Radar Cross-Section Azaltma Bilimi

Gelişmiş malzemelerin neden bu kadar kritik olduğunu anlamak için, bir radar algılaması fiziğini ilk önce kavraymalıdır. Radar elektromanyetik enerji bir darbe gönderir; bu nabız bir nesneyi vursa, enerjinin bir kısmı alıcıya geri yansıtılır.Bu yansımanın gücü son derece düşük RCS değerleri olarak tanımlanır, genellikle bin metrekürücükler için ölçülmelidir.

Malzemeler iki birincil mekanizmayla RCS azaltımı sağlar:0)ab Metabolizma[D:0) ve [[Dönetici:2)[Dönetici[Döneticiler)[Döneticiler, hız yollarından elektrikle elektromanyetik enerji birleştirirler.

Radar-Absorbing Malzemeler: Stealth Vakfı

[FONT:0)Radar-Absorbing Materials (RAM)), operasyonel düzlemde en yaygın kullanılan gelişmiş malzemeler sınıfı olarak kalır. Bu kaplamalar ve yapısal kompozitler, serbest alanın imkansızlığını karşılamak için mühendisidir, radar dalgalarının yüzeyi yansıtmaktan ziyade materyale girmesine izin verir.

Karbon bazlı RAM

Karbon bazlı RAM genellikle karbon siyah veya karbon nanotüplerden oluşur. Karbon, yüksek elektrik iletkenliği vardır ve F-22 Raptor konsantrasyonunu kontrol ederek, yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Ferrite-Based RAM

Ferrite tabanlı RAM manyetik nanopartiküllere, tipik olarak demir oksitlere veya baryum ferritlere, radar enerjisini absorbe etmeye, daha düşük frekanslı dalgaların absorbe edilmesine yardımcı olur - VHF veUV bandında - daha yaşlı uzun menzilli radarlar genellikle kullanır.Bu sistemlerde tespit edilen manyetik alan ile manyetik alan, sıcaklıkları manyetik alan duvarı hareket ve spin rahatlaması ile ısıtılır.

Dielektrik RAM ve Devre Analog Absorbers

Daha gelişmiş tasarımlar, dielektrik substratı üzerinde baskılanmış veya yüksek verimlilikle belirli radar frekanslarını absorbe eden, farklı frekanslara ayarlayan mühendisler, S, C, X ve Ku gruplarının sık sık kullanılan bir dielektrik substratı. Bu yapılar, yüksek verimlilikte özel radar frekanslarını absorbe ederek hareket ederler.F-35 Lightning II'de çok sayıda radar tasarımını kullanarak, çok geniş bir radar tasarımını kapsayan geniş çaplı radarları kapsayabilirler.

Yapısal Kompozitler: Beyond Stealth

RAM yüzeyi ele alırken, hava çerçevesinin kendisi güçlü radar geri dönüşleri yaratmayan malzemelerden inşa edilmelidir. Geleneksel alüminyum ve titanyum alaşımlar, onları dikkatli bir şekilde kalkan sürece birincil yapılar için uygun olmayan radar dalgalarının mükemmel yansımaları olarak mükemmel bir şekilde yansımaktadır.Bu sınırlama, temizlenen kompozit malzemelerle kabul edilir.).

Karbon-Fiber-Reinforced Plastik (CFRP)

CFRP, bir epoxy veya termoplastik reçinede gömülü güçlü, hafif karbon fiberlerden oluşur. Fiberler genellikle bir ply içinde birden fazla yöne odaklanır ve plies sabit bir yapı oluşturmak için yapılır. CFRP, fiberoptik kalınlığı ve spacing ile ilgili üç farklı avantaj sağlar.

Cam-Fiber ve Aramid Kompozitler

Tüm kompozit yapılar, CFRP kadar güçlü olmalıdır. radomes için - koruyucu radar antenleri üzerinde kapaklar - radyo dalgalarına şeffaf olmalıdır.ETHFLT:0)Glass-fiber kompozitler[Döneticiler) (örneğin, cyanate ester reçineleri ile camlar) gerekli radyo frekansı şeffaflığı sunmak ve F-22.ETHFLT:2) önbellekli kenarda kullanılan.

Metalik Kompozitler ve Edge Tedavileri

Bu bölgelerin geniş kullanımı ile bile, bazı alanlar - kanatların önde gelen kenarları ve kontrol yüzeyleri gibi - bu kenarların hassas geometri ve yüzeyleri aşırı aerodinamik ısıtma ve erozyona karşı dayanıklıdırlar.Bu bölgeler genellikle ince bir RAM katmanı ile dondurulurlar). F-117 Nighthawks tarafından kullanılan yüzeyler, daha sonra daha sonra kullanılan bir RAM bazlı kaplama ile kaplıca kaplıdır.

Özelleştirilmiş Kaplamalar ve Yüzey Tedavisi

Katı malzemelerin ötesinde, çalıntı uçak çeşitli bir kaliteye güveniyor:0) özellikle imalat sırasında uygulanan ve uçak hizmet hayatı boyunca muhafaza edilen kaplamalar (FLT:1) ile ilgili olarak, bu kaplamalar birden çok amaçlara hizmet ediyor: korozyon direnci sağlıyor, kızılötesi imzasını azaltır ve en önemlisi tüm hava çerçevesini tutarlı radar absorpsiyonunu garanti altına alıyor.

Radar-Absorbing Paints

RAM boya, 1 ila 5 milimetre arasında, hedef frekansına bağlı olarak, yüksek hızlı hava akışına maruz kalmak, yağmur erozyonuna, termal bisiklete ve yakıt dökmelerine bağlı olarak, kaplamanın kalınlığı dikkatle kontrol edilir; F-22 ve F-35'den 5 milimetreye kadar, kaplama hasarlarına bağlı olarak, yüksek hızlı hava akışına maruz kalmak, temizlenmeli maskeler kullanarak boyayı gerektirir.

Uzakt Suppression Kaplamaları

Stealth radarla sınırlı değildir; modern hava savunma sistemleri de, uçak motorlarının ve hava çerçeve yüzeylerinin ısıtılmasıyla ilgili olarak üretilen ısıyı algılamak için kızılötesi (IR) sensörleri kullanır.Bunu karşılayabilmek için, çalma uçakları genellikle 8-12 mikron koruyuculu ısı kaplamalar ile karıştırmak için yüksek bir alana sahiptir.F-35'in motoruna girişleri, motor katarları ve ayrıca, mikroküresel yüzeyleri yansıtacak şekilde monte edilebilir.

Davranışlı Polimerler ve Akıllı Ciltler

Gelişen araştırma, uygulanan bir gerilime tepki olarak elektrik özelliklerini değiştirebilir (örneğin, farklı radar frekanslarını absorbe etmek için gerçek zamanlı olarak "tuned" olabilir, bu sistemler hala laboratuvarda, ancak aktif bir şekilde çalmanın yolunu gösterir.

Tasarım Implikasyonları: Malzemeleri Uçak Mimarisine Bütünleştirmek

Gelişmiş malzemelerin seçimi, kümesünün her yönünü derinden etkiler. Aerodynamics, malzemelerin sınırlamalarını karşılamalı ve tersi. Örneğin, B-2'nin uçan planıform sadece aerodinamik verimlilik için değil, aynı zamanda RAM tedavisi gerektirecek yüzey özelliklerini en aza indirmek için de seçilmiştir.

Termal yönetim başka bir kritik öneme sahiptir. RAM ve kompozit yapılar metallerden daha düşük ısı iletkenliği vardır, bu yüzden aviyonikler, motorlar ve aerodinamik sürtünmeler kanat yapısı aracılığıyla serinlemek için bir kombinasyon kullanır. F-22, güneş döngüsü soğutma ve yakıt ısı parçalarının bir kombinasyonunu kullanarak, RAM boyanın bozulacağı noktanın altında cildi korumak için kullanır.

Plakt malzemeleri için üretim toleransları olağanüstü sıkıdır: 0.1 milimetrenin bir kaplama kalınlığı varyasyonu, birkaç gigahertz tarafından absorbe edilebilir. Bu hassas otomatik olarak fiber yerleştirme robotları, lazer tarama ve x-ray incelemesi üretim sırasında.Bu süreçlerin maliyeti ve karmaşıklığı o kadar pahalı - F-35 programı sadece gelişim ve üretimde 1.5 trilyon dolar harcamıştır.

Bakım ve Yaşam döngüsü Challenges

Uçak taşıyıcıları için gelişmiş malzemeler “fit ve unutun” teknolojiler değildir. Onlar zaman içinde UV radyasyonu, termal bisiklet ve fiziksel aşınma nedeniyle bozulur. Uçak taşıyıcılarına dayanan uçaklar, tuz spreyine ve yüksek şehir içi kum etkisine ek maruz kalmaktadırlar. RAM kaplamaları ve altta yatan kompozit yapı arasındaki bağ ortak bir başarısızlık noktasıdır; disbonded alanlar radar dalgalarının tuzağa düşüren ve güçlü geri dönüşler yaratır.

Bunu yönetmek için, ABD ordusu, düşük seviyeli onarım tesislerini, tüm hava çerçevelerini kontrol etmek ve yeniden şekillendirmek için alanda kullanılır.Tek başına F-35 için tek başına RAM'in yaşam döngüsü maliyetinin 1 milyon doları aşabilir.

Future: Metamates, Nanomaterys ve Active Stealth

Bir sonraki çalkantı malzemeleri muhtemelen pasif birikiyonun ötesine geçerler:0)Dörtülüler[Döneticiler[Döneticiler) - elektromanyetik özellikleri doğada bulamadıkları kanıta sahip yapılar. Bir metamalzeme indeksi 20 dB veya daha spesifik frekanslarda, bu da uçaktaki gelen dalgalar ortaya çıkarmak yerine, bu da onları yansıtacak şekilde.

[FONT:0]Nanomateryler[[Döneticiler[Döneticiler) başka bir sınır sunar. Karbon nanotüpler ve grafikler, yeni nesil radar sistemleri tarafından kabul edilen, iletken ağlarda son derece düşük percolasyon eşleri ile dağıtılabilir.[Dönderlik kapakları için kullanılan ultra-düşük kapaklar için kullanılabilir. Nanoscale fermanonik partiküller, sensör imzalarını aynı anda birden fazla grupla birleştirir.

Son olarak,FL:0)aktif ses[[Dönemli): Sistemin - bazen “akıllı ciltler” olarak adlandırılabilir - U.S. Advanced Research Projects Agency (DARPA) bu kavramı doğrudan araştıran birkaç programa sahiptir, örneğin, yansıma radar dalgasını dışsal bir sinyale iptal ederek, akıllı bir cilt tasarım frekanslarında mükemmel bir şekilde elde edebilir.

Sonuç: Hava Hakimliği'nin Malzeme Vakfı

Gelişmiş malzemeler sadece F-35'in çok katmanlı RAM boyalarına erişim değildir; her materyal sistemi, düşük tasarruflu araştırmaların temel olanaklarındandır ve aktif iptaller, hangi uçağın elde edebileceğine dair sınırları zorlamaya devam edecektir.