28880

طراحي و ساخت پوشش كامپوزيتي جاذب رادار مبتني بر كربن بيوچار تقويت شده با مواد مغناطيسي در ماتريس پليمري

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1399

1402/06/28

دكتر محمودمهرداد شكريه

دكتر سيدمرتضي مسعودپناه

مهندسي مكانيك

اختفا يا فناوري رادار گريزي، يكي از مهم¬ترين الزامات بخش هوانوردي نظامي براي مقابله با فناوري¬هاي روزافزون تشخيص هدف، در سراسر جهان است. رادارهاي نظامي، با ارسال امواج در باند فركانسي وسيع، سطح مقطع راداري يك سازه هوايي را اندازه¬گيري مي‌كنند. هرچه مقدار سطح مقطع راداري يك سازه بيشتر باشد، قابليت شناسايي آن براي رادار بيشتر است. ازاين‌رو در كاربردهاي نظامي براي تأمين امنيت، نظارت، افزايش قابليت بقا و فرار از شناسايي، سطح مقطع راداري هدف بايد كاهش يابد. روش¬هاي كاهش سطح مقطع راداري يك سازه هوايي را مي¬توان به چهار دسته اصلي: شكل¬دادن، استفاده از مواد جاذب رادار، لغو فعال و لغو غيرفعال تقسيم¬بندي كرد. در ميان موارد فوق استفاده از پوشش¬هاي كامپوزيتي جاذب رادار به دليل قابليت ساخت، نسبت استحكام به وزن بالا، مقاومت شيميايي، وزن كم، كاهش سطح مقطع راداري مطلوب، پهناي باند جذب و قله جذب فركانسي بالا نسبت به روش¬هاي ديگر برتري دارند. در اين پژوهش، تعداد 67 نوع پوشش¬ كامپوزيتي جاذب رادار مبتني بر نانولوله¬هاي ¬كربني چند ديواره تقويت شده با ذرات مغناطيسي مبتني بر آهن در ماتريس پليمري با ضخامت¬هاي مختلف، ساخته شدند. در توليد اين پوشش¬ها با استفاده هم¬زمان از دو نوع ماده با اتلاف دي¬الكتريك و اتلاف مغناطيسي، هر دو مؤلفه‌ي مغناطيسي و الكتريكي امواج رادار دچار اتلاف شدند. همچنين با تنظيم دو پارامتر مهم نفوذپذيري مغناطيسي و گذردهي الكتريكي با مقادير مناسب، باعث افزايش مطابقت امپدانس بين فضاي آزاد و سطح پوشش جاذب شده و از انعكاس جلوگيري شد. شناسايي فاز توسط دستگاه پراش پرتو ايكس (XRD) و شناسايي مورفولوژي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) انجام شد؛ خواص الكترومغناطيسي و آزمايش مستقيم جذب رادار پوشش¬ها به ترتيب توسط دستگاه¬هاي تحليلگر شبكه برداري (VNA) Agilent E8362B و Agilent HP8510 در باند X اندازه¬گيري شد. شبيه¬سازي پوشش¬ها بر اساس تئوري خط انتقال با استفاده از الگوريتم نيكلسون-راس-وير و روابط اتلاف بازتاب در نرم‌افزار MATLAB انجام شد. پوشش¬ها از نظر چهار پارامتر اصلي ساخت شامل نوع پركننده، درصد افزودني پركننده، ضخامت و روش ساخت، بهينه¬سازي شدند. پوشش ساخته شده در ضخامت 2 ميلي¬متر بيش از 90% جذب رادار (كمتر از 10- دسي¬بل) با پهناي باند جذب 3.3 گيگاهرتز و مقدار بيش از 80% جذب رادار (كمتر از 7- دسي¬بل) با پهناي باند جذب 3.9 گيگاهرتز و ميانگين درصد جذب رادار 93.67% در كل باند X را كسب كرد. همچنين قله فركانسي جذب 35.8- دسي-بل، 99.97% جذب به دست آمد.

1402/07/26

Design and fabrication of radar absorbing composite coating based on biochar carbon reinforced with magnetic materials in polymer matrix

9/21/2025 12:00:00 AM

Stealth or radar evasion technology has been one of the most important requirements of the military aviation sector to deal with the ever-increasing target detection technologies around the world. Military radars operate in a wide frequency band spectrum that measures the radar cross-section of an aerial structure. The higher the radar cross-sectional area of a structure, the more it can be detected by radar. Therefore, in military applications to provide security, and surveillance, increase survivability, and escape from detection, the radar cross-section of the target should be reduced. The methods of reducing the radar cross-sectional area of an aerial structure can be divided into four main categories: shaping, using radar-absorbing materials, active cancellation, and passive cancellation. Among the above cases, the use of radar absorbent composite coatings due to the ability to manufacture, high strength-to-weight ratio, chemical resistance, low weight, reduction of the desired radar cross-sectional area, absorption bandwidth, and high-frequency absorption peak compared to the method Others are superior. In the current research, radar absorbent composite coatings based on multi-walled carbon nanotubes reinforced with iron carbonyl magnetic particles in the polymer matrix, with different electromagnetic properties in different thicknesses, were made; In the production of these coatings from suitable Nano materials by simultaneously using two types of materials with dielectric and magnetic loss together, both the magnetic and electric components of the radar waves are lost and by adjusting two important parameters Complex Permeability and Complex Permittivity with appropriate values increased the impedance matching between the free space and the absorbent coating surface and prevented reflection. Phase identification was done by X-ray diffraction (XRD) and morphology identification was done by scanning electron microscope (SEM); Electromagnetic properties and direct test of radar absorption of coatings were measured by Agilent E8362B and Agilent HP8510 Vector Network Analyzer (VNA) devices in X band, respectively. The simulation of coatings was done based on transmission line theory using the Nicholson-Ross-Weir algorithm and reflection loss relations in MATLAB software. The coatings were optimized in terms of four main manufacturing parameters: filler type, filler additive percentage, thickness, and manufacturing method. The coating made in 2 mm thickness has more than 90% radar absorption (less than -10 dB) with an absorption bandwidth of 3.3 GHz and more than 80% radar absorption (less than -7 dB) with an absorption bandwidth of 3.9 GHz absorption and the average radar absorption percentage was93.67% in the entire X-band, Also, the absorption frequency peak was -35.8 dB, 99.97% absorption was obtained.

كاهش سطح مقطع راداري , مواد جاذب رادار , نانولوله¬هاي كربني , ذرات مغناطيسي

Radar cross section reduction , Radar absorbing material , Carbon nanotubes , Magnetic particles

Javad Khosravi

Prof. M. M. Shokrieh