תפקיד החומרים המתקדמים בפיתוח כלי גניבת מטוסים

מדע הפחתת הסודיות של רדאר

כדי להבין מדוע חומרים מתקדמים כל כך קריטיים, יש קודם כל לתפוס את הפיזיקה של גילוי מכ"ם. ראדר עובד על ידי שליחת הדופק של אנרגיה אלקטרומגנטית; כאשר הדופק פוגע באובייקט, חלק מהאנרגיה משתקף בחזרה למקלט.הכוח של ההשתקפות הזו מוגדר כ- 0RapLT:0Radar Cross-Section (RCS)F)F 1LT קטן יותר פירושו אות חלש יותר, ולכן הוא סימן גבוה יותר, כלומר, כלומר, 000 מטרים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כדי להשיג, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של אבטחה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, כדי לזהות, 000 של אבטחה מוקדם יותר, 000, 000, 000, 000 של אבטחה מתקדמת, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

חומרים תורמים להפחתה של RCS באמצעות שני מנגנונים עיקריים:0bsorptionFLT:1 ו-FLT:2scatteringFLT 3: 3(Absorption) הופך את האירוע לאנרגיה אלקטרומגנטית לכמויות קטנות של חום, ביעילות הסרתו מדרך האות המכ"ם במקביל.

חומרים רדאר-אבסטורינג: הקרן לגניבת

(FLT:0)Radar-Absorbing Materials (RAM)FLT) 1:1 נשאר השיעור הנפוץ ביותר של חומרים מתקדמים במטוסי גניבה תפעוליים.ציפוי והמבנה המבניים האלה מונדסים כדי להתאים את האימפולס של חלל חופשי, ומאפשר גלי מכ"ם להיכנס לחומר ולא להרהר על פני השטח.

RAM מבוסס פחמן

RAM מבוסס פחמן מורכב בדרך כלל פחמן שחור או פחמן ננוtubes מושעה במריצה פולימרנית.פחמן יש מוליכות חשמלית גבוהה, ועל ידי שליטה על ריכוז חלקיקים, מהנדסים יכולים ליצור חומר אשר בהדרגה מגביר את גל המכ"ם כפי שהוא עובר. ניסוחים אלה משמשים לעתים קרובות בצבע ורידי שקיפות גמישים שניתן ליישם על משטחים מורכבים של פחמן.

זיכרון RAM מבוסס פריט

RAM מבוסס פריט מבוסס על חלקיקים מגנטיים, בדרך כלל תחמוצות ברזל או barium ferrites, כדי לספוג אנרגיה מכ"ם.חומרים אלה מצטיינים בקליטת גלים נמוכים יותר - אלה בלהקות VHF ו UHF - אשר יותר לטווח ארוך מעקב מכ"מים לטווח ארוך לעתים קרובות להשתמש.התחומים המגנטיים בתוך חלקיקים מפרשים עם השדה המגנטי של גל העובר, ומייצר חום באמצעות מערכות רפיחים אלה בדרך כלל.

דיאלקטרי RAM ו-Cyber Analog Absorbers

עיצובים מתקדמים יותר משלבים את:0. . . . . .1: בשכבות של אלמנטים מוליכים תקופתיים כגון צלבים, לולאות, או ריבועים מודפסים על תת-חשמלית. מבנים אלה פועלים כמו מסננים מהדהדים, סופגים תדרי מכ"ם ספציפיים עם יעילות גבוהה.

מיצגים סטרקטיים: Beyond Stealth

בעוד ש- RAM מתייחס אל פני השטח, יש לבנות את מסגרת האוויר עצמה מחומרים שאינם מייצרים החזרי מכ"ם חזקים.אלומיניום מסורתי וסגסוגת טיטניום הם משקפים מצוינים של גלי מכ"ם, מה שהופך אותם ללא התאמה למבנים ראשוניים על מטוסים גרוטאות אלא אם כן מוגן בקפידה.

פחמן-Fiber-Reinforced פלסטיק (CFRP)

CFRP מורכב סיבי פחמן חזקים, קלים מוטבעים ב-epoxy או thermoplastic resin. הסיבים הם בדרך כלל מוכווני בכיוונים מרובים בתוך ply, ואת הפיורדים הם ערמים וחוספסים כדי ליצור מבנה נוקשה. CFRP מציע שלושה יתרונות נפרדים עבור גרוטאות: ראשית, צפיפותו היא בערך חצי זה של אלומיניום, אשר מפחית את משקל המטוס הכולל ומאפשר עבור דלק או תשלום נוסף, הם לעתים קרובות מסוגל לבצע סיבי פחמן דומיים.

זכוכית-Fiber ו-Aramid Composites

לא כל המבנים המורכבים צריכים להיות חזקים כמו CFRP. עבור radomes - כיסוי מגן על אנטנה מכ"ם - חומרים חייבים להיות שקוף גלי רדיו.FLT:0Glass-fiber ComplexsFLT:1 (למשל, סיבים עם Cyanate ester resins) מציעים את שקיפות רדיו- ⁇ והם משמשים עבור האף Radíureome על פיזור חומרים כגון: LT2FR.

Metallic Composites ו- Edge Treatments

אפילו בשימוש נרחב של מדפים, אזורים מסוימים - כגון הקצוות המובילים של כנפיים ואת הקצוות של משטחים שליטה - חייב לעמוד חימום אווירודינמי קיצוני ושחיקה. אזורים אלה לעתים קרובות להשתמש FLT:0 מטריצה מטרלית מקרטעת מרוכבים מטבולית 1 (למשל, סיבי קרביד בסגסוגת טיטניום) או אבקת מתכתי מטומטמים מדויקים ומניעים את פני השטח הדומים יותר, הם לעתים קרובות יותר מטיפוסים של RAM דקים של ה- 11.

טיפול ב-Creatives and Surface Treatments

מעבר לחומרים גדולים, כלי גניבת מטוסים מסתמכים על מגוון רחב של ציפויים:0 מיוחדים (Figitaled ציפויsFreaLT:1 החל במהלך הייצור ו נשמר לאורך חיי השירות של המטוס.ציפויים אלה משרתים מטרות מרובות: הם מספקים התנגדות קורוזיה, להפחית את החתימה אינפרא אדום, והכי חשוב, להבטיח ספיגת מכ"ם עקבית לאורך כל מסגרת האוויר.

צבע רדאר-אבסטור

צבע RAM הוא מורכב של חלקיקים מוליכים או מגנטיים מושעה בכבל שניתן לרסן או מברשות על פני השטח של המטוס. עובי הציפוי נשלט בקפידה; ערכים טיפוסיים נע בין 1 ל 5 מ"מ, בהתאם לתדירות היעד.הצבע חייב להישאר שלם לאחר חשיפה לזרימת אוויר מהירה גבוהה, שחיקה, רכיבה על אופניים תרמיים ודלקים של זיכרון RAM הוא צבע משמעותי: כל אחד מהם, בדיוק, כלומר, לאחר טיפול אווירי חום, צורך, צורך, כולל, לחץ אוויר מהיר, ו-125, לחץ אווירי, כולל, ונזקים, כולל, לחץ אווירי, ו-Fib, כולל, לחץ אווירי, כולל, לחץ אווירי, לחץ אווירי, לחץ אוטומטי, ו-125, לחץ אווירי, לחץ אווירי, לחץ אווירי, לחץ אווירי, לחץ דם, ו-Flack.

חתמת חתימה סמויה

גניבה אינה מוגבלת לרדאר; מערכות הגנה אוויריות מודרניות גם משתמשות בחיישנים אינפרא אדום (IR) כדי לזהות את החום הנפלט על ידי מנועי מטוסים ומשטחים אוויריים; כדי להתמודד עם זה, מטוסים נקבוביים לעתים קרובות להחיל FLT:0low-observable חום עמידים על ידי ציפויים מגנטיים מ-FLT:1 כדי להפחתת מטבולות, לוחות עור סמוכים, ייתכן כי ציפויים בגודל של 8 קרמיקה, או קרמיקה, עם קרמיקה, עם קרמיקה, עם קרמיקה, או קרמיקה, הם עלולים מורכבים, עם קרמיקה, עם קרמיקה, עם קרמיקה, עם קרמיקה, 000 קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, עם קרמיקה, קרמיקה, עם קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, , עם קרמיקה, עם , , עם מחסנית, מחסנית, עם מחסנית של 8 קרמיקה, קרמיקה, סוללת מיקרו- 5-35 קרמיקה, קרמיקה, קרוב ל- 35 קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, סוללת המצופה סוללת הציפויטרכימותק

פודמרים מוליכים ועור חכם

מחקר מתפתח הוא חקר (FLT:0) פולימרים מוליכים פולימרים מוליכים 1 (למשל, פולינילין, פוליפיראטול) שיכול לשנות את התכונות החשמליות שלהם בתגובה למתח יישומי.כאשר משולב בתוך כנף, חומר כזה יכול להיות "מתאים" בזמן אמת לספוג תדרי מכ"ם שונים, ויצר משטח גרוטטיבי עדיין במעבדה, אך הם אינם יכולים להיות מסתמך רק על חומרים פסיביים על חומרים פאסיביים על חומרים נטולי פשטניים.

עיצוב סימולציות: Integrating Materials into Aircraft Architecture

הבחירה של חומרים מתקדמים משפיעה עמוקות על כל היבט של תכנון מטוסים גרוטינמיים.אירודינמיקה חייב להתאים את המגבלות של החומרים, ולהיפך.לדוגמה, תוכנית הטיסה של B-2 נבחרה לא רק ליעילות אווירודינמית אלא גם כי זה אפשר למעצבים למזער תכונות פני השטח הדורשות טיפול RAM.

ניהול תרמי הוא שיקול ביקורתי נוסף. RAM ומבנים מורכבים יש מוליכות תרמית נמוכה יותר מאשר מתכות, ולכן חום שנוצר על ידי avionics, מנועים, וחיכוך אווירודינמי חייב להיות מתפזר בקפידה.F-22 משתמש בשילוב של קירור מחזור אוויר ושקעי חום דלק כדי לשמור על טמפרטורות העור מתחת לנקודה שבה צבע ה- RAM יידרדר.F-35 לוקח צעד זה נוסף עם מערכת קירור סגורה כי הוא זורם דרך המבנה הקירור.

סובלנות ייצור לחומרים גניקים הם הדוקים במיוחד: וריאציה עובי ציפוי של 0.1 מ"מ יכול לשנות את תדירות הקליטה על ידי כמה ג'יגה'רצץ.רמת דיוק זו דורשת רובוטים מיקום סיבים אוטומטיים, סריקת לייזר, ובדיקת רנטגן במהלך הייצור.העלות והמורכבות של תהליכים אלה הם בין הסיבות לכך שמטוסי גניבה הם כל כך יקרים - תוכנית F-35 לבדה יש מעל 1.5 טריליון דולר על פיתוח וייצור.

אתגרים ותחזוקת מחזור חיים

חומרים מתקדמים לגניבה אינם טכנולוגיות "טובות ושכחות" הם מתעמלים לאורך זמן בשל קרינת UV, רכיבה תרמית ומוחקה פיזית. מטוסים המבוססים על נושאת מטוסים עומדים בפני חשיפה נוספת למלח ולהשפעה גבוהה של חול רב-עוצמה.ההקשר בין ציפויי RAM לבין המבנה המורכב הבסיסי הוא נקודת כשל נפוצה; אזורים מוזנחים יוצרים חללים שיכולים למלכוד גלי מכ"ם וליצור החזרים חזקים.

כדי לנהל את זה, הצבא האמריקאי פיתח מתקני תיקון ברמה מיוחדת שיכולה לפס, לבדוק, ולבקר מחדש את כל מסגרות האוויר. סורקים אינפרא אדום משמשים בתחום כדי לבדוק את ציפוי דלמנטום. טייסת התמיכה של חיל האוויר 654th קרבית של חיל האוויר מוקדש תחזוקה נמוכה, עם צוותים כי לפרוס לכל מקום שבו פועל חיי ה- RAM של 1,400 דולר לשנה.

כיוונים עתידיים: מטריאליסטים, ננו-חומרים, וגנבות Active Stealth

הדור הבא של חומרי גניבה צפוי לעבור מעבר לקליטה פסיבית לתוך FLT:0 ⁇ חומריות של ההרחבה 1 - מבנים מנוסים המציגים תכונות אלקטרומגנטיות לא נמצא בטבע. A metamaterial יכול להיות מתוכנן להיות אינדקס שלילי של קירור שלילי בתדרים מכ"ם, אשר יהיה עטוף גלים נכנסים סביב המטוס ולא לשקף אותם חוקרים באוניברסיטת דיוק ואוניברסיטת קליפורניה הוכיחו הוכחה של תחזיות שליליות של 20 מעלות חומריות על ידי ירידה מסוימת על ידי תדרי מכ"ם או ירידה של 20 B חומרים ספציפיים יותר מאשר לשקף אותם.

(ב) ,0)NanomaterialsFLT:1 מציע גבול אחר. פחמן ננוtube ו גרפן ניתן מפוזרים במבשלות פולימר כדי ליצור רשתות התנהגות עם סף חדירה נמוכה מאוד, המאפשרים לדדיונים אולטרה-אין אשר שוקלים פחות מאשר ציפויים קונבנציונליים. nanoscale ferromagnetic יכול לספק ספיגה חזקה בתדרים של מילימטר, אשר מאומץ על ידי מערכות ניו יורקיות, כולל ציפויים מרובים, בנוסף לספוגים מרובים.

לבסוף, (FLT:0) למערכות לגנוב אתיות רגולטיביות (FLT:0) למערכות 1:1 של גלקסיות חכמות - לעיתים נקראות "עור חכם" - אנטנה קטנה, מגברות, ושינויים בשלב ישירות אל פני השטח של המטוס, על ידי ביטול גל המכ"ם המשקף באופן פעיל עם אות חישובי חיצוני של אלקטרוניקה, אך עור חכם יכול להשיג באופן תיאורטי בשלמותו של תדרי התכנון שלו.

מסקנה: The Materials Foundation of Air Dominance

חומרים מתקדמים אינם רק גישה לתכנון מטוסים; הם מהווים את ה-F-35, בעל יכולת גבוהה של אובססיביות נמוכה (מאריחים המחוסנים של B-2 לצבע ה- RAM הרב-שכבתי, כל מערכת חומרית מונדסת בקפידה כדי לבטל, לספוג או להפנות אנרגיה אווירית אלקטרומגנטית.