Table of Contents
The Science of Radar Cross-Section Reduction
وفهما لما تتسم به المواد المتقدمة من أهمية بالغة، يجب أولاً أن يستوعب فيزياء الكشف عن الرادار، بينما يعمل الرادار بإرسال نبض من الطاقة الكهرومغناطيسية؛ وعندما يضرب النبض جسماً، فإن جزءاً من الطاقة يُعاد إلى جهاز الاستقبال، ويُعرَّف قوة هذا التأمل بأنها [الحساب FLT:0] S.
وتسهم المواد في تخفيض الأسلحة التقليدية من خلال آليتين رئيسيتين هما: الاستيعاب و] التسرب ]. ويحول الاستيعاب الطاقة الكهرومغناطيسية إلى كميات صغيرة من الحرارة، ويزيلها فعليا من مسار الإشارة الرادارية.
Radar-Absorbing Materials: The Foundation of Stealth
]Radar-Absorbing Materials (RAM)] remain the most widely used class of advanced materials in operational stealingth aircraft and these coatings and structural composites are engineered to match the impedance of free space, allowing radio waves to enter the material rather than reflection off the surface. Once inside, the wavees maglectrices energy is dissipated through.
Carbon-Based RAM
ويتكون نظام رصد حركة السيارات عادة من نانووب الكربون الأسود أو النانووب الكربوني المعلق في مصفوفة متعددة، ولدى الكربون قدرة عالية على التصريف الكهربائي، وبتحكم تركيز الجسيمات، يمكن للمهندسين أن يخلقوا مادة تخفف تدريجيا من موجة الرادار عند مرورها، وكثيرا ما تستخدم هذه التركيبات في الطلاءات المرنة التي يمكن تطبيقها على السطحات الهوائية - 22 المعقدة.
Ferrite-Based RAM
وتعتمد حركة RAM القائمة على أساس الشفرات على الجسيمات النانوية المغنطية، أو أكسيد الحديد عادة أو عبادات الباريوم، لاستيعاب الطاقة الرادارية، وتنتج هذه المواد عن امتصاص موجات أقل تردداً - جرعات من النطاق الترددي العالي جداً وأجهزة التردد العالي جداً - التي تستخدمها أجهزة الرادار ذات المدى الطويل في كثير من الأحيان، وتخفف النطاقات المغناطيسية داخل جسيمات الاكتشافية من المغناطيسية المارة المارة
الديموغرافيا الديموغرافية وأرسام السيرك
وتشمل التصاميم الأكثر تقدماً م امتصاصات الأشعة - طبقات من العناصر السلوكية الدورية مثل الصليب أو الحلقات أو الساحات المطبوعة على طبقة غذائية، وهي تعمل كمرشحات متكررة، وتستوعب الترددات المحددة ذات الكفاءة العالية.
المركبان الهيكليان: ما بعد البيع
وفي حين أن حركة تحرير رواندا تعالج السطح، يجب أن يُبنى الإطار الجوي نفسه من مواد لا تخلق عودة رادارية قوية، فالألومنيوم التقليدي والسبائك التيتانيوم هي عناصر ممتازة للموجات الرادارية، مما يجعلها غير ملائمة للهياكل الأساسية على الطائرات المتسللة ما لم يتم توفيرها بعناية، وقد أدى هذا التقييد إلى اعتماد مواد مركبة مضافة كمنبرة هيكلية.
Carbon-Fiber-Reinforced Plastic (CFRP)
وتتكون هذه المادة من ألياف كربونية قوية خفيفة مثبتة في شكل من أشكال التخدير أو الرواسب الحرارية، وتتجه الألياف عادة إلى اتجاهات متعددة داخل منطقة صغيرة، وتتم تكديس الأصابع وتعالج لتكوين هيكل صلب، وتمنح هذه المركبات ثلاث مزايا متميزة للسرقة: أولاً، إن كثافة الطائرات المحتوية على وقود أقل من اللازم.
Glass-Fiber and Aramid Composites
ولا يلزم أن تكون جميع الهياكل المركبة قوية مثل CFRP. For radomes - the protective covers over radio antennas-materials must be transparent to radio waves. Glas-fiber composites[Ftter:1]] (مثل الألياف المحتوية على صدى ضوئي) توفر الشفافية اللازمة.
مركبتان من المولدات المعدنية وأجهزة معالجة الحشيش
وحتى مع الاستخدام الواسع النطاق للمركبين، فإن بعض المناطق - مثل الأطراف الرئيسية للأجنحة وأطراف أسطح السيطرة - الأمواج - تصمد أمام التدفئة والتحات الهوائيين الشديدين، وكثيرا ما تستخدم هذه المناطق المصفوفة السطحية المحمية . (مثل ألياف السام السليكونية في مسحوق ذي حافة تيتانيوم) أو ذات طبقات نقية.
التكليف المتخصص والعلاج السطحي
وبالإضافة إلى المواد السائبة، تعتمد الطائرات المتسللة على مجموعة متنوعة من المعاطف المتخصصة [(FLT:0)] التي طبقت أثناء التصنيع وصيانتها طوال فترة خدمة الطائرات، وهي تخدم أغراضا متعددة: فهي توفر مقاومة للتآكل، وتخفض التوقيع بالأشعة تحت الحمراء، والأهم من ذلك، ضمان الامتصاص المستمر للرادار عبر كامل الإطار الجوي.
ردار - آبسوربنغ
إن طلاء الصواريخ المحتوية على مركب من الجسيمات السلوكية أو المغنطية التي تم تعليقها في مركب يمكن رشها أو غسلها على سطح الطائرة، ويخضع سميك المعاطف للرقابة بعناية، وتتراوح القيم النموذجية بين 1 و 5 مليمترات، تبعاً للتواتر المستهدف، ويجب أن يظل الطلاء سليماً بعد التعرض لتدفقات جوية عالية السرعة، وتحات الأمطار، وتنظيف المعاطف الحرارية، وزيادة الطلاءات إلى 22.
عمليات قمع التوقيعات المكشوفة
ولا تقتصر المصائد على الرادار؛ كما أن نظم الدفاع الجوي الحديثة تستخدم أجهزة استشعار بالأشعة تحت الحمراء لكشف الحرارة التي تنبعث منها محركات الطائرات وأسطح الطائرات، ولتصدي ذلك، كثيرا ما تطبق الطائرات المسروقة المزودة بمحركات ذات تردد حراري منخفض ويمكن أن تعكس طبقة الارتداد الحرارية ذات المقياس المقياس المقياس المقياسي على الأنهار المتحركية الوعية.
البوليمرز وذكاء الجلد
ويستكشف البحث المستجد البوليمرات المكونية ] (مثل البوليانيلين، بوليبيرول) التي يمكن أن تغير ممتلكاتها الكهربائية استجابة لفولط مطبق، وعندما تدمج في جلد الجناح، يمكن " أن تُغرق " هذه المادة في الوقت الحقيقي لاستيعاب الترددات الرادارية المختلفة، التي تشكل نظماً للسرقة التكيّفة فقط.
الآثار المترتبة على التصميم: إدماج المواد في هيكل الطائرات
إن اختيار المواد المتقدمة يؤثر تأثيرا عميقا في كل جانب من جوانب تصميم الطائرات المتسللة، ويجب أن تستوعب الديناميات الهوائية قيود المواد، والعكس بالعكس، فعلى سبيل المثال، اختيرت مخططات الطائرة B-2 فقط لتحقيق الكفاءة الهوائية، بل أيضا لأنها سمحت للمصممين بتقليل السمات السطحية التي تتطلب معالجة حركة النقل البحري، وتدفن المحركات على السطح العلوي للجناح، وتتجنب خطوط الاستيعاب المباشرة.
فالإدارة الحرارية هي اعتبار حاسم آخر، فالهيكلات المركبة والتجمعية لها قدرة على التمشي الحراري أقل من المعادن، لذا يجب أن تُفرَق حرارة الطلاءات والمحركات والاحتكاك الهوائي بعناية، وتستخدم F-22 مزيجا من التبريد في دورة الهواء والوعات الحرارية للاحتفاظ بدرجات حرارة الجلد تحت النقطة التي سيتعطل فيها طلاء حركة السيارات، وتأخذ الجناح F-35 هذا خطوة أخرى مع نظام مقفل
وتسود قيود شديدة على التكييف في مجال المواد السائلة: فتغير سميك المعاطف البالغ 0.1 ملليمتر يمكن أن يغير تواتر الاستيعاب من قبل عدة جيغاهرتز، وهذا المستوى من الدقة يتطلب آليات للتنسيب الألياف الآلية، ومسح الليزر، والتفتيش بالأشعة السينية أثناء الإنتاج، وتكلفة وتعقيد هذه العمليات هي من الأسباب التي تجعل الطائرات الخفية باهظة الثمن للغاية - وقد أنفق برنامج التنمية F-35.
تحديات الصيانة ودورة الحياة
إن المواد المتقدمة للسرقة ليست تكنولوجيات " سليمة ونسيان " ، بل إنها تتدهور بمرور الوقت بسبب الإشعاع فوق البنفسجية، والتدوير الحراري، والغطاء البدني، وتواجه الطائرات التي تقوم على ناقلات الطائرات تعرضا إضافيا للرش المالحي والأثر الرملي المرتفع السرعة، والربط بين معاطف حركة RAM والهيكل المركب الأساسي هو نقطة فشل مشتركة؛ وتخلق المناطق الممزقة جوا من شأنها أن تحرق موجات التي يمكن أن تص موجات وتنتج موجات الرادارات القوية.
ولإدارة ذلك، طورت القوات العسكرية الأمريكية مرافق إصلاح متخصصة على مستوى مستودعات يمكنها أن تتعرى وتفتش وتعيد تشكيل كامل من الطائرات، وتستخدم الماسحات الضوئية ذات الأشعة دون الحمراء المحمولة في الميدان للتحقق من التسريح، وتكرس فرقة الدعم اللوجستي القتالية التابعة للقوات الجوية، التي تبلغ مساحتها 654 مليون دولار، لصيانة منخفضة الصلاحية، مع وجود فرق توزع في أي موقع تعمل فيه الطائرات السائلة من طراز FAM كل سنة.35.
الاتجاهات المستقبلية: الميثامتيريا، النانوميات، الطاعون النشيط
ومن المرجح أن يتجاوز الجيل القادم من المواد السائلة الامتصاص السلبي إلى Memetamaterials] - الهياكل المصممة التي تظهر خصائص الكهرومغناطيسية غير موجودة في الطبيعة، ويمكن تصميم قياسي على أن يكون له مؤشر سلبي على الترددات الرادارية، مما يؤدي إلى تضاؤل موجات جديدة حول الطائرة بدلا من أن يعكسها.
Nanomaterials] offer another boundary. Carbon nanotubes and graphene can be dispersed in polymer matrices to create conductive networks with extremely low percolation thresholds, allowing for ultra-thin RAM sheets that weight less than conventional coating. Nanoscale ferromagnetic particles can provide strong generation
وأخيراً، السطو النشط ] النظم - أحياناً تسمى " الجلد الذكي " - دمج الهوائيات الصغيرة، والمضخمات، والمتحولات التدريجية مباشرة إلى سطح الطائرة.() ومن خلال إلغاء موجة الرادار المنعكسة مع إشارة منفذة، يمكن لبشرة ذكية أن تحقق نظرياً مثالياً في إطار استكشافها.
الخلاصة: مؤسسة المواد ذات الأهمية الجوية
(ب) المواد المتقدمة ليست مجرد أداة لتصميم الطائرات المُسلَّحة؛ فهي المُمكِّن الأساسي من عدم الرقابية؛ ومن المُثَلَبَات المُنَفَّذة في المختبرات من طراز B-2 إلى الطلاء المتعدد المستويات لشبكة RAM في F-35، فإن كل نظام مادي يُعدُّ مُعدَّلاً بدقة لإلغائه أو استيعابه أو إعادة توجيهه.