența la medii agresive [2] .
Tip de RPM, care este o alternanță de straturi dielectrice și conductoare. Scăderea nivelului semnalului reflectat se realizează datorită adăugării antifază a undelor reflectate de pe suprafața metalică a obiectului, straturi dielectrice și straturi conductoare electric.
Capacul sau absorbantul Jaumann este un dispozitiv de absorbție a radarului. Așa cum a fost creat în 1943, a constat din două suprafețe reflectorizante și un scut de pământ conductiv, cu distanțe egale între ele. Unii oameni cred că capacul Yauman este un caz generalizat al ecranului multistrat Salisbury , datorită asemănării principiilor lor de funcționare.
Fiind un absorbant rezonant (folosind interferența undelor pentru a suprima unda reflectată), acoperirea Jaumann folosește o distanță fixă λ/4 (sfert de lungime de undă) între prima suprafață reflectorizantă și scutul de sol și între ambele suprafețe reflectorizante (grosimea totală λ/4). + λ/4).
Acoperirea Jaumann (atunci când se utilizează o schemă cu două straturi) oferă două maxime de absorbție pe intervalul de lungimi de undă. Toate straturile de acoperire trebuie să fie paralele între ele și paralele cu suprafața conductivă pe care o protejează.
În versiunea finală, adoptată pentru instalarea pe un submarin, învelișul lui Jaumann era un set de foi paralele reflectorizante separate prin straturi de dielectric (spumă). Conductivitatea acestor foi crește pe măsură ce se apropie de suprafața metalică protejată.
„Superplastics” (din engleză super plastics ) - un grup de materiale compozite polimerice (PCM), superioare ca rezistență specifică oțelurilor de înaltă rezistență și aliajelor de titan și capabile să absoarbă radiațiile electromagnetice. Când sunt utilizate în proiectarea fuselajului aeronavei, acestea sunt „transparente” pentru radiația radar, spre deosebire de metale, care au proprietatea de a reflecta radiația incidentă către emițător, suprafața aeronavei fiind în mod normal situată în raport cu radiația incidentă.
Materialele special concepute pentru a fi utilizate ca absorbanți ai radiațiilor electromagnetice sau polimeri conductivi natural sunt supuse controlului la export, în special:
Pentru a reduce vizibilitatea radar a aeronavelor , rachetelor, navelor și a altor tipuri de echipamente militare, este esențial important să se reducă RCS . Cu un RCS mai mic, o aeronavă sau alt tip de transportator poate rămâne nedetectat mult timp de radarul sistemelor de apărare aeriană de la sol sau de radarul de aeronavă al altei aeronave. Există diverse mijloace și modalități de reducere a RCS. În acest caz, următoarele sunt importante, pentru un anumit tip de radar, intervalul de detectare a țintei se va schimba proporțional cu a patra rădăcină de putere a RCS-ului țintei. Pentru a reduce raza de detectare de 10 ori, RCS-ul obiectului (țintei) ar trebui redus de 10 mii de ori.
Este una dintre modalitățile eficiente de a reduce RCS-ul unei aeronave (LA), în care suprafețele sale reflectorizante sunt capabile să reflecte energia electromagnetică departe de sursa de radiație. Scopul în acest caz este de a crea un „con de tăcere radio” în raport cu direcția de mișcare a aeronavei. Având în vedere faptul că are loc emisia de energie, o contramăsură pentru această metodă este utilizarea radarelor pasive (multistatice).
La mijlocul anilor 1970, DARPA a supravegheat dezvoltarea aeronavelor în cadrul proiectului HAVE Blue - un „demonstrator de tehnologie stealth” (din 1976 până în 1979), care a zburat pentru prima dată la sfârșitul anului 1977. Ulterior, pe baza acestui proiect, a fost creată aeronava de lovitură F-117A - primul avion de luptă real cu vizibilitate redusă.
În Statele Unite, utilizarea RPM-urilor în proiectele convenționale de aeronave a început la sfârșitul anilor 1950. Astfel de materiale sunt folosite pe aeronavele de recunoaștere de mare altitudine Lockheed U-2 . Scopul utilizării RPM este dublu - de a reduce EPR-ul aeronavei într-un interval specific de frecvență radar și de a izola funcționarea numeroaselor dispozitive de antenă de la bord pentru a evita interferența reciprocă.
Utilizarea RPM în proiectarea aeronavelor, a căror vizibilitate scăzută este stabilită ca un element cheie al supraviețuirii lor .