Куприянов А.И., Сахаров А.В. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы (2007) (1186259), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Применение противорадиолокационных покрытий Пригиененис радиопоглощающих (РПГ) материалов и покрытий— мощный резерв снижения радиолокационной заметности. При взаимодействии электромагнитного поля с материалом. покрывающим поверхность радиолокационной цели, наблюдается поглощение, рассеяние и интерференция волн. Поглощение ослабляет поле падающей волны за счет пере- Глана П. Снижение радиалокаиионнод заметности 230 2я — 5»1, Х (11.2) где о — площадь поперечного сечения объекта. Если длина волны превышает максимальный размер объекта, наблюдается релеевское рассеяние, примерно одинаковое у объектов с конечной и с бесконечной проводимостью. Вследствие этого покрьпие с конеч- хода электромагнитной энергии в тепло вследствие лиэлектрических и магнитных потерь.
Рассеяние происходит в результате преобразования распространяющегося в материале потока электромагнитной энергии определенного направления в потоки по различным направлениям, атом числе и по таким, которые не достигнут приемных антенн средств развелки. Интерференция падающих на поверхность цели и отраженных радиоволн характеризует отражательную способность радиопоглощающего материала загцитного покрытия в направлении наибольшего вторичного излучения от его поверхности. По конструктивному применению обычно различают радиопоглошаюшие материалы, которые наносятся на поверхность защищаемого объекта (противорадиолокационные покрытия) и радиопоглощающие конструкционные материалы, используемые для создания малозаметных объектов. Независимо от типа радиопоглощающие материалы должны обеспечивать минимальное отражение радиоволн от защищаемой поверхности, максимальное поглощение элекзромагнитных полн, широкий частотный диапазон поглощаемой энергии.
Они также должны иметь высокую прочность, способность работать в широком интервале механических и температурных воздействий, стойкость к агрессивным средам, надежность и долговечность, возможно меньший удельный вес и стоимость. В интерференционных покрытиях создаются такие условия, при которых падающая и отраженная волны взаимно компенсируют друг друга. Материал поглощающих покрытий выбирается из условия максимального преобразования в нем падающей электромагнитной энергии в тепловую за счет наведения вихревых токов, магнитногистерезисных и (или) высокочастотных диэлектрических потерь. И, наконец, в зависимости от электрических и магнитных свойств радиопоглощающие материалы можно разделить на диэлектрические и магнитодиэлектрические. Маскирующее действие радиопоглощаюших материалов эффективно лишь в случаях, когда линейные размеры плоских поверхностей защищаемых объектов или же радиусы кривизны их поверхностей значительно превышают длину волны в материале покрьпия /Д2.
Применение протнвораднолокаяноннык покрытнд 231 иой проводимостью ведет себя как идеальный проводник, и падаюшая электромагнитная энергия им ие поглощается. Поглошающий материал соответствует своему назначению в том случае, когда в нем отсутствует отражение электромагнитной волны от внешней кромки поверхности, а энергия, проникаюшая внутрь материала, полностью им поглощается. Выполнение этих условий достигается соответствуюшим подбором электрических свойств материала, в первую очередь комплексной диэлектрической проницаемости и комплексной магнитной проницаемости.
Отражение электромагнитной волны от бесконечной идеально проводяшей поверхности, покрытой радиопоглощаюшим веществом. иллюстрируется рис. 11.3. Рис. ! 1.3. Родиопоепон1аюн1ее покрытие Комплексный коэффициент отражения плоской волны от границы раздела двух сред — свободного пространства и поверхности покрытии— зависит от различия волиовых сопротивлений и равен Р9! !11.3) гле Уо — — — = ! 20л — волновое сопротивление свободного пространства, Ьо ео а к„= — — волновое сопротивление материала покрытия; е'= — и Гн Сп ев Н'= — — относительные значения соответственно диэлектрической и Но магнитной проницаемости материала покрытия.
Для того чтобы покрытие полностью поглощало энергию падающих иа него радиоволн, нужно выполнить условие К=О. Материал с такими 232 Глава /Л Сливке ние рае/иолокааионнон лаиетноети Ь 8 О с сз Слой 3 Поверхность объекта Рис. 11.4. Рельефная поглои/ата/ая поверхность свойствами. как следует из (10.3), должен иметь а'=)г'.
Таким условиям удовлетворяют покрытия. в состав которых входят вещества с достаточно большими потерями. Структуру таких покрытий образуют частицы ферромагнетика, сцгментированные изоляционным материалом из немагнитного лиэлектрика. Однослойные покрьпия этого типа достаточно эффективны в диапазоне метровых и дгциметровых волн. Эффективность действия покрытия повышается, если оно неоднородно и его коэффициент поглощения постепенно увеличивается от наружной понерхности покрытия к поверхности защищаемого объекта. Для поглощения волн сантиметрового диапазона используют многослойныг покрытия с изменяюц1имися от слоя к слою параметрами, так что проницаемость диэлектрика е' возрастает от наружной поверхности вглубь.
Каждый слой таких покрытий образуется компаундом на осноне пенополистпрола или ка) гука, а поглотителем служит углерод (графит или сажа). Концентрация поглотитгля от слоя к слою меняется. Для согласования покрытия с внешним (свободным) пространством относительная лиэлсктрическая проницаемость должна равняться единице, т. е. г'„= гн, а мнимая составляющая (тангенс угла диэлектрических потерь) лолжна быть близкой к нулю. Резкое изменение /шраметров е и р от слоя к слою нелопустимо, поскольку это приводит к увеличению коэффициента отражгния от границы раздела двух слоев. Для уменьшения остаточного отражения применяют покрытия, наружная понерхность которых представляет собой рельефную геометрическую неоднородность, состоящую из периодически повторяющихся неровностей в виде пирамидальных или конических шипов (рис, 1!.4).
! //.2. Прныененне протнворог)нопоконноннык покрыпта 233 Чтобы увеличить число отражений между шипами и, следовательно, снизить отражение от поверхности покрытия. угол при вершине В выголно делать небольшим. Если в поглошающих покрытиях большая часть энергии превращается в тепло прежле чем электромагнитные волны достигнут отражающей поверхности защищаемого объекта, то в интерферегшионных покрьпиях уменьшение отражения от маскируемого обьекта происходит в результате интерференции двух радиоволн: отразившейся от поверхности объекта и от поверхности покрытия (рис. !!.5).
Поверхность объекта Рис. 11.5. Интерференнионное заметное покрытие Е.,„=ХЕ, =О, (!1.4) где Е, — составляющая отраженной волны от границы раздела «свободное пространство — покрытиеп. Напряженность поля, отраженного в >вправлении источника падающей волны, равна нулю, если выполняются условия !3=1п —, /=(2/+!) — "'. /=1,2..., 1г! 4 (!1.5) тле !) — коэффициент затухания волны за одно прохождение поглошающего покрытия в прямом и обратном направлениях; 1г1 — модуль коэф- Паданзшая волна многократно отражается от границы раздела двух сред «покрытие — объект» и поглощается в веществе покрытия.
Естественно, что при этом расстояние между отражающими поверхностями (толщина покрытия) должно быть таким, чтобы обеспечивалось сложение радиоволн в противофазе. Отсутствие отражения от интерференционного покрытия лостигается при условии 234 /аааа /1. Снианение радиононииионнай заметности фициента озражения покрытия: / — общая толщина покрытия; е,а — длн)~о, на волны в веществе покрытия с параметрами е и р: Ха т —; Хо — резонансная длина волны. Интерференционные покрытия тоньше поглощающих.
Однако, как следуег из принципа их действия, они более узкополосны, и это зачастую ограничивает возможности их применения. По-видимому, наиболее перспективными являются комбинированные многослойные покрытия. Чтобы интерференционное покрытие обладало еще и поглощающими свойствами, в его состав вводят ферромагнетики и компаунды на основе различных пластмасс или каучука с примесями сажи или порошка графита в качестве поглотителя. Достоинством интерференционных покрытий является их значительная механическая прочность, гибкость, сравнительно малая пзлщина и небольшая масса. ЭФфективность действия интерференционных покрытий зависит также от угла падения электромагнитной энергии на их поверхность. Минимальное отражение достигается при нормальном падении радиоволн.
При других углах падения коэффициент отражения резко возрастает. Таким образом, покрытие интерференционного типа представляет собой резонансный поглотитель, состоящий из слоя диэлектрика, наложенного на защищаемый металл. Толщина слоя диэлектрика, его диэлектрическая постоянная и тангенс угла диэлектрических потерь могут быть выбраны такими, что коэффициент отражения на некоторой, наиболее вероятной длине волны, будет равен нулю. При этом наибольшее отклонение частоты падающей волны от резонансной частоты поглощаемого излучения не должно превышать ~5%.
Иначе значительно понижается эффективность поглощения энергии падающего электромагнитного поля. Для того чтобы покрытия сохраняли эффективность в более широкой полосе частот и соответственно были бы более универсальными, их делают многослойными. Поглощающая способность многослойных интерференционных покрытий и их днапазонность существенно зависят от количества и тол1цины слоев, а также от электрических параметров используемых материалов. При соответствующем подборе значений проводимости и диэлектрической проницаемости можно считать, что каждый слой согласован с колебаниями в узкой полосе около одной частоты, а нескояько своев обеспечивают малое значение коэффициента отражения в диапазоне )21). С использованием современных материалов удается снизить коэффициент отражения на величину до 20 дБ и более в широкой полосе (до 30% от средней рабочей частоты).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
