 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( февраль 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Материал , поглощающий радиацию , обычно известный как RAM , представляет собой материал, который был специально разработан и имеет форму для максимально эффективного поглощения падающего радиочастотного излучения (также известного как неионизирующее излучение ) с максимально возможного количества направлений падения. Чем эффективнее ОЗУ, тем ниже результирующий уровень отраженного радиочастотного излучения. Многие измерения электромагнитной совместимости (ЭМС) и диаграммы направленности антенны требуют, чтобы паразитные сигналы, возникающие от испытательной установки, включая отражения, были незначительными, чтобы избежать риска возникновения ошибок и неоднозначности измерений .
Введение [ править ]
Один из наиболее эффективных типов RAM состоит из массивов частей пирамидальной формы, каждая из которых построена из материала с подходящими потерями . Для эффективной работы все внутренние поверхности безэховой камеры должны быть полностью покрыты RAM. Секции ОЗУ могут быть временно удалены для установки оборудования, но их необходимо заменить перед выполнением любых тестов. Чтобы обеспечить достаточное количество потерь, RAM не может быть ни хорошим проводником, ни хорошим электрическим изолятором, поскольку ни один из типов на самом деле не потребляет никакой энергии. Обычно пирамидальный RAM состоит из прорезиненного вспененного материала, пропитанного контролируемой смесью углерода и железа.. Длина от основания до вершины пирамидальной структуры выбирается на основе минимальной ожидаемой частоты и требуемого количества поглощения. Для низкочастотного демпфирования это расстояние обычно составляет 24 дюйма, а для высокочастотных панелей - всего 3–4 дюйма. Панели RAM обычно устанавливаются на стенах испытательной камеры EMC.кончиками внутрь, в камеру. Пирамидальное ОЗУ ослабляет сигнал за счет двух эффектов: рассеяния и поглощения. Рассеяние может происходить как когерентно, когда отраженные волны синфазны, но направлены от приемника, так и некогерентно, когда волны улавливаются приемником, но находятся в противофазе и, следовательно, имеют более низкий уровень сигнала. Это некогерентное рассеяние также происходит внутри структуры пены, при этом взвешенные частицы углерода способствуют разрушающей интерференции. Внутреннее рассеяние может привести к ослаблению до 10 дБ. Между тем, пирамидальные формы срезаются под углами, которые увеличивают количество отскоков, которые волна совершает внутри конструкции. При каждом отскоке волна теряет энергию для вспененного материала и, таким образом, выходит с более низким уровнем сигнала. [1]Альтернативный тип RAM содержит плоские пластины из ферритового материала в виде плоских плиток, прикрепленных ко всем внутренним поверхностям камеры. Этот тип имеет меньший эффективный частотный диапазон, чем пирамидальный RAM, и предназначен для крепления к хорошо проводящим поверхностям. Как правило, его легче установить и он более прочный, чем RAM пирамидального типа, но менее эффективен на более высоких частотах. Однако его характеристики могут быть вполне адекватными, если тесты ограничиваются более низкими частотами (ферритовые пластины имеют кривую демпфирования, которая делает их наиболее эффективными в диапазоне 30–1000 МГц). Есть еще гибридный тип, феррит пирамидальной формы. Обладая преимуществами обеих технологий, частотный диапазон может быть максимизирован, в то время как пирамида остается небольшой (10 см). [2]
Использование в технологии стелс [ править ]
Радиопоглощающие материалы используются в технологии стелс, чтобы скрыть транспортное средство или строение от обнаружения радаром . Поглощающая способность материала на данной частоте радиолокационной волны зависит от его состава. RAM не может полностью поглощать радар на любой частоте, но любой состав действительно имеет большую поглощающую способность на одних частотах, чем на других; ни одна RAM не подходит для поглощения всех частот радара. Распространенное заблуждение состоит в том, что RAM делает объект невидимым для радаров. Радиопоглощающий материал может значительно уменьшить радиолокационное сечение объекта на определенных радиолокационных частотах, но это не приводит к «невидимости» на любой частоте. Плохая погода может способствовать снижению способности скрытности.
История [ править ]
Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( Декабрь 2009 г. ) |
Самыми ранними формами стелс-покрытия были материалы, называемые Sumpf и Schornsteinfeger , покрытие, используемое немецким флотом во время Второй мировой войны для трубок (или перископов ) подводных лодок , чтобы снизить их отражательную способность в 20-сантиметровом диапазоне радаров, который использовали союзники. Материал имел слоистую структуру и был основан на частицах графита и других полупроводниковых материалах, внедренных в резиновую матрицу. Эффективность материала частично снизилась под действием морской воды. [3] [4]
Соответствующее использование было запланировано для самолета Horten Ho 229 . Клей, который склеивал фанерные листы с обшивкой, был пропитан частицами графита, которые должны были уменьшить его видимость для британских радаров. [5] [6]
Типы радиопоглощающих материалов (ОЗУ) [ править ]
Поглотитель краски Iron Ball [ править ]
Один из наиболее широко известных типов RAM - это краска для железных шариков. Он содержит крошечные сферы, покрытые карбонильным железом или ферритом . Радиолокационные волны вызывают колебания молекул из переменного магнитного поля в этой краске, что приводит к преобразованию энергии радара в тепло. Затем тепло передается летательному аппарату и рассеивается. Частицы железа в краске образуются при разложении пентакарбонила железа и могут содержать следы углерода , кислорода и азота . [ необходима цитата ] Одна техника, использованная в F-117A Nighthawkи другой такой самолет-невидимка должен использовать электрически изолированные шары карбонильного железа определенных размеров, подвешенные в двухкомпонентной эпоксидной краске. Каждая из этих микроскопических сфер покрыта диоксидом кремния в качестве изолятора с помощью запатентованного процесса. Затем, в процессе изготовления панели, пока краска все еще находится в жидком состоянии, прикладывается магнитное поле с определенной силой Гаусса и на определенном расстоянии, чтобы создать модели магнитного поля в шариках карбонильного железа внутри феррожидкости жидкой краски.. Затем краска затвердевает [затвердевает], в то время как магнитное поле удерживает частицы во взвешенном состоянии, фиксируя шарики в их магнитном узоре. Были проведены некоторые эксперименты с применением противоположных магнитных полей север-юг к противоположным сторонам окрашенных панелей, заставляющих частицы карбонильного железа выравниваться (вставая на торце, чтобы они были трехмерно параллельны магнитному полю). Краска для шариков из карбонильного железа наиболее эффективна, когда шарики равномерно распределены, электрически изолированы и представляют градиент все большей плотности для приходящих радиолокационных волн. [ необходима ссылка ] Связанный тип RAM состоит из листов неопренового полимера с зернами феррита или проводящей сажичастицы (содержащие около 0,30% кристаллического графита от отвержденного веса), внедренные в полимерную матрицу. Плитки использовались на ранних версиях F-117A Nighthawk, хотя в более поздних моделях используется окрашенная RAM. Окраска F-117 выполняется промышленными роботами, поэтому краску можно наносить равномерно с определенной толщиной и плотностью слоя. Самолет покрыт плиткой, «приклеенной» к фюзеляжу, а оставшиеся зазоры заполнены железным шариком «клеем». [ Править ] ВВС США ввели радиолокационную абсорбент краски , изготовленной из обоих ferrofluidicи немагнитные вещества. Уменьшая отражение электромагнитных волн, этот материал помогает уменьшить заметность самолетов, окрашенных в RAM, на радаре. Израильская фирма Nanoflight также создала радиопоглощающую краску, в которой используются наночастицы. [7] В Китайской Республике (Тайвань) 'ы военные также успешно разработали радар-поглощающие краски , которая в настоящее время используется на тайваньском Stealth кораблей и тайваньский построен стелс реактивного истребителя , который в настоящее время в развитии в ответ на развитие технологии стелса их соперником, материковой Китайской Народной Республикой, которая, как известно, демонстрировала публике как боевые корабли-невидимки, так и самолеты. [8] [9]
Поглотитель пены [ править ]
Пенный поглотитель используется в качестве футеровки безэховых камер для измерения электромагнитного излучения. [ необходима цитата ]Этот материал обычно состоит из огнестойкой уретановой пены, наполненной проводящей сажей [сферические частицы карбонильного железа и / или частицы кристаллического графита] в смесях от 0,05% до 0,1% (по весу в готовом продукте) и разрезанный на квадратные пирамиды с размерами установите соответствующие длины волн. Дальнейшие улучшения могут быть сделаны, когда проводящие частицы уложены слоями с градиентом плотности, так что вершина пирамиды имеет самый низкий процент частиц, а основание содержит самую высокую плотность частиц. Это представляет собой «мягкое» изменение импеданса для входящих радиолокационных волн и дополнительно снижает отражение (эхо). Длина от основания до вершины и ширина основания пирамидальной структуры выбираются на основе самой низкой ожидаемой частоты при поиске широкополосного поглотителя.Для низкочастотного демпфирования в военных приложениях это расстояние часто составляет 24 дюйма, в то время как высокочастотные панели имеют длину всего 3–4 дюйма. Примером высокочастотного применения может быть полицейский радар (радар измерения скорости K и Диапазон Ka), пирамиды будут иметь размер около 4 дюймов в длину и основание 2 x 2 дюйма. Эта пирамида будет установлена на кубическом основании размером 2 x 2 дюйма и высотой 1 дюйм (общая высота пирамиды и основания около 5 дюймов). Четыре края пирамиды представляют собой плавно изогнутые дуги, придающие пирамиде слегка «раздутый» вид. Эта дуга обеспечивает дополнительное рассеяние и предотвращает когерентное отражение любого острого края.Примером высокочастотного приложения может быть полицейский радар (радар измерения скорости K и Ka диапазона), пирамиды будут иметь размер около 4 дюймов в длину и 2 x 2 дюйма в основании. Эта пирамида будет установлена на кубическом основании размером 2 x 2 дюйма и высотой 1 дюйм (общая высота пирамиды и основания около 5 дюймов). Четыре края пирамиды представляют собой плавно изогнутые дуги, придающие пирамиде слегка «раздутый» вид. Эта дуга обеспечивает дополнительное рассеяние и предотвращает когерентное отражение любого острого края.Примером высокочастотного приложения может быть полицейский радар (радар измерения скорости K и Ka диапазона), пирамиды будут иметь размер около 4 дюймов в длину и 2 x 2 дюйма в основании. Эта пирамида будет установлена на кубическом основании размером 2 x 2 дюйма и высотой 1 дюйм (общая высота пирамиды и основания около 5 дюймов). Четыре края пирамиды представляют собой плавно изогнутые дуги, придающие пирамиде слегка «раздутый» вид. Эта дуга обеспечивает дополнительное рассеяние и предотвращает когерентное отражение любого острого края.Эта дуга обеспечивает дополнительное рассеяние и предотвращает когерентное отражение любого острого края.Эта дуга обеспечивает дополнительное рассеяние и предотвращает когерентное отражение любого острого края.[ необходима цитата ] Панели RAM установлены с вершинами пирамид, указывающими на источник радара. Эти пирамиды также могут быть скрыты за внешней оболочкой, почти прозрачной для радаров, где требуется аэродинамика. [ необходима цитата ]Пирамидальное ОЗУ ослабляет сигнал за счет рассеяния и поглощения. Рассеяние может происходить как когерентно, когда отраженные волны синфазны, но направлены от приемника, так и некогерентно, когда волны могут отражаться обратно в приемник, но не в фазе и, следовательно, иметь более низкий уровень сигнала. Хорошим примером когерентного отражения является граненый самолет-невидимка F-117A, который представляет углы к источнику радиолокатора, так что когерентные волны отражаются от исходной точки (обычно от источника обнаружения). Некогерентное рассеяние также происходит внутри структуры пены, при этом взвешенные проводящие частицы способствуют разрушающей интерференции. Внутреннее рассеяние может привести к ослаблению до 10 дБ. Между тем, пирамидальные формы срезаются под углами, которые увеличивают количество отскоков, которые волна совершает внутри конструкции.При каждом отскоке волна теряет энергию для вспененного материала и, таким образом, выходит с более низким уровнем сигнала.[10] Другие поглотители пены доступны в виде плоских листов с увеличивающимся градиентом содержания углерода в разных слоях. Поглощение внутри пеноматериала происходит, когда энергия радара преобразуется в тепло в проводящей частице. Поэтому в приложениях, где задействованы высокие радиолокационные энергии, охлаждающие вентиляторы используются для отвода выделяемого тепла. [ необходима цитата ]
Поглотитель Яумана [ править ]
Поглотитель Яумана или слой Яумана - это вещество, поглощающее радар. [ необходима цитата ] Когда впервые был представлен в 1943 году, слой Яуманна состоял из двух равноотстоящих отражающих поверхностей и проводящей заземляющей плоскости. Его можно рассматривать как обобщенный многослойный экран Солсбери., так как принципы схожи. Являясь резонансным поглотителем (т. Е. Он использует волновые помехи для подавления отраженной волны), слой Яумана зависит от расстояния λ / 4 между первой отражающей поверхностью и плоскостью заземления и между двумя отражающими поверхностями (всего λ / 4 + λ / 4). Поскольку волна может резонировать на двух частотах, слой Яумана дает два максимума поглощения в полосе длин волн (при использовании двухслойной конфигурации). Эти поглотители должны иметь все слои, параллельные друг другу и плоскости заземления, которую они скрывают. Более сложные поглотители Jaumann используют серию диэлектрических поверхностей, разделяющих проводящие листы. Электропроводность этих листов увеличивается по мере приближения к плоскости заземления.
Резонатор-поглотитель с разъемным кольцом [ править ]
Резонаторы с разъемным кольцом (SRR) в различных испытательных конфигурациях оказались чрезвычайно эффективными в качестве поглотителей радаров. Технология SRR может использоваться в сочетании с вышеперечисленными технологиями для обеспечения кумулятивного эффекта поглощения. Технология SRR особенно эффективна при использовании на граненых формах с идеально плоскими поверхностями, которые не отражаются от источника радара (например, F-117A). В этой технологии используется фотографический процесс для создания слоя резиста на тонкой (около 0,007 дюйма) медной фольге на диэлектрической основе (материал тонкой печатной платы), вытравленной в настроенных массивах резонаторов, причем каждый отдельный резонатор имеет форму буквы «C» (или другую форму). - например, квадрат). Каждый SRR электрически изолирован, и все размеры тщательно определены для оптимизации поглощения на определенной длине волны радара.Не являясь замкнутым контуром «O», отверстие в «C» представляет собой зазор определенного размера, который действует как конденсатор. На частоте 35 ГГц диаметр «С» составляет около 5 мм. Резонатор может быть настроен на определенные длины волн, и несколько SRR могут быть уложены с изоляционными слоями определенной толщины между ними для обеспечения широкополосного поглощения энергии радара. При наложении друг на друга более мелкие SRR (высокочастотные) в диапазоне сначала обращены к источнику радара (например, стопка пончиков, которые постепенно увеличиваются по мере удаления от источника радара), стопки из трех оказались эффективными для обеспечения широкого -полосное затухание. Технология SRR действует примерно так же, как антиотражающие покрытия работают в оптических длинах волн.Технология SRR обеспечивает наиболее эффективное радиолокационное затухание из всех известных ранее технологий и на один шаг ближе к достижению полной невидимости (полная невидимость, «маскировка»). Также ведутся работы в области видимых длин волн, а также инфракрасных волн (материалы, поглощающие лидары).[ необходима цитата ]
Углеродные нанотрубки [ править ]
Радары работают в микроволновом диапазоне частот, который может поглощаться многостенными нанотрубками (MWNT). Применение MWNT к самолету приведет к поглощению радиолокатора и, следовательно, будет иметь меньшее поперечное сечение радиолокатора . Одним из таких приложений может быть нанесение нанотрубок на плоскость. Недавно в Мичиганском университете была проделана некоторая работа по использованию углеродных нанотрубок в качестве стелс-технологии на самолетах. Было обнаружено, что в дополнение к свойствам поглощения радара, нанотрубки не отражают и не рассеивают видимый свет, что делает его практически невидимым в ночное время, во многом как окраска современных самолетов-невидимок.черный, кроме гораздо более эффективного. Текущие ограничения в производстве, однако, означают, что текущее производство самолетов с нанотрубками невозможно. Одна из теорий преодоления этих нынешних ограничений заключается в том, чтобы покрыть нанотрубками мелкие частицы и подвесить покрытые нанотрубками частицы в среде, такой как краска, которую затем можно нанести на поверхность, как самолет-невидимка. [11]
См. Также [ править ]
- Лидар
- Поперечное сечение радара (RCS)
- Технология стелс
- Радиолокационные помехи и обман
Ссылки [ править ]
Примечания [ править ]
- ^ E Knott, J Shaeffer, M Tulley, Radar Cross Section. pp 528–531. ISBN 0-89006-618-3
- ^ Полностью компактная безэховая камера с пирамидальным ферритовым поглотителем для испытаний на невосприимчивость
- ^ Хепке, Герхард. «Радиолокационная война 1930-1945 годов» (PDF) . Радарный мир. Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - ^ "История радара" . BBC . 2003-07-14.
- ↑ Шепелев, Андрей и Оттенс, Huib. Ho 229 Дух Тюрингии: реактивный истребитель Horten All-wing . Лондон: Classic Publications, 2007. ISBN 1-903223-66-0 .
- ^ Это незаметно? Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики (последнее посещение - февраль 2016 г.)
- ^ http://www.popsci.com/technology/article/2010-07/stealth-paint-turns-any-aircraft-radar-evading-stealth-plane
- ^ http://www.taipeitimes.com/News/front/archives/2011/07/05/2003507440
- ^ http://www.spacewar.com/reports/Taiwan_to_build_stealth_warship_fleet_999.html
- ^ E Knott, J Shaeffer, M Tulley, Radar Cross Section. pp 528-531. ISBN 0-89006-618-3
- ^ Bourzac, Кэтрин. «Нанокраска может сделать самолеты невидимыми для радаров». Обзор технологий. MIT, 5 декабря 2011 г.
Библиография [ править ]
- Проект Schornsteinfeger , Отчет CIOS XXVI-24.
Внешние ссылки [ править ]
- Поставщики радиопоглощающих материалов
