Tutkaa absorboivat materiaalit ( RPM ) ja Radar-absorbing coatings ( RPC ) ovat materiaaliluokka, jota käytetään varkainteknologiassa aseiden ja sotilasvarusteiden peittämiseen vihollisen tutkan havaitsemiselta. Ne ovat olennainen osa yleistä suuntaa, joka liittyy sellaisten keinojen ja menetelmien kehittämiseen, joilla vähennetään aseiden ja sotilasvarusteiden paljastavia merkkejä fyysisillä pääaloilla. Kun sähkömagneettinen säteily on vuorovaikutuksessa RPM:n kanssa, tapahtuu samanaikaisesti radioaaltojen absorptio-, sironta- (johtuen materiaalin rakenteellisesta ja geometrisesta epähomogeenisuudesta) ja häiriöitä .
Ero materiaalien (RPM) ja pinnoitteiden (RPC) välillä on jossain määrin ehdollinen ja olettaa, että ensimmäiset ovat osa kohteen rakennetta, kun taas jälkimmäiset levitetään yleensä sen pinnalle. Erottamisen ehdollisuus liittyy myös siihen, että mikä tahansa radiota absorboiva materiaali ei ole vain materiaali, vaan mikroaaltoja vaimentava laite. Materiaalin kyky absorboida suurtaajuista säteilyä riippuu sen koostumuksesta ja rakenteesta. RPM ja RPP eivät tarjoa minkään taajuuden säteilyn absorptiota, päinvastoin, tietyn koostumuksen materiaalille on ominaista parempi absorptiokyky tietyillä taajuuksilla. Ei ole olemassa universaalia absorboivaa materiaalia, joka olisi sovitettu absorboimaan tutka-aseman (RLS) säteilyä koko taajuusalueella.
Yleinen väärinkäsitys on, että RPM:n käytön seurauksena objekti muuttuu paikantimille näkymätön. Itse asiassa radiota absorboivien materiaalien käyttö voi vain merkittävästi vähentää kohteen tehollista sirontapintaa tietyllä tutkataajuusalueella, mikä ei kuitenkaan takaa kohteen täydellistä "näkymättömyyttä" muilla säteilytaajuuksilla. RPM:t ovat vain osa kohteen huonon näkyvyyden varmistamista, mukaan lukien: ilma-aluksen kokoonpano (LA); rakenteelliset ja asetteluratkaisut; komposiittimateriaalien laaja käyttö, itsesäteilyn puuttuminen jne.
Aivan ensimmäinen RPM-tyyppi, joka tunnetaan tuotenimellä Schornsteinfeger (sukellusveneiden suojelemiseen tarkoitetun hankkeen koodinimen jälkeen sukellusveneiden torjuntaan asennettujen liittoutuneiden tutkien havaitsemiselta), oli kevyt kerrosmateriaali, jota saksalaiset käyttivät toisen maailman aikana. Sota vedenalaisten snorkkeli- (periskooppi) -veneiden heijastavuuden vähentämiseksi, kun niitä säteilytetään tutkalla, jonka toiminta- aallonpituus on 3–30 cm [1] .
RPM-paksuudella 75 mm materiaalin rakenne koostui seitsemästä peräkkäisestä kerroksesta grafiittitäytteistä puolijohtavaa paperia, jotka erotettiin toisistaan eristekerroksilla - polyvinyylikloridivaahdolla . Tämän RPM:n taustalla oleva Jaumann Absorber -periaate , katso alla, on nimetty sen luojan, prof. Johann Jaumannin (Brun) mukaan.
Muita ensimmäisiä kierroslukuja ja niihin perustuvia pinnoitteita luotiin karbonyylirauta- ja ferriittijauheisiin perustuvien komposiittien muodossa . Mutta näitä RPP-laitteita ei niiden merkittävän massan vuoksi voitu käyttää lentokoneiden, kevytluokkien alusten ja muiden kevyiden sotilasvarusteiden radionaamiointiin [2] .
RPM- ja RPP-tyyppien luokitus on melko ehdollinen. Tässä on luokitus, jota käytetään pääasiassa Englannissa ja Yhdysvalloissa .
RPM:itä on ainakin kolmea tyyppiä: resonanssit, ei-resonanssit magneettiset ja ei-resonanssit bulkkimateriaalit. Resonanssi- tai taajuusviritetyt kierrosluvut neutraloivat osittain tai täydellisesti absorboijan pinnalta heijastuneen säteilyn materiaalin paksuuden läpi kulkeneen osan kautta. Neutralointivaikutus on merkittävä, kun absorboijan paksuus on yhtä suuri kuin neljäsosa säteilyn aallonpituudesta . Tässä tapauksessa absorboijan pinnan heijastamat aallot ovat "vastavaiheessa".
Resonanssimateriaaleja levitetään peittävän kohteen heijastaville pinnoille. RPM:n paksuus vastaa neljännestä tutkasäteilyn aallonpituudesta. Korkeataajuisen säteilyn tuleva energia heijastuu RPM:n ulko- ja sisäpinnalta muodostaen häiriökuvion alkuperäisen aallon neutraloimiseksi. Tämän seurauksena tuleva säteily vaimenee. Odotetun säteilytaajuuden poikkeama lasketusta taajuudesta johtaa absorptio-ominaisuuksien huononemiseen, joten tämän tyyppinen RPM on tehokas peittämään tutkasäteilyn, joka toimii normaalilla, muuttumattomalla monotaajuudella.
Ei-resonanssit magneettiset RPM:t sisältävät ferriittihiukkasia dispergoituneena epoksiin tai pinnoitteeseen. Ei-resonanssit magneettiset kierrosluvut haihduttavat korkeataajuisen säteilyn energiaa suurelle pinnalle. Ei-resonoivien magneettisten RPM:iden tärkein etu on niiden laajakaistaisuus eli säteilyn absorption tehokkuus laajalla taajuusalueella. Päinvastoin, resonanssikierrosten tehokkuutta rajoittaa kapea laskettujen säteilytaajuuksien alue.
Resonoimattomia bulkkikierroslukuja käytetään yleensä suhteellisen paksuina kerroksina, jotka absorboivat suurimman osan syöttöenergiasta ennen aallon lähestymistä ja mahdollisesti heijastavat metallista taustalevystä. Toimintaperiaate perustuu sekä dielektristen että magneettisten häviöiden käyttöön, jälkimmäinen johtuu ferriittiyhdisteiden lisäämisestä. Joissakin tapauksissa käytetään grafiitin lisäämistä polyuretaanivaahtomatriisiin .
Dielektrikistä ja johtimista valmistetut ohuet pinnoitteet ovat kapeakaistaisia, joten kun lisätty massa ja kustannukset eivät ole kriittisiä, magneettisia materiaaleja käytetään sekä resonanssissa että ei-resonanssissa kierrosluvussa.
Gradienttikierrosluvut ovat monikerroksisia rakenteita, joissa kompleksisen dielektrisen (tai magneettisen) läpäisevyyden paksuus muuttuu tasaisesti tai asteittain; dielektrisen häviökulman tangentin kasvu pyritään varmistamaan takapintaa kohti. Tämän tyyppinen RPM on teknisesti vaikea valmistaa.
Yksi tunnetuimmista RPP-tyypeistä on " rautapallomaali " -pinnoite, joka sisältää dispergoituja mikropalloja, jotka on päällystetty karbonyyliraudalla tai ferriitillä. Pinnoitteeseen vaikuttava suurtaajuinen tutkasäteily aiheuttaa pinnoitteeseen molekyylivärähtelyjä vaihtelevan magneettikentän vaikutuksesta, johon liittyy EM-säteilyenergian muuntuminen lämmöksi. Lämpö siirtyy lentokoneen rakenteeseen ja haihtuu.
Käytetään Lockheed SR-71 Blackbird -tiedustelukoneessa . Lentokoneen rungosta kehitettiin erityinen muotoilu, joka ei sisällä pystysuoria pintoja. Pinnoite pystyy absorboimaan radioaaltoja tietyllä tutkan taajuusalueella. Radioaalloilla säteilytettäessä pinnoitteen sisältämät ferriittimolekyylit tulevat vaihtelevan magneettikentän vaikutuksesta värähtelevään liikkeeseen, jolloin suurtaajuisen säteilyn energia muuttuu lämmöksi. Tässä tapauksessa tapahtuu sama fysikaalinen periaate, jonka puitteissa vettä lämmitetään mikroaaltouunissa (korkeataajuus) . F-117 Nighthawk -koneessa rungon pintaan liimattujen RPM-laattojen väliset raot täytettiin ferriittimikropalloilla.
Toinen RPM-tyyppi, joka toimii samanlaisella magneettihäviöiden periaatteella, on valmistettu neopreenikumilevyjen muodossa , joiden täyteaine on ferriittirakeita tai grafiittihiukkasia (sisältää noin 30 % kiteistä hiiltä), jotka on jaettu polymeerimatriisiin. Tämän materiaalin laatat asennettiin F-117A-lentokoneen ensimmäisiin muunnelmiin.
Yhdysvaltain ilmavoimat ovat ottaneet käyttöön tutkaa absorboivan pinnoitteen, joka perustuu ferronesteen ja ei-magneettisten materiaalien koostumukseen. Käytettäessä tätä pinnoitetta, jonka kyky heijastaa sähkömagneettisia aaltoja on heikentynyt, saavutetaan lentokoneiden tutkan näkyvyyden heikkeneminen.
JSC "NII Ferrit-Domen" hankittiin kokeelliset RPP-näytteet, jotka perustuivat ohueen kalvoon hydrattua amorfista hiiltä ja ferromagneettisia nanohiukkasia, jotka on kerrostettu joustavalle aramidikankaasta tehdylle substraatille. Tämän nanorakenteisiin perustuvan RPP:n tärkeimmät edut ovat alhainen ominaispaino, lujuus ja lämmönkestävyys sekä kestävyys aggressiivisille väliaineille [2] .
RPM-tyyppi, joka on eriste- ja johtavien kerrosten vuorottelu. Heijastetun signaalin tason lasku saavutetaan kohteen metallipinnalta heijastuneiden aaltojen, dielektristen kerrosten ja sähköä johtavien kerrosten vastavaiheen lisäyksen ansiosta.
Jaumann-kansi tai vaimennin on tutkavaimennin. Koska se luotiin vuonna 1943, se koostui kahdesta heijastavasta pinnasta ja johtavasta maadoitussuojasta, joiden välissä oli yhtäläiset etäisyydet. Jotkut ihmiset ajattelevat, että Yauman-kansi on yleinen tapaus Salisburyn monikerroksisesta näytöstä , koska niiden toimintaperiaatteet ovat samankaltaisia.
Koska Jaumann-pinnoite on resonanssivaimennin (käyttämällä aaltohäiriöitä heijastuneen aallon vaimentamiseen), se käyttää kiinteää etäisyyttä λ/4 (neljännesaallonpituus) ensimmäisen heijastavan pinnan ja maasuojan välillä sekä molempien heijastavien pintojen välillä (kokonaispaksuus λ/4). + λ/4).
Jaumann-peitto (käytettäessä kaksikerroksista menetelmää) antaa kaksi absorptiomaksimia aallonpituusalueella. Kaikkien pinnoitekerrosten tulee olla yhdensuuntaisia keskenään ja yhdensuuntaisia niiden suojaaman johtavan pinnan kanssa.
Lopullisessa versiossa, joka hyväksyttiin asennettavaksi sukellusveneeseen, Jaumannin pinnoite oli sarja yhdensuuntaisia heijastavia levyjä, jotka erotettiin eristekerroksilla (vaahto). Näiden levyjen johtavuus kasvaa, kun se lähestyy suojattua metallipintaa.
"Superplastics" ( englanninkielisestä sanasta superplasts) - polymeerikomposiittimateriaalien (PCM) ryhmä, joka on ominaislujuudeltaan ylivoimainen korkealujuisiin teräksiin ja titaaniseoksiin ja joka kykenee absorboimaan sähkömagneettista säteilyä. Kun niitä käytetään lentokoneen rungon suunnittelussa, ne ovat "läpinäkyviä" tutkasäteilylle, toisin kuin metallit, joilla on ominaisuus heijastaa tulevaa säteilyä kohti emitteriä, ja lentokoneen pinta on normaalisti suhteessa tulevaan säteilyyn.
Materiaalit, jotka on erityisesti suunniteltu käytettäviksi sähkömagneettisen säteilyn absorboiviksi tai luonnossa johtavat polymeerit , ovat vientivalvonnan alaisia, erityisesti:
Lentokoneiden , ohjusten , laivojen ja muiden sotilasvarusteiden tutkan näkyvyyden vähentämiseksi on äärimmäisen tärkeää vähentää RCS . Alemmalla RCS:llä lentokone tai muun tyyppinen lentotukialus voi jäädä havaitsematta pitkään maassa sijaitsevien ilmapuolustusjärjestelmien tutkalla tai toisen lentokoneen ilmatutkalla. On olemassa useita tapoja ja tapoja vähentää RCS:ää. Tässä tapauksessa seuraava on tärkeää, tietyn tyyppiselle tutkalle kohteen tunnistusalue muuttuu suhteessa kohteen RCS:n neljänteen tehojuureen. Havaintoalueen pienentämiseksi 10 kertaa kohteen (kohteen) RCS:ää tulee pienentää 10 tuhatta kertaa.
Se on yksi tehokkaista tavoista vähentää lentokoneen RCS:tä (LA), jossa sen heijastavat pinnat pystyvät heijastamaan sähkömagneettista energiaa poispäin säteilylähteestä. Tavoitteena tässä tapauksessa on luoda "radiohiljaisuuden kartio" suhteessa lentokoneen liikesuuntaan. Ottaen huomioon, että energiapäästöjä tapahtuu, tämän menetelmän vastatoimena on passiivisten (multistaattisten) tutkien käyttö.
1970-luvun puolivälissä DARPA valvoi lentokoneiden kehitystä HAVE Blue -projektissa - "stealth technology demonstrator" (1976-1979), joka lensi ensimmäisen kerran vuoden 1977 lopulla. Myöhemmin tämän projektin pohjalta luotiin F-117A-iskulentokone - ensimmäinen todellinen taistelulentokone, jolla on huono näkyvyys.
Yhdysvalloissa kierroslukujen käyttö tavanomaisissa lentokoneissa alkoi 1950-luvun lopulla. Tällaisia materiaaleja käytetään Lockheed U-2 korkean korkeuden tiedustelukoneissa . RPM:n käytöllä on kaksi tarkoitusta - vähentää lentokoneen EPR:tä tietyllä tutkan taajuusalueella ja eristää lukuisten koneessa olevien antennilaitteiden toiminta keskinäisten häiriöiden välttämiseksi.
RPM:n käyttö lentokoneiden suunnittelussa, joiden huono näkyvyys on asetettu kestävyyden keskeiseksi tekijäksi .