Trong nỗ lực cải tiến vật liệu hấp thụ radar (RAM) hiện nay, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Bang North Carolina đã phát triển một lớp phủ mới dựa trên vật liệu gốm, không chỉ mang lại những cải tiến đáng kể về khả năng tàng hình của radar mà mở ra hướng cải tiến đối với hiệu suất tổng thể của máy bay.
| Gốm sứ có thể tăng khả năng hấp thụ radar theo dõi lên đến 90%. (Nguồn: Asia Times) |
Loại bỏ ảnh hưởng quá trình sinh nhiệt
Hiện tại, các máy bay tàng hình như F117-A Stealth Fighter hoặc B-2 đã được bao phủ trong một lớp vỏ bọc polyme có khả năng hấp thụ từ 70% - 80% radar,
Theo The National Interest, lớp bỏ bọc của B-2 chủ yếu được làm từ hợp chất composite-carbon-graphite không dẫn điện trộn với titan. Các khu vực phản xạ radar nhiều nhất, chẳng hạn như cửa hút, cánh và các cạnh của cánh được phun thêm lớp phủ RAM.
Lớp chất dẻo đàn hồi, giống như cao su này có tác dụng "làm nhẵn" các đường ghép, ốc vít hoặc khớp nối giữa các vật liệu khác nhau, vốn dễ tạo ra khe nứt trên lớp vỏ và tiềm ẩn những hậu quả ẩn ảnh hưởng đến khả năng tàng hình của máy bay.
Tuy nhiên, chúng tương đối mỏng manh và dễ bị hư hỏng khi tiếp xúc với muối, hơi ẩm hoặc bất kỳ chất mài mòn nào trong quá trình hoạt động. Điều này có nghĩa vật liệu tàng hình hiện tại vẫn tồn tại nhiều nhược điểm, thậm chí trong một số điều kiện khắc nghiệt có thể khiến vật liệu đó bong ra hoàn toàn.
Vật liệu polyme tàng hình, tiên tiến nhất hiện nay dễ bị phân hủy ở nhiệt độ trên 250 độ C, một mức nhiệt rất phổ biến đối với động cơ máy bay và các bề mặt điều khiển hiệu suất cao.
Được biết, có những nơi trên máy bay phản lực có thể đặc biệt nóng. Cụ thể, đối với máy bay siêu thanh là phần rìa mép của cánh. Khi máy bay hoạt động, các cạnh của cánh chạm ma sát cực lớn với luồng không khí khi máy bay đang bay ở tốc độ cao, dẫn đến sinh ra nhiệt ở mép cánh lên đến hơn 250 độ C.
Theo nghiên cứu, sức nóng này đã buộc các nhà thiết kế phải điều chỉnh hình dạng của cánh. Thế nhưng, điều này dẫn đến việc giảm khả năng tàng hình, khả năng cơ động và thậm chí cả tầm bay. Được biết sải cánh của B-2 Spirit có chiều ngang 52mét, gần bằng chiều dài của một nửa sân bóng đá, và buồng lái của nó phình ra giống như của một phi thuyền khoa học viễn tưởng từ những năm 1950.
Thiệt hại do sinh nhiệt cũng xuất hiện ở phần sau máy bay, nơi khí thải từ động cơ luôn đạt nhiệt độ trên 250 độ C. Cho đến nay, các kỹ sư đã phải cố gắng cải thiện bằng cách lắp thêm các vòi xả dài hơn để hạn chế tiếp xúc hơi nóng. Thật không may, tương tự như những điều chỉnh trên cánh, những thay đổi này cũng ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của máy bay.
Cuộc cách mạng trong lĩnh vực RAM
Dưới sự hỗ trợ từ Văn phòng Nghiên cứu Hải quân, Quỹ Khoa học Quốc gia và chính quyền Bang North Carolina, nhóm nghiên cứu đã thành công thử nghiệm vật liệu từ gốm sứ, vốn nổi tiếng về khả năng chịu nhiệt độ khắc nghiệt trong việc cải thiện khả năng tàng hình của máy bay siêu thanh. Đồng thời, họ phát hiện ra rằng những vật liệu này cũng rất thích hợp để ứng dụng vào việc hấp thụ radar.
Theo kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy gốm có khả năng hấp thụ 90% radar, nhiều hơn các polyme hiện nay, do đó các radar đối phương sẽ khó phát hiện hơn.
Kết quả mô tả chi tiết trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng đồ gốm cũng không gặp trở ngại trước các tác nhân từ không khí, nước, nhiệt và nhiều thứ khác.
Họ cũng lưu ý rằng vật liệu gốm mà họ sử dụng vẫn giữ được các đặc tính hấp thụ radar ở nhiệt độ cao tới 1.800 độ C, hoặc độ lạnh xuống đến -100 độ C.
Gốm có thể được phủ lên bề mặt của toàn bộ máy bay, và sự kết hợp giữa độ bền và khả năng chịu nhiệt độ của nó sẽ cho phép các kỹ sư hàng không vũ trụ thiết kế máy bay không bị hạn chế như tính dễ vỡ của polyme ứng dụng trên các thế hệ phương tiện tàng hình trước đó.
Trên thực tế, việc áp dụng gốm khá đơn giản. Các kỹ sư sẽ dùng một chất gốm lỏng làm nền để phun lên bề mặt của máy bay. Sau khi lớp gốm lót này tiếp xúc với không khí xung quanh, nó trải qua một loạt phản ứng hóa học và được chuyển thành vật liệu gốm rắn.
Tuy nhiên, ý tưởng của nhóm nghiên cứu chỉ được áp dụng trong phòng thí nghiệm và do ngân sách hạn hẹp, họ vẫn chưa có cơ hội thử nghiệm trên một chiếc máy bay quy mô lớn.
Gần đây họ cũng đã nhận thêm tài trợ từ Văn phòng Nghiên cứu Khoa học Không quân Mỹ. Nhờ vào sự hỗ trợ này, nhóm nghiên cứu sẽ có nhiều cơ hội và điều kiện thuận lợi hơn trong việc sản xuất và thử nghiệm các mẫu lớn hơn nhiều.