Одной из главных проблем современных стелс-покрытий является эффективное подавление отражения в низкочастотных диапазонах P- и L-band, используемых радарами дальнего обнаружения. Согласно классической четвертьволновой теории, такие материалы должны иметь толщину в несколько сантиметров, что существенно увеличивает массу и затрудняет их применение на летательных аппаратах.
Предложенный исследователями материал CMFAC (Cascade Metasurface Flexible Absorbing Composite) решает эту проблему благодаря каскадной архитектуре метаповерхностей и совместному проектированию электромагнитного поля и механизмов потерь.
Основу конструкции составляет гибкая магнитная подложка из полидиметилсилоксана (PDMS) с наполнителем из чешуйчатого карбонильного железа (FCI), поверх которой размещены две связанные метаповерхности, изготовленные из проводящих чернил PEDOT:PSS либо никелированной ПЭТ-плёнки.
Компьютерное моделирование показало, что такая субволновая структура многократно усиливает локальные электромагнитные поля внутри материала. Напряжённость электрического поля возрастает почти в три раза, а магнитного — почти в четыре раза по сравнению с падающей электромагнитной волной. Усиленные поля интенсивно взаимодействуют с магнитной подложкой, повышая эффективность преобразования электромагнитной энергии в тепло за счёт диэлектрических, магнитных, проводниковых и резонансных потерь.
В отличие от традиционных радиопоглощающих материалов, использующих сплошной металлический отражатель, новая конструкция обладает контролируемой электромагнитной прозрачностью. Часть энергии проходит через первый слой и поглощается последующими метаповерхностями, что позволяет реализовать каскадный механизм ослабления сигнала и значительно расширить рабочий диапазон частот.
Экспериментальные испытания подтвердили высокие характеристики материала. При толщине всего 0,022 длины волны коэффициент поглощения превышает 90% в диапазоне 1,77–2,85 ГГц, а в диапазоне 1–6 ГГц сохраняется выше 60%, охватывая диапазоны P, L, S и часть C-диапазона.
Материал также продемонстрировал высокую устойчивость к изменению угла падения радиоволн. Эффективное поглощение сохраняется при углах до 50° для TE-поляризации и до 70° для TM-поляризации. После 50 циклов изгиба характеристики практически не ухудшились, что подтверждает возможность применения покрытия на гибких и криволинейных поверхностях.
Моделирование показало снижение эффективной площади рассеяния (ЭПР) более чем на 10 дБ при нормальном облучении и сопоставимое подавление боковых лепестков диаграммы рассеяния в секторе ±40°, что свидетельствует о заметном уменьшении радиолокационной заметности объекта.
Особый интерес представляет возможность конформного нанесения материала на сложные аэродинамические элементы, включая передние кромки крыла и другие сильно изогнутые поверхности, где традиционные радиопоглощающие покрытия теряют эффективность. Использование проводящего полимера PEDOT:PSS позволяет изготавливать лёгкие покрытия методом трафаретной печати, что потенциально упрощает масштабное производство.
Разработчики считают, что предложенная концепция открывает путь к созданию нового поколения низкочастотных радиопоглощающих материалов, сочетающих малую толщину, механическую гибкость, широкополосное поглощение и возможность многослойной интеграции. Такие решения могут найти применение не только в авиации, но и в беспилотных системах, кораблях, наземной технике и средствах защиты радиоэлектронной аппаратуры.
Источник: https://russianelectronics.ru/razrabotan-metamaterial-dlya-samoletov-nevidimok/
Предложенный исследователями материал CMFAC (Cascade Metasurface Flexible Absorbing Composite) решает эту проблему благодаря каскадной архитектуре метаповерхностей и совместному проектированию электромагнитного поля и механизмов потерь.
Основу конструкции составляет гибкая магнитная подложка из полидиметилсилоксана (PDMS) с наполнителем из чешуйчатого карбонильного железа (FCI), поверх которой размещены две связанные метаповерхности, изготовленные из проводящих чернил PEDOT:PSS либо никелированной ПЭТ-плёнки.
Компьютерное моделирование показало, что такая субволновая структура многократно усиливает локальные электромагнитные поля внутри материала. Напряжённость электрического поля возрастает почти в три раза, а магнитного — почти в четыре раза по сравнению с падающей электромагнитной волной. Усиленные поля интенсивно взаимодействуют с магнитной подложкой, повышая эффективность преобразования электромагнитной энергии в тепло за счёт диэлектрических, магнитных, проводниковых и резонансных потерь.
В отличие от традиционных радиопоглощающих материалов, использующих сплошной металлический отражатель, новая конструкция обладает контролируемой электромагнитной прозрачностью. Часть энергии проходит через первый слой и поглощается последующими метаповерхностями, что позволяет реализовать каскадный механизм ослабления сигнала и значительно расширить рабочий диапазон частот.
Экспериментальные испытания подтвердили высокие характеристики материала. При толщине всего 0,022 длины волны коэффициент поглощения превышает 90% в диапазоне 1,77–2,85 ГГц, а в диапазоне 1–6 ГГц сохраняется выше 60%, охватывая диапазоны P, L, S и часть C-диапазона.
Материал также продемонстрировал высокую устойчивость к изменению угла падения радиоволн. Эффективное поглощение сохраняется при углах до 50° для TE-поляризации и до 70° для TM-поляризации. После 50 циклов изгиба характеристики практически не ухудшились, что подтверждает возможность применения покрытия на гибких и криволинейных поверхностях.
Моделирование показало снижение эффективной площади рассеяния (ЭПР) более чем на 10 дБ при нормальном облучении и сопоставимое подавление боковых лепестков диаграммы рассеяния в секторе ±40°, что свидетельствует о заметном уменьшении радиолокационной заметности объекта.
Особый интерес представляет возможность конформного нанесения материала на сложные аэродинамические элементы, включая передние кромки крыла и другие сильно изогнутые поверхности, где традиционные радиопоглощающие покрытия теряют эффективность. Использование проводящего полимера PEDOT:PSS позволяет изготавливать лёгкие покрытия методом трафаретной печати, что потенциально упрощает масштабное производство.
Разработчики считают, что предложенная концепция открывает путь к созданию нового поколения низкочастотных радиопоглощающих материалов, сочетающих малую толщину, механическую гибкость, широкополосное поглощение и возможность многослойной интеграции. Такие решения могут найти применение не только в авиации, но и в беспилотных системах, кораблях, наземной технике и средствах защиты радиоэлектронной аппаратуры.
Источник: https://russianelectronics.ru/razrabotan-metamaterial-dlya-samoletov-nevidimok/
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
