Radarabsorberende materialer ( RPM ) og Radarabsorberende belægninger ( RPC ) er en klasse af materialer, der bruges i stealth-teknologi til at maskere våben og militært udstyr fra fjendens radardetektering. De er en integreret del af den generelle retning i forbindelse med udviklingen af midler og metoder til at reducere afsløringen af tegn på våben og militært udstyr i de vigtigste fysiske områder. Når elektromagnetisk stråling interagerer med RPM, forekommer samtidige processer med absorption, spredning (på grund af materialets strukturelle og geometriske inhomogenitet) og interferens af radiobølger.
Forskellen mellem egentlige materialer (RPM) og belægninger (RPC) er til en vis grad betinget og forudsætter, at førstnævnte er en del af objektets struktur, mens sidstnævnte normalt påføres dets overflade. Betingelsen for adskillelse er også forbundet med det faktum, at ethvert radioabsorberende materiale ikke kun er et materiale, men en mikrobølgeabsorberende enhed. Et materiales evne til at absorbere højfrekvent stråling afhænger af dets sammensætning og struktur. RPM og RPP giver ikke absorption af stråling af nogen frekvens, tværtimod er et materiale af en bestemt sammensætning kendetegnet ved en bedre absorptionskapacitet ved visse frekvenser. Der findes ikke noget universelt absorberende materiale, der er tilpasset til at absorbere strålingen fra en radarstation (RLS) i hele frekvensområdet.
Der er en almindelig misforståelse, at som et resultat af brugen af RPM, bliver objektet usynligt for lokalisatorer. Faktisk kan brugen af radioabsorberende materialer kun væsentligt reducere den effektive spredningsflade af et objekt i et specifikt radarfrekvensområde, hvilket dog ikke sikrer fuldstændig "usynlighed" af objektet ved andre strålingsfrekvenser. RPM'er er kun en komponent til at sikre lav synlighed af et objekt, herunder: konfigurationen af et fly (LA); struktur- og layoutløsninger; udbredt brug af kompositmaterialer, fravær af selvbestråling mv.
Den allerførste type RPM, kendt under varemærket Schornsteinfeger (efter kodenavnet for projektet til at beskytte ubåde mod detektion af allierede radarer installeret på anti-ubådsfly), var et letvægts lagdelt materiale brugt af tyskerne under Anden Verden Krig for at reducere refleksionen af snorkel (periskop) undervandsbåde, når de bestråles med en radar med en driftsbølgelængde på 3 til 30 cm [1] .
Med en RPM-tykkelse på 75 mm bestod materialets struktur af syv på hinanden følgende lag af grafitfyldt halvledende papir, adskilt fra hinanden af mellemliggende dielektriske lag - polyvinylchloridskum . Jaumann Absorber- princippet, der ligger til grund for dette RPM , se nedenfor, er opkaldt efter dets skaber, Prof. Johann Jaumann (Brun).
Andre første RPM'er og belægninger baseret på dem blev skabt i form af kompositter baseret på carbonyljern og ferritpulvere . Men disse RPP'er kunne på grund af deres betydelige masse ikke bruges til radiocamouflage af fly, skibe af lette klasser og andre lette typer militært udstyr [2] .
Klassificeringen af typer af RPM og RPP er ret betinget. Her er en klassifikation, der hovedsageligt bruges i England og USA .
Der er mindst tre typer omdrejninger: resonante, ikke-resonante magnetiske og ikke-resonante bulkmaterialer. Resonans- eller frekvensafstemte omdrejninger giver delvis eller fuldstændig neutralisering af den stråling, der reflekteres fra absorberens overflade af en del af den, der har passeret gennem materialets tykkelse. Neutraliseringseffekten er signifikant, når absorbertykkelsen er lig med en fjerdedel af strålingsbølgelængden . I dette tilfælde er bølgerne, der reflekteres af absorberens overflade, "i modfase".
Resonansmaterialer påføres de reflekterende overflader af maskeringsobjektet. Tykkelsen af RPM svarer til en fjerdedel af bølgelængden af radarstrålingen. Den indfaldende energi fra højfrekvent stråling reflekteres fra de ydre og indre overflader af RPM med dannelsen af et interferensmønster for neutralisering af den oprindelige bølge. Som et resultat undertrykkes den indfaldende stråling. Afvigelsen af den forventede strålingsfrekvens fra den beregnede fører til en forringelse af absorptionsegenskaberne, derfor er denne type RPM effektiv til at maskere fra radarstråling, der opererer ved en standard, uforanderlig monofrekvens.
Ikke-resonante magnetiske RPM'er indeholder ferritpartikler spredt i epoxyen eller belægningen. Ikke-resonante magnetiske RPM'er spreder energien fra højfrekvent stråling over en stor overflade. Den største fordel ved ikke-resonante magnetiske RPM'er er deres bredbånd, dvs. effektiviteten af strålingsabsorption i et bredt frekvensområde. Tværtimod er effektiviteten af resonans-omdrejninger begrænset af et snævert område af beregnede strålingsfrekvenser.
Ikke-resonante bulk RPM'er bruges normalt som relativt tykke lag, der absorberer det meste af inputenergien, før bølgen nærmer sig og muligvis reflekteres fra metalbagpladen. Driftsprincippet er baseret på brugen af både dielektriske og magnetiske tab, sidstnævnte på grund af tilsætning af ferritforbindelser. I nogle tilfælde anvendes introduktionen af grafit i polyurethanskummatrixen .
Tynde belægninger fremstillet af dielektrikum og ledere er smalbåndede, så hvor tilføjet masse og omkostninger ikke er kritiske, anvendes magnetiske materialer i både resonante omdrejninger og ikke-resonante omdrejninger.
Gradient RPM'er er flerlagsstrukturer med en jævn eller trinvis ændring i tykkelsen af den komplekse dielektriske (eller magnetiske) permeabilitet; en stigning i tangenten af den dielektriske tabsvinkel har en tendens til at blive sikret mod den bageste overflade. Denne type RPM er teknologisk vanskelig at fremstille.
En af de mest kendte typer af RPP er " jernkuglemaling "-belægningen, der indeholder dispergerede mikrosfærer belagt med carbonyljern eller ferrit . Højfrekvent radarstråling, der virker på belægningen, forårsager molekylære vibrationer i belægningen som følge af pålæggelsen af et vekslende magnetfelt, som er ledsaget af omdannelsen af EM-strålingsenergi til varme. Varme overføres til flyets struktur og spredes.
Brugt på Lockheed SR-71 Blackbird rekognosceringsflyet . Et specielt design af flyets flyskrog blev udviklet, som ikke indeholder lodrette overflader. Belægningen er i stand til at absorbere radiobølger i et vist område af radarfrekvenser. Når de bestråles med radiobølger, kommer ferritmolekylerne indeholdt i belægningen under påvirkning af et vekslende magnetfelt i oscillerende bevægelse og omdanner energien fra højfrekvent stråling til varme. I dette tilfælde finder det samme fysiske princip sted, inden for rammerne af hvilket vand opvarmes i en mikrobølgeovn (højfrekvent) ovn . På F-117 Nighthawk-flyet blev hullerne mellem RPM-fliserne limet til flykroppens overflade fyldt med en belægning med ferritmikrosfærer.
En anden type RPM, der opererer på et lignende princip om magnetiske tab, er lavet i form af plader af neoprengummi , hvis fyldstof er ferritkorn eller grafitpartikler (indeholdende omkring 30% krystallinsk kulstof) fordelt i en polymermatrix. Fliser af dette materiale blev installeret på de første modifikationer af F-117A-flyet.
Det amerikanske luftvåben har vedtaget en radarabsorberende belægning baseret på en sammensætning af ferrofluid og ikke-magnetiske materialer. Ved brug af denne belægning med en reduceret evne til at reflektere elektromagnetiske bølger opnås et fald i radarsynlighed af fly.
Eksperimentelle RPP-prøver baseret på en tynd film af hydrogeneret amorft kulstof med ferromagnetiske nanopartikler aflejret på et fleksibelt substrat lavet af aramidstof blev opnået ved JSC "NII Ferrit-Domen". De vigtigste fordele ved denne RPP baseret på nanostrukturer er lav vægtfylde, styrke og varmebestandighed, modstandsdygtighed over for aggressive medier [2] .
Type RPM, som er en vekslen mellem dielektriske og ledende lag. Faldet i niveauet af det reflekterede signal opnås på grund af modfasetilsætningen af bølger reflekteret fra objektets metaloverflade, dielektriske lag og elektrisk ledende lag.
Jaumann-dækslet eller -absorberen er en radarabsorberende enhed. Da den blev skabt i 1943, bestod den af to reflekterende overflader og en ledende jordafskærmning med lige store afstande mellem dem. Nogle mennesker tror, at Yauman-coveret er et generaliseret tilfælde af Salisbury-flerlagsskærmen , på grund af ligheden mellem deres arbejdsprincipper.
Da Jaumann-belægningen er en resonansabsorber (ved hjælp af bølgeinterferens til at undertrykke den reflekterede bølge), bruger Jaumann-belægningen en fast afstand λ/4 (kvart bølgelængde) mellem den første reflekterende overflade og jordafskærmningen og mellem begge reflekterende overflader (samlet tykkelse λ/4 + λ/4).
Jaumann-dækning (ved brug af et to-lagsskema) giver to absorptionsmaksima over bølgelængdeområdet. Alle belægningslag skal være parallelle med hinanden og parallelle med den ledende overflade, de afskærmer.
I den endelige version, vedtaget til installation på en ubåd, var Jaumanns belægning et sæt parallelle reflekterende plader adskilt af lag af dielektrisk (skum). Konduktiviteten af disse plader øges, når de nærmer sig den beskyttede metaloverflade.
"Superplastics" (fra engelsk super plastics ) - en gruppe polymerkompositmaterialer (PCM), overlegen i specifik styrke i forhold til højstyrkestål og titanlegeringer og i stand til at absorbere elektromagnetisk stråling . Når de bruges i design af flykroppen, er de "gennemsigtige" for radarstråling, i modsætning til metaller, som har den egenskab, at de reflekterer indfaldende stråling mod emitteren, med flyets overflade normalt placeret i forhold til den indfaldende stråling.
Materialer, der er specielt designet til brug som absorbere af elektromagnetisk stråling eller naturligt ledende polymerer , er underlagt eksportkontrol, især:
For at reducere radarsynligheden af fly , missiler, skibe og andre typer militært udstyr er det grundlæggende vigtigt at reducere RCS . Med en lavere RCS kan et fly eller en anden type luftfartsselskab forblive uopdaget i lang tid af radaren fra jordbaserede luftforsvarssystemer eller luftbårne radarer fra et andet fly. Der er forskellige midler og måder at reducere RCS på. I dette tilfælde er følgende vigtigt, for en given type radar vil måldetektionsområdet ændre sig i forhold til den fjerde effektrod af målets RCS. For at reducere detektionsområdet med 10 gange, skal RCS for objektet (målet) reduceres med 10 tusind gange.
Det er en af de effektive måder at reducere RCS i et fly (LA), hvor dets reflekterende overflader er i stand til at reflektere elektromagnetisk energi væk fra strålingskilden. Målet i dette tilfælde er at skabe en "kegle af radiostilhed" i forhold til flyets bevægelsesretning. I lyset af, at energiudsendelse finder sted, er en modforanstaltning til denne metode brugen af passive (multistatiske) radarer.
I midten af 1970'erne overvågede DARPA udviklingen af fly under HAVE Blue-projektet - en "stealth technology demonstrator" (fra 1976 til 1979), som først fløj i slutningen af 1977. Senere, på grundlag af dette projekt, blev F-117A strejkeflyet skabt - det første rigtige kampfly med lav sigtbarhed.
I USA begyndte brugen af RPM'er i konventionelle flydesign i slutningen af 1950'erne. Sådanne materialer bruges på Lockheed U-2 rekognosceringsfly i høj højde . Formålet med at bruge RPM er dobbelt - at reducere flyets EPR i et specifikt radarfrekvensområde og at isolere driften af adskillige indbyggede antenneenheder for at undgå gensidig interferens.
Brugen af RPM i flydesign, hvis lave sigtbarhed er sat som et nøgleelement i deres overlevelsesevne .