5.2.1.3. Применение противорадиолокационных покрытий

Противорадиолокационные покрытия предназначены для уменьшения интенсивности отражения радиоволн от маскируемых объектов. По принципу действия такие материалы делятся на две группы: поглощающие и интерференционные. Принцип действия поглощающих покрытий заключается в том, что поглощенная энергия радиолокатора преобразуется в другие виды энергии в самом материале, главным образом, в тепловую. Такой процесс объясняется прежде всего наличием у поглощающего материала диэлектрических и магнитных потерь.

Поглощающий материал будет соответствовать своему значению в том случае, если в нем отсутствует отражение электромагнитной волны от внешней поверхности, а энергия, проникающая внутрь такого материала, полностью в нем поглотится. Выполнение этих условий достигается соответствующим подбором диэлектрических свойств материала, в первую очередь комплексной диэлектрической проницаемости и комплексной магнитной проницаемости:

. (5.5)

Можно записать также

, (5.6)

где

 и  - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости;

₀ и ₀ - диэлектрическая и магнитная проницаемости свободного пространства.

Комплексный коэффициент отражения плоской волны от границы раздела внешняя среда - поглощающее покрытие записывается в виде:

, (5.7)

где - волновое сопротивление свободного пространства,

- волновое сопротивление поглощающего покрытия.

Подставляя значения Z₀ и Z в (5.7) и учитывая (5.6) имеем:

(5.8)

Условием полного поглощения падающей радиоволны покрытием является:

R=0 (5.9)

Очевидно, что R.=0 при равенстве диэлектрической и магнитной проницаемости материала покрытия, т. е. =.

По конструктивному выполнению поглощающие материалы можно разделить на два основных типа:

1. Радиопоглощающие покрытия - материалы, которые наносятся на поверхность (как правило, металлическую) защищаемого объекта.

2. Радиопоглощающие конструкционные материалы. Такие материалы, используемые для сооружения военных или промышленных объектов, сочетают в себе наряду с высокими прочностными характеристиками свойство поглощать радиоволны, излучаемые радиолокационными станциями обнаружения противника.

И к тем и к другим материалам предъявляются следующие требования:

- минимальное отражение радиоволн от защищаемой поверхности;

- максимальное поглощение электромагнитных волн;

- широкий диапазон поглощаемой энергией по частоте;

- высокие прочностные характеристики;

- минимальные габариты и вес;

- способность работать в широком интервале положительных и отрицательных температур.

Поглощающие покрытия (рис. 5.8) обеспечивают уменьшение отражения в некотором диапазоне радиоволн. Они могут быть однослойными и многослойными. Многослойное покрытие обычно состоит из нескольких слоев материала с малой диэлектрической проницаемостью и поглощающих пленок, расположенных между слоями; увеличение числа слоев, и, следовательно, толщины покрытия приводит к уменьшению энергии отраженных радиоволн и расширению диапазонности его действия.

С целью увеличения площади «соприкосновения» поглощающего покрытия с электромагнитной радиоволной на практике широко применяются покрытия с так называемыми «геометрическими неоднородностями», в виде периодически повторяющихся пирамид и конусов. Наличие неровностей на поверхности покрытия приводит к тому, что электромагнитная энергия радиоволны, которая не преобразовывалась в тепловую в материале покрытия, диффузно рассеивается неровностями, а, следовательно, и интенсивность остаточного излучения, распространяющегося в направлении на радиолокационную станцию разведки, снижается.

Диэлектрик

Поглощающие пленки

Рис. 5.8. Радиопоглощающий материал - один из видов многослойного поглощающего материала (разрез)

Размеры пирамид или гофр определяют диапазонные свойства поглощающих покрытий. Если их высота больше или соизмерима с длиной волны падающей радиоволны, то ее отражение от поверхности покрытия будет носить диффузионный характер. Если длина волны падающего сигнала много больше высоты неровностей, то отражение будет происходить по зеркальному закону.

В интерференционных покрытиях эффект снижения ЭПР защищаемого объекта достигается за счет взаимного ослабления волн, отраженных от поверхности объекта и поверхности покрытия, в результате интерференции. Взаимное ослабление двух волн будет происходить, если между ними будет сдвиг по фазе на /2 (или ). Для этого необходимо выполнить следующее условие:

, (5.10)

, (5.11)

где

1 - толщина покрытия,

n - коэффициент преломления покрытия,

 - угол падения волны,

i=1,2,3,... - целое число.

, (5.12)

Где

 - коэффициент поглощения радиоволны за одно прохождение покрытия в прямом и обратном направлении; - модуль коэффициента отражения покрытия.

Условия (5.11) и (5.12) определяют параметры интерференционного покрытия. Условие (5.12) кроме того определяет тот факт, что интерференционное покрытие должно также обладать и поглощающими свойствами.

Интерференционные покрытия могут ослаблять отражение радиоволн от объекта в 1000 раз. Однако они дают хорошие результаты только в узком диапазоне частот, что ограничивает их применение. Более перспективными являются многослойные интерференционные покрытия, которые позволяют расширить диапазон рабочих длин волн.