IL NUOVO RIVESTIMENTO LIQUIDO POTREBBE RENDERE GLI AEREI STEALTH INVISIBILI E IPERSONICI

Fin dagli albori dei radar, i progettisti di aerei militari hanno cercato di mascherare i loro aerei dal rilevamento utilizzando una combinazione di forma riflettente radar e materiali di assorbimento radar. Questa tecnologia di velivoli stealth è ancora in evoluzione, con velivoli sempre più avanzati che utilizzano queste tecniche su una vasta gamma di piattaforme.

Nel tentativo di migliorare i materiali attuali, che notoriamente hanno diversi inconvenienti, un team Università statale della Carolina del Nord ha sviluppato un nuovo rivestimento a base ceramica che non solo offre miglioramenti drammatici nell'invisibilità radar, ma probabilmente comporterà tutta una serie di miglioramenti alle prestazioni complessive dell'aeromobile.

"Se otteniamo il supporto di cui abbiamo bisogno per scalare questo, i produttori di aeromobili saranno in grado di riprogettare radicalmente gli aeromobili stealth", ha detto Chengying "Cheryl" Xu, il cui team di ricerca dello Stato NC ha sviluppato la nuova pelle stealth degli aeromobili in un comunicato stampa annunciando i loro risultati. "Il materiale che abbiamo progettato non solo è più assorbente dal radar, ma consentirà anche alla prossima generazione di aeromobili stealth di essere più veloce, più maneggevole e in grado di viaggiare ulteriormente."

RENDERE INVISIBILE L'AEREO STEALTH:

Attualmente, aerei stealth come il famigerato F117-A Stealth Fighter o il B2 "Stealth" Bomber sono già coperti da una rivestita di polimeri che assorbono radar che, secondo la ricerca del team NC State, in genere assorbono tra il 70% e l'80% dell'energia dal radar di tracciamento. Ciò li rende difficili da discernere dagli uccelli e da altri oggetti più piccoli trasportati dall'aria, specialmente se combinati con forme e disegni che riflettono l'energia radar rimanente lontano dai rivelatori.

Un B-2 Spirit della Whiteman Air Force Base, Mo., atterra in un luogo segreto nell'area operativa del Comando del Pacifico degli Stati Uniti. Il nuovo B-21 dell'Air Force completerà e alla fine sostituirà il primo bombardiere stealth a lungo raggio americano entrato in servizio nel 1993. (Image Credit: U.S. Air Force photo di Senior Airman Joel Pfiester).

Tuttavia, questi materiali hanno alcuni inconvenienti, con due proprio in cima alla lista.

In primo luogo, sono relativamente fragili e possono essere facilmente danneggiati dall'esposizione a sale, umidità o praticamente qualsiasi materiale abrasivo. In alcuni casi, ciò significa che il materiale stealth è reso meno efficace e, in altri, tale danno può causare il completo sfaldare quel materiale.

In secondo luogo, i polimeri stealth più avanzati si degradano a temperature superiori a 250 Celsius, un livello di calore non raro per i motori degli aeromobili e le superfici di controllo ad alte prestazioni.

"Ci sono due posti su un jet che possono diventare particolarmente caldi", si afferma nel comunicato che annuncia i risultati. "Per gli aerei supersonici, uno di questi luoghi è il bordo d'testa delle ali. Mentre il bordo di un'ala colpisce l'aria in arrivo ad alta velocità, genera un'enorme quantità di attrito. Questo può creare punti caldi sul bordo dell'ala "oltre i 250 C".

Secondo la ricerca, questo calore estremo ha costretto i progettisti ad adattare la forma dell'ala, spesso con conseguente ridotta furtività, manovrabilità e persino portata.

Come notato in precedenza, i danni da calore entrano in gioco anche nella parte posteriore dell'aereo, dove lo scarico dei motori raggiunge costantemente temperature superiori a 250 C. Fino ad ora, i progettisti dovevano compensare aggiungendo ugelli di scarico extra-lunghi per dirigere quel calore lontano dall'imbarcazione. Sfortunatamente, come gli adattamenti fatti alle ali, questi cambiamenti influenzano anche negativamente le prestazioni dell'aereo.

ANALISI: COME RENDERE GLI AEREI STEALTH INVISIBILI E IPERSONICI

Tenendo presenti tutte queste limitazioni e con il supporto Ufficio di Ricerca NavaleLe Fondazione Nazionale della ScienzaE la Stato della Carolina del Nord, Xu e il suo team NC State hanno esaminato una categoria di materiali già noti per la loro capacità di gestire il calore estremo; ceramica. Sorprendentemente, hanno scoperto che questi materiali erano ideali anche per assorbire il radar.

"Da un lato, i test di laboratorio rilevano che la ceramica è più assorbente radar rispetto ai polimeri esistenti, essendo in grado di assorbire il 90% o più dell'energia dai radar", si nota nel comunicato stampa. "In effetti, è molto più difficile per i radar 'vedere'".

Con i risultati descritti in dettaglio in un trio di Studipubblicato dal team NC State sulla rivista ACS Applied Materials & Interfaces, i ricercatorivengono sottolineati che le ceramiche sono anche molto più resistenti agli effetti dannosi dell'aria, dell'acqua, del calore e persino di cose come la sabbia, che possono tutti causare danni significativi agli attuali materiali a base polimerica. Notano anche che il materiale ceramico che hanno usato "mantiene le sue caratteristiche radar assorbenti a temperature fino a 1.800 C (e fredde come -100 C)."Quando si evidenzia la velocità di applicazione del loro materiale affermando che "questo processo richiede da uno a due giorni", Xu ha anche evidenziato la facilità di applicazione. In breve, un precursore in ceramica liquida viene spruzzato sulla superficie dell'aeromobile. Quindi, una volta che quel precursore liquido è esposto all'aria ambiente, subisce una serie di reazioni chimiche che lo convertono nel materiale ceramico solido.Alla fine dell'anno scorso, Il Debrief ha riferito che l'appaltatore civile Battelle stava anche lavorando a un approccio basato sulla ceramica per il rivestimento di missili ipersonici in grado di raggiungere temperature fino a 2.760 Celsius, o dieci volte più calde della temperatura necessaria per fondere la maggior parte dei materiali stealth. Tale rapporto spiegava anche come "il materiale rivoluzionario è detto essere dodici volte più efficace nel dissipare il calore rispetto ad altri materiali attualmente disponibili.

IL FUTURO DEGLI AEREI STEALTH IPERSONICI

Finora, il processo del team dello Stato NC è stato applicato solo in un ambiente di laboratorio e, a causa del loro budget limitato, devono ancora provarlo su un aereo su larga scala. Ma secondo Xu, potrebbe essere sul punto di cambiare.

"Di recente abbiamo ottenuto finanziamenti Ufficio della Ricerca Scientifica dell'Aeronautica Militare che ci permetterà di produrre e testare campioni molto più grandi, quindi è su questo che stiamo lavorando ora", ha detto. "In definitiva, speriamo di lavorare con i partner del settore per scalare questo e iniziare a lavorare sulla prossima generazione di aeromobili stealth."

Il tempo e più test determineranno se Xu e il processo della sua squadra rendono tutto il modo di combattere i veicoli. Tuttavia, dati i nuovi finanziamenti e l'immediata necessità da parte delle forze militari del XXI secolo, potrebbe essere solo questione di tempo prima che i jet ricoperti di ceramica volino sopra la testa.