Radarabsorberande material ( RPM ) och Radarabsorberande beläggningar ( RPC ) är en klass av material som används inom smygteknik för att maskera vapen och militär utrustning från fiendens radardetektering. De är en integrerad del av den allmänna riktningen i samband med utvecklingen av medel och metoder för att minska avslöjande av tecken på vapen och militär utrustning inom de huvudsakliga fysiska områdena. När elektromagnetisk strålning interagerar med RPM uppstår samtidiga processer av absorption, spridning (på grund av materialets strukturella och geometriska inhomogenitet) och interferens av radiovågor.
Skillnaden mellan egentliga material (RPM) och beläggningar (RPC) är till viss del villkorad och förutsätter att de förra är en del av objektets struktur, medan de senare vanligtvis appliceras på dess yta. Villkoret för separation är också kopplat till det faktum att alla radioabsorberande material inte bara är ett material, utan en mikrovågsabsorberande anordning. Ett materials förmåga att absorbera högfrekvent strålning beror på dess sammansättning och struktur. RPM och RPP ger inte absorption av strålning av någon frekvens, tvärtom kännetecknas ett material av en viss sammansättning av en bättre absorptionskapacitet vid vissa frekvenser. Det finns inget universellt absorberande material anpassat för att absorbera strålningen från en radarstation (RLS) i hela frekvensområdet.
Det finns en vanlig missuppfattning att som ett resultat av användningen av RPM blir objektet osynligt för lokaliserare. I själva verket kan användningen av radioabsorberande material endast avsevärt minska den effektiva spridningsytan för ett föremål i ett specifikt radarfrekvensområde, vilket dock inte säkerställer fullständig "osynlighet" av föremålet vid andra strålningsfrekvenser. RPM är bara en komponent för att säkerställa låg sikt för ett objekt, inklusive: konfigurationen av ett flygplan (LA); strukturella och layoutlösningar; utbredd användning av kompositmaterial, frånvaro av självstrålning etc.
Den allra första typen av RPM, känd under varumärket Schornsteinfeger (efter kodnamnet för projektet för att skydda ubåtar från upptäckt av allierade radarer installerade på antiubåtsflygplan), var ett lätt skiktmaterial som användes av tyskarna under andra världen Krig för att minska reflektionsförmågan hos undervattensbåtarna med snorkel (periskop) när de bestrålas med en radar med en arbetsvåglängd på 3 till 30 cm [1] .
Med en RPM-tjocklek på 75 mm bestod materialets struktur av sju på varandra följande lager av grafitfyllt halvledande papper, separerade från varandra av mellanliggande dielektriska lager - polyvinylkloridskum . Jaumann Absorber- principen som ligger till grund för denna RPM , se nedan, är uppkallad efter dess skapare, Prof. Johann Jaumann (Brun).
Andra första RPM och beläggningar baserade på dem skapades i form av kompositer baserade på karbonyljärn och ferritpulver . Men dessa RPP kunde, på grund av sin betydande massa, inte användas för radiokamouflage av flygplan, fartyg av lätta klasser och andra lätta typer av militär utrustning [2] .
Klassificeringen av typer av RPM och RPP är ganska villkorad. Här är en klassificering som används främst i England och USA .
Det finns minst tre typer av RPM: resonant, icke-resonant magnetiskt och icke-resonant bulkmaterial. Resonans- eller frekvensavstämda RPM ger partiell eller fullständig neutralisering av strålningen som reflekteras från absorbatorns yta av en del av den som har passerat genom materialets tjocklek. Neutraliseringseffekten är signifikant när absorbatortjockleken är lika med en fjärdedel av strålningsvåglängden . I detta fall är vågorna som reflekteras av absorbatorns yta "i motfas".
Resonansmaterial appliceras på maskeringsobjektets reflekterande ytor. Tjockleken på varvtalet motsvarar en fjärdedel av radarstrålningens våglängd. Den infallande energin från högfrekvent strålning reflekteras från de yttre och inre ytorna av RPM med bildandet av ett interferensmönster för neutralisering av den ursprungliga vågen. Som ett resultat dämpas den infallande strålningen. Avvikelsen av den förväntade strålningsfrekvensen från den beräknade leder till en försämring av absorptionsegenskaperna, därför är denna typ av RPM effektiv för att maskera från radarstrålning som arbetar med en standard, oföränderlig monofrekvens.
Icke-resonanta magnetiska RPM innehåller ferritpartiklar dispergerade i epoxin eller beläggningen. Icke-resonanta magnetiska varvtal sprider energin från högfrekvent strålning över en stor yta. Den största fördelen med icke-resonanta magnetiska RPM är deras bredband, dvs effektiviteten av strålningsabsorption i ett brett frekvensområde. Tvärtom är effektiviteten hos resonansvarvtal begränsad av ett smalt intervall av beräknade strålningsfrekvenser.
Icke-resonant bulk RPM används vanligtvis som relativt tjocka lager som absorberar det mesta av den ingående energin innan vågen närmar sig och eventuellt reflekteras från metallbakplattan. Funktionsprincipen är baserad på användningen av både dielektriska och magnetiska förluster, den senare på grund av tillsatsen av ferritföreningar. I vissa fall används införandet av grafit i polyuretanskummatrisen .
Tunna beläggningar gjorda av dielektrikum och ledare är smalbandiga, så där extra massa och kostnad inte är kritiska, används magnetiska material i både resonansvarvtal och icke-resonanta varvtal.
Gradient RPM är flerskiktsstrukturer med en jämn eller stegvis förändring i tjockleken av den komplexa dielektriska (eller magnetiska) permeabiliteten; en ökning av tangenten för den dielektriska förlustvinkeln tenderar att säkerställas mot den bakre ytan. Denna typ av RPM är tekniskt svår att tillverka.
En av de mest välkända typerna av RPP är beläggningen " järnkulafärg " som innehåller dispergerade mikrosfärer belagda med karbonyljärn eller ferrit. Högfrekvent radarstrålning, som verkar på beläggningen, orsakar molekylära vibrationer i beläggningen som ett resultat av påläggandet av ett alternerande magnetfält, vilket åtföljs av omvandlingen av EM-strålningsenergi till värme. Värme överförs till flygplanets struktur och avleds.
Används på Lockheed SR-71 Blackbird spaningsflygplan . En speciell design av flygplanets flygplan utvecklades, som inte innehåller vertikala ytor. Beläggningen är kapabel att absorbera radiovågor i ett visst område av radarfrekvenser. När de bestrålas med radiovågor kommer ferritmolekylerna som finns i beläggningen under påverkan av ett alternerande magnetfält i oscillerande rörelse och omvandlar energin från högfrekvent strålning till värme. I detta fall äger samma fysiska princip rum, inom ramen för vilken vatten värms upp i en mikrovågsugn (högfrekvent) . På flygplanet F-117 Nighthawk fylldes luckorna mellan RPM-plattorna som limmades på flygkroppens yta med en beläggning med ferritmikrosfärer.
En annan typ av RPM, som fungerar på en liknande princip av magnetiska förluster, är gjord i form av ark av neoprengummi , vars fyllmedel är ferritkorn eller grafitpartiklar (innehållande cirka 30% kristallint kol) fördelade i en polymermatris. Plattor av detta material installerades på de första modifieringarna av F-117A-flygplanet.
Det amerikanska flygvapnet har antagit en radarabsorberande beläggning baserad på en sammansättning av ferrofluid och icke-magnetiska material. När man använder denna beläggning med en reducerad förmåga att reflektera elektromagnetiska vågor, uppnås en minskning av radarsikten hos flygplan.
Experimentella RPP-prover baserade på en tunn film av hydrerat amorft kol med ferromagnetiska nanopartiklar avsatta på ett flexibelt substrat tillverkat av aramidtyg erhölls vid JSC "NII Ferrit-Domen". De främsta fördelarna med denna RPP baserad på nanostrukturer är låg specifik vikt, styrka och värmebeständighet, motståndskraft mot aggressiva medier [2] .
Typ av RPM, som är en växling av dielektriska och ledande skikt. Minskningen av nivån på den reflekterade signalen uppnås på grund av antifastillsatsen av vågor som reflekteras från objektets metallyta, dielektriska skikt och elektriskt ledande skikt.
Jaumann-kåpan eller absorbern är en radarabsorberande anordning. Eftersom den skapades 1943, bestod den av två reflekterande ytor och en ledande jordskärm, med lika avstånd mellan dem. Vissa människor tror att Yauman-omslaget är ett generaliserat fall av Salisbury flerskiktsskärm , på grund av likheten mellan deras arbetsprinciper.
Eftersom Jaumann-beläggningen är en resonansabsorbator (som använder våginterferens för att undertrycka den reflekterade vågen), använder Jaumann-beläggningen ett fast avstånd λ/4 (kvartsvåglängd) mellan den första reflekterande ytan och markskärmen och mellan båda reflekterande ytorna (total tjocklek λ/4 + X/4).
Jaumann-täckning (vid användning av ett tvåskiktsschema) ger två absorptionsmaxima över våglängdsområdet. Alla beläggningsskikt måste vara parallella med varandra och parallella med den ledande yta de avskärmar.
I den slutliga versionen, antagen för installation på en ubåt, var Jaumanns beläggning en uppsättning parallella reflekterande ark åtskilda av lager av dielektrikum (skum). Konduktiviteten hos dessa plåtar ökar när de närmar sig den skyddade metallytan.
"Superplastics" (från engelska super plastics ) - en grupp polymerkompositmaterial (PCM), överlägsen i specifik hållfasthet jämfört med höghållfasta stål och titanlegeringar , och som kan absorbera elektromagnetisk strålning. När de används i utformningen av flygplanskroppen är de "transparenta" för radarstrålning, till skillnad från metaller, som har egenskapen att reflektera infallande strålning mot sändaren, med flygplanets yta normalt placerad i förhållande till den infallande strålningen.
Material speciellt utformade för att användas som absorbatorer av elektromagnetisk strålning, eller naturligt ledande polymerer , är föremål för exportkontroll, särskilt:
För att minska radarsikten för flygplan , missiler, fartyg och andra typer av militär utrustning är det fundamentalt viktigt att minska RCS . Med en lägre RCS kan ett flygplan eller annan typ av bärare förbli oupptäckt under lång tid av radarn från markbaserade luftvärnssystem eller luftburen radar från ett annat flygplan. Det finns olika sätt och sätt att minska RCS. I detta fall är följande viktigt, för en given typ av radar kommer måldetekteringsområdet att ändras i proportion till den fjärde effektroten av målets RCS. För att minska detektionsområdet med 10 gånger, bör RCS för objektet (målet) minskas med 10 tusen gånger.
Det är ett av de effektiva sätten att minska RCS i ett flygplan (LA), där dess reflekterande ytor kan reflektera elektromagnetisk energi bort från strålningskällan. Målet i detta fall är att skapa en "kon av radiotystnad" i förhållande till flygplanets rörelseriktning. Med tanke på att energiutsläpp sker är en motåtgärd till denna metod användningen av passiva (multistatiska) radar.
I mitten av 1970-talet övervakade DARPA utvecklingen av flygplan under HAVE Blue-projektet - en "stealth technology demonstrator" (från 1976 till 1979), som flög först i slutet av 1977. Senare, på grundval av detta projekt, skapades F-117A strejkflygplanet - det första riktiga stridsflygplanet med låg sikt.
I USA började användningen av RPM i konventionella flygplanskonstruktioner i slutet av 1950-talet. Sådana material används på Lockheed U-2 höghöjdsspaningsflygplan . Syftet med att använda RPM är dubbelt - att minska flygplanets EPR i ett specifikt radarfrekvensområde, och att isolera driften av många ombord antennenheter för att undvika ömsesidig störning.
Användningen av RPM i flygplanskonstruktioner, vars låga sikt är inställd som en nyckelfaktor för deras överlevnadsförmåga .