18 مه 2021 توسط مت شیپمن ، دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی یک جنگنده مشترک F-35A Lightning II نیروی هوایی ایالات متحده. اعتبار: عکس نیروی هوایی ایالات متحده توسط استاد گروهبان. جان آر. نیمو
جنگنده‌ها و بمب افکن‌های رادار گریز از گران‌ترین هواپیماهای جهان هستند و برای جلوگیری از ردیابی، مجهز به یک پوست پلیمر جاذب امواج رادار می‌باشند. اما این پلیمر آنقدر شکننده است که این هواپیماهای سطح پروازی بالا باید به گونه‌ای طراحی شوند که از پوست محافظت کنند -حتی اگر این به معنای آسیب رساندن به عملکرد آن‌ها در هوا باشد.
یک ماده جدید آماده تغییر این وضعیت است. محققان بر این باورند که با ایجاد پوستی سخت‌تر که ویژگی‌های رادارگریزی مطلوبی نیز داشته باشد، این مواد جدید به طراحان اجازه می‌دهد تا در مورد جت‌های رادار گریز تجدید نظر کنند.
چنگینگ شریل، و تیم تحقیقاتی وی در ایالت NC، جنس سخت‌تر را تولید می‌کند، می‌گوید: «این موضوع به اینجا می‌رسد: اگر ما پشتیبانی مورد نیاز برای افزایش این سطح را بدست آوریم، سازندگان هواپیما می‌توانند هواپیماهای رادار گریز را دوباره طراحی اساسی کنند.» وی افزود: «موادی كه ما مهندسی كرده‌ایم علاوه بر جذب امواج راداری بیشتر، به نسل بعدی هواپیماهای مخفی نیز اجازه می‌دهد تا سرعت بیشتر، مانور بیشتر و قادر به طی مسافات بیشتر باشند.»
چالش‌ها
هواپیماهای مخفی موجود در پلیمرهای جاذب امواج راداری پوشانده شده‌اند. این مواد قادر به جذب 70-80٪ انرژی از رادار هستند. همراه با سایر مشخصات طراحی، این می‌تواند سیگنال رادار هواپیما را بسیار ضعیف کند. اگرچه این باعث نمی‌شود هواپیما از نظر راداری واقعاً نامرئی باشد، اما دیدن آن‌ها را بسیار سخت می‌کند. و این یک مزیت فوق العاده به هواپیما در موقعیت‌های نظامی می‌دهد.
با این حال، این مواد جاذب امواج رادار محدودیت‌های قابل توجهی دارند.
یک مورد این است که، پلیمرهای جاذب رادار بسیار محکم نیستند. قرار گرفتن در معرض نمک، رطوبت و مواد ساینده می‌تواند این مواد را خیلی زود تخریب کند، یا حتی آن‌ها را جدا کند.
مشکل دیگر این است که پلیمرهای جاذب امواج رادار در دمای بالاتر از 250 درجه سانتیگراد تجزیه می‌شوند، که منجر به دو چالش قابل توجه در طراحی می‌شود.
در یک جت دو موضع و محل وجود دارد که می‌تواند به ویژه گرم شود. برای هواپیماهای مافوق صوت، یکی از این مکان‌ها لبه جلوی بال‌ها است. در حالی که لبه بال با سرعت زیاد به هوای مقابل می‌زند، اصطکاک فوق العاده‌ای ایجاد می‌کند. این می‌تواند باعث ایجاد لکه‌های گرم در لبه بال بیش از 250 درجه سانتیگراد شود. این در طراحی خود بال برای کاهش اصطکاک – و نقاط داغ همراه تأثیر می‌گذارد. با این حال، این ملاحظات طراحی بر عملکرد هواپیما تأثیر می‌گذارد.
دومین محل با درجه حرارت بالا در عقب هواپیما است، زیرا دمای اگزوز جت بیش از 250 درجه سانتیگراد است. این امر به نوعی طراحی نیاز داشته است که از نازل‌های اگزوز ضخیم و طولانی استفاده کنند، تا اطمینان حاصل شود که پوسته خارجی نازل‌های اگزوز برای پوسته جذب‌کننده رادار خیلی داغ نمی‌شوند. متأسفانه، شکل و وزن این نازل‌ها باعث می‌شود هواپیما کم مصرف، کندتر و قدرت مانور کمتری داشته باشد.
برای مقابله با این مجموعه چالش‌های چشمگیر، Xu و همکارانش یک ماده سرامیکی ایجاد کرده‌اند که دارای آرایه ای از ویژگی‌های به همان اندازه چشمگیر است.
آزمایشات نشان می‌دهد که سرامیک نسبت به پلیمرهای موجود جذب رادار بیشتری دارد و می‌تواند 90٪ یا بیشتر انرژی را از رادار جذب کند. علاوه بر این، این ماده در برابر آب مقاوم بوده و از ماسه سخت‌تر است. به عبارت دیگر، بهتر می‌تواند در برابر شرایط سخت مقاومت کند. مواد سرامیکی خصوصیات جاذب رادار خود را در دمای 1800 درجه سانتیگراد (و تا 100- درجه سانتیگراد) حفظ می‌کنند.
این سرامیک را می‌توان روی سطح کل هواپیما استفاده کرد و ترکیب مقاومت آن در برابر دما باعث می‌شود مهندسان هوافضا بتوانند هواپیماهایی را طراحی کنند که محدودیتی برای شکنندگی پلیمرهای مورد استفاده نسل‌های قبلی وسایل نقلیه مخفی کاری نداشته باشد.
در حقیقت، استفاده از پوست سرامیکی کاملاً ساده است. پیش ساز سرامیک مایع به سطح هواپیما پاشیده می‌شود و چون پیش ماده مایع در معرض هوای محیط قرار می‌گیرد، دچار یک سری واکنش‌های شیمیایی‌شده و به ماده سرامیکی جامد تبدیل می‌شود.
این روند یک تا دو روز طول می‌کشد.
مشخصات مواد از طریق آزمایش آزمایشگاهی مشخص شده است. با این حال، به دلیل محدودیت‌های هزینه، محققان فقط نمونه‌هایی ساخته‌اند و آزمایش می‌کنند که به اندازه کافی کوچک هستند و در دست شما جای می‌گیرند.
