Войти
РЧ безэховая камера, используемая для испытаний на ЭМС. Радиопоглощающий материал, обычно известный как RAM - это материал, специально разработанный и имеющий такую форму, чтобы поглощать падающее радиочастотное излучение (также известное как неионизирующее излучение ), как можно более эффективно, от как можно больше направлений инцидента. Чем эффективнее ОЗУ, тем ниже результирующий уровень отраженного радиочастотного излучения. Многие измерения в электромагнитной совместимости (ЭМС) и диаграммах направленности антенны требуют, чтобы паразитные сигналы, возникающие при испытательной установке, включая отражения, были незначительными, чтобы избежать риска возникновения ошибок измерения и неоднозначности.
Большая врезная камера для безэховых испытаний RF. Обратите внимание на оранжевые предупреждающие конусы для справки по размеру. 
Пирамида RAM. Серая краска помогает защитить хрупкий поглощающий излучение материал. Один из наиболее эффективных типов RAM состоит из массивов элементов пирамидальной формы, каждая из которых изготовлена из подходящего материала с потерями. Для эффективной работы все внутренние поверхности безэховой камеры должны быть полностью покрыты RAM. Секции ОЗУ могут быть временно удалены для установки оборудования, но их необходимо заменить перед выполнением любых тестов. Чтобы иметь достаточные потери, RAM не может быть ни хорошим электрическим проводником, ни хорошим электрическим изолятором, поскольку ни один из этих типов на самом деле не потребляет никакой энергии. Обычно пирамидальный RAM будет содержать прорезиненный вспененный материал, пропитанный регулируемыми смесями углерода и железа. Длина от основания до вершины пирамидальной структуры выбирается на основе минимальной ожидаемой частоты и требуемого количества поглощения. Для низкочастотного демпфирования это расстояние обычно составляет 24 дюйма, а для высокочастотных панелей - всего 3–4 дюйма. Панели RAM обычно устанавливаются на стенках испытательной камеры EMC кончиками внутрь, в камеру. Пирамидальное ОЗУ ослабляет сигнал за счет двух эффектов: рассеяния и поглощения. Рассеяние может происходить как когерентно, когда отраженные волны синфазны, но направлены от приемника, так и некогерентно, когда волны улавливаются приемником, но находятся в противофазе и, следовательно, имеют более низкий уровень сигнала. Это некогерентное рассеяние также происходит внутри структуры пены, при этом взвешенные частицы углерода способствуют разрушающей интерференции. Внутреннее рассеяние может привести к ослаблению до 10 дБ. Между тем, пирамидальные формы срезаются под углами, которые увеличивают количество отскоков, которые волна совершает внутри конструкции. При каждом отскоке волна теряет энергию для вспененного материала и, таким образом, выходит с более низким уровнем сигнала. Альтернативный тип RAM содержит плоские пластины из материала феррита в виде плоских плиток, прикрепленных ко всем внутренним поверхностям камеры. Этот тип имеет меньший эффективный частотный диапазон, чем пирамидальный RAM, и предназначен для крепления к хорошо проводящим поверхностям. Как правило, его легче установить и он более прочный, чем RAM пирамидального типа, но менее эффективен на более высоких частотах. Однако его характеристики могут быть вполне адекватными, если тесты ограничиваются более низкими частотами (ферритовые пластины имеют кривую демпфирования, которая делает их наиболее эффективными в диапазоне 30–1000 МГц). Есть еще гибридный тип, феррит пирамидальной формы. Обладая преимуществами обеих технологий, частотный диапазон может быть максимизирован, в то время как пирамида остается небольшой (10 см).
В невидимости используются радиопоглощающие материалы технология для маскировки транспортного средства или строения от обнаружения радаром. Поглощающая способность материала на данной частоте радиолокационной волны зависит от его состава. RAM не может полностью поглощать радар на любой частоте, но любой состав действительно имеет большую поглощающую способность на одних частотах, чем на других; ни одна RAM не подходит для поглощения всех частот радара. Распространенное заблуждение состоит в том, что RAM делает объект невидимым для радаров. Материал, поглощающий радар, может значительно уменьшить сечение объекта радаром на определенных частотах радара, но он не приводит к "невидимости" на любой частоте. Плохая погода может способствовать снижению способности скрытности.
Самыми ранними формами невидимого покрытия были материалы, называемые Sumpf и Schornsteinfeger, покрытие, которое использовалось немецким флотом во время Второй мировой войны для трубок. (или перископы ) подводных лодок, чтобы снизить их отражательную способность в диапазоне 20 см, который использовали союзники. Материал имел слоистую структуру и был основан на частицах графита и других полупроводниковых материалах, внедренных в матрицу каучука. Эффективность материала была частично снижена под действием морской воды.
Подобное использование было запланировано для самолета Horten Ho 229. Клей, склеивающий фанерные листы с обшивкой, был пропитан частицами графита, которые должны были уменьшить его видимость для британских радаров.
Lockheed F-117 Nighthawk использует краску «железный шар». Один из наиболее широко известных типов RAM - краска «железный шар». Он содержит крошечные сферы, покрытые карбонильным железом или ферритом. Радарные волны вызывают колебания молекул из переменного магнитного поля в этой краске, что приводит к преобразованию энергии радара в тепло. Затем тепло передается летательному аппарату и рассеивается. Частицы железа в краске получают разложением пентакарбонила железа и могут содержать следы углерода, кислорода и азота. Один из методов, применяемых в F-117A Nighthawk и других подобных самолетах-невидимках, заключается в использовании электрически изолированных шариков из карбонильного железа определенных размеров, подвешенных в двухкомпонентной эпоксидной краске. Каждая из этих микроскопических сфер покрыта диоксидом кремния в качестве изолятора посредством запатентованного процесса. Затем, в процессе изготовления панели, пока краска все еще остается жидкой, прикладывается магнитное поле с определенной силой Гаусса и на определенном расстоянии, чтобы создать структуру магнитного поля в шариках карбонильного железа внутри жидкой краски феррожидкость. Затем краска затвердевает [затвердевает], пока магнитное поле удерживает частицы во взвешенном состоянии, фиксируя шарики в их магнитном узоре. Были проведены некоторые эксперименты с применением противоположных магнитных полей север-юг к противоположным сторонам окрашенных панелей, заставляющих частицы карбонильного железа выравниваться (вставая на торце, чтобы они были трехмерно параллельны магнитному полю). Краска для шариков из карбонильного железа наиболее эффективна, когда шарики равномерно распределены, электрически изолированы и представляют градиент все большей плотности для приходящих радиолокационных волн. Родственный тип RAM состоит из листов неопрена полимера с зернами феррита или проводящими частицами сажи (содержащих около 0,30% кристаллического графита по отвержденной массе), внедренных в полимерная матрица. Плитки использовались на ранних версиях F-117A Nighthawk, хотя в более поздних моделях используется окрашенная RAM. Окраска F-117 выполняется промышленными роботами, поэтому краску можно наносить равномерно с определенной толщиной и плотностью слоя. Самолет покрыт плиткой, «приклеенной» к фюзеляжу, а оставшиеся зазоры заполнены железным шариком «клеем». ВВС США представили поглощающую радар краску, изготовленную как из феррожидкостных, так и из немагнитных веществ. Уменьшая отражение электромагнитных волн, этот материал помогает уменьшить заметность самолетов, окрашенных в RAM, на радаре. Израильская фирма также создала радиопоглощающую краску, в которой используются наночастицы. Военные Китайской Республики (Тайвань) также успешно разработали радиопоглощающую краску, которая в настоящее время используется на тайваньских боевых кораблях-невидимках и тайваньских истребителях-невидимках, которые в настоящее время разработка в ответ на развитие технологий малозаметности их конкурентом, материковой частью Китайской Народной Республики, которая, как известно, демонстрировала общественности как малозаметные боевые корабли, так и самолеты.
Пенный поглотитель используется в качестве футеровки безэховых камер для измерений электромагнитного излучения. Этот материал обычно состоит из огнестойкой уретановой пены, наполненной проводящей сажей [сферические частицы карбонильного железа и / или частицы кристаллического графита] в смесях от 0,05% до 0,1% (по весу в готовом продукте) и разрезанный на квадратные пирамиды с размерами установите соответствующие длины волн. Дальнейшие улучшения могут быть сделаны, когда проводящие частицы уложены слоями с градиентом плотности, так что вершина пирамиды имеет самый низкий процент частиц, а основание содержит самую высокую плотность частиц. Это представляет собой «мягкое» изменение импеданса для входящих радиолокационных волн и дополнительно снижает отражение (эхо). Длина от основания до вершины и ширина основания пирамидальной структуры выбираются на основе самой низкой ожидаемой частоты, когда ищется широкополосный поглотитель. Для низкочастотного демпфирования в военных приложениях это расстояние часто составляет 24 дюйма, в то время как высокочастотные панели - всего 3–4 дюйма. Примером высокочастотного применения может быть полицейский радар (радар измерения скорости K и Диапазон Ka), пирамиды будут иметь размер около 4 дюймов в длину и основание 2 x 2 дюйма. Эта пирамида будет установлена на кубическом основании размером 2 x 2 дюйма и высотой 1 дюйм (общая высота пирамиды и основания около 5 дюймов). Четыре края пирамиды представляют собой плавно изогнутые дуги, придающие пирамиде слегка «раздутый» вид. Эта дуга обеспечивает дополнительное рассеяние и предотвращает когерентное отражение любого острого края. Панели оперативной памяти устанавливаются так, чтобы вершины пирамид были направлены в сторону радиолокационного источника. Эти пирамиды также могут быть скрыты за внешней оболочкой, почти прозрачной для радаров, где требуется аэродинамика. Пирамидальное ОЗУ ослабляет сигнал за счет рассеяния и поглощения. Рассеяние может происходить как когерентно, когда отраженные волны синфазны, но направлены от приемника, так и некогерентно, когда волны могут отражаться обратно в приемник, но не в фазе и, следовательно, иметь более низкий уровень сигнала. Хорошим примером когерентного отражения является граненая форма самолета-невидимки F-117A, которая представляет углы к источнику радара, так что когерентные волны отражаются от точки происхождения (обычно от источника обнаружения). Некогерентное рассеяние также происходит внутри структуры пены, при этом взвешенные проводящие частицы способствуют разрушающей интерференции. Внутреннее рассеяние может привести к ослаблению до 10 дБ. Между тем, пирамидальные формы срезаются под углами, которые увеличивают количество отскоков, которые волна совершает внутри конструкции. При каждом отскоке волна теряет энергию для вспененного материала и, таким образом, выходит с более низким уровнем сигнала. Другие поглотители пены доступны в виде плоских листов с увеличивающимся градиентом содержания углерода в различных слоях. Поглощение внутри пеноматериала происходит, когда энергия радара преобразуется в тепло в проводящей частице. Следовательно, в приложениях, где задействованы высокие радиолокационные энергии, охлаждающие вентиляторы используются для отвода выделяемого тепла.
Поглотитель Яумана или слой Яумана представляет собой вещество, поглощающее радиолокационные сигналы. Когда впервые был представлен в 1943 году, слой Яумана состоял из двух равноотстоящих отражающих поверхностей и проводящей заземляющей поверхности. Его можно представить себе как обобщенный, многослойный экран Солсбери, поскольку принципы аналогичны. Являясь резонансным поглотителем (т. Е. Он использует волновые помехи для подавления отраженной волны), слой Яумана зависит от расстояния λ / 4 между первой отражающей поверхностью и плоскостью заземления, а также между двумя отражающими поверхностями (всего λ / 4 + λ / 4). Поскольку волна может резонировать на двух частотах, слой Яумана дает два максимума поглощения в полосе длин волн (при использовании двухслойной конфигурации). Эти поглотители должны иметь все слои, параллельные друг другу и плоскости заземления, которую они скрывают. В более сложных поглотителях Jaumann используется серия диэлектрических поверхностей, разделяющих проводящие листы. Электропроводность этих листов увеличивается по мере приближения к плоскости заземления.
Резонаторы с разъемным кольцом (SRR) в различных испытательных конфигурациях оказались чрезвычайно эффективными в качестве поглотителей радаров. Технология SRR может использоваться в сочетании с вышеперечисленными технологиями для обеспечения кумулятивного эффекта поглощения. Технология SRR особенно эффективна при использовании на граненых формах с идеально плоскими поверхностями, которые не имеют прямого отражения от источника радара (например, F-117A). Эта технология использует фотографический процесс для создания слоя резиста на тонкой (около 0,007 дюйма) медной фольге на диэлектрической основе (материал тонкой печатной платы), вытравленной в настроенных массивах резонаторов, причем каждый отдельный резонатор имеет форму буквы «C» (или другую форму). - например, квадрат). Каждый SRR электрически изолирован, и все размеры тщательно определены для оптимизации поглощения на определенной длине волны радара. Не являясь замкнутым контуром «O», отверстие в «C» представляет собой зазор определенного размера, который действует как конденсатор. На частоте 35 ГГц диаметр «С» составляет около 5 мм. Резонатор может быть настроен на определенные длины волн, и несколько SRR могут быть уложены друг с другом с изоляционными слоями определенной толщины между ними для обеспечения широкополосного поглощения энергии радара. При наложении друг на друга более мелкие SRR (высокочастотные) в диапазоне сначала обращены к источнику радара (например, стопка пончиков, которые постепенно увеличиваются по мере удаления от источника радара), стопки из трех показали свою эффективность в обеспечении широкого -полосное затухание. Технология SRR действует примерно так же, как антиотражающие покрытия работают в оптических длинах волн. Технология SRR обеспечивает наиболее эффективное радиолокационное затухание из всех известных ранее технологий и на один шаг ближе к достижению полной невидимости (полная невидимость, «маскировка»). Также ведутся работы в области видимых длин волн, а также длин волн инфракрасного излучения (материалы, поглощающие лидары).
Радары работают в микроволновом диапазоне частот, который может поглощаться многостенными нанотрубки (МУНТ). Применение MWNT к самолету приведет к поглощению радиолокатора и, следовательно, будет иметь меньшее поперечное сечение радара. Одним из таких приложений может быть нанесение нанотрубок на плоскость. Недавно в Мичиганском университете была проделана некоторая работа, касающаяся использования углеродных нанотрубок в качестве стелс-технологии на самолетах. Было обнаружено, что в дополнение к свойствам поглощения радара, нанотрубки не отражают и не рассеивают видимый свет, что делает его практически невидимым в ночное время, подобно тому, как окрашивают нынешние самолеты-невидимки в черный цвет, за исключением гораздо большей эффективности. Текущие ограничения в производстве, однако, означают, что текущее производство самолетов с нанотрубками невозможно. Одна из теорий преодоления этих нынешних ограничений заключается в том, чтобы покрыть мелкие частицы нанотрубками и подвесить покрытые нанотрубками частицы в среде, такой как краска, которую затем можно нанести на поверхность, как самолет-невидимка.
