با توجه به شرایطی که در این 12 روز جنگی گذرانده شد، اهمیت پهپادها بیش از پیش، برای همگان پررنگ‌تر شد. فیلم‌برداری هوایی، نقشه‌برداری، عملیات امداد و نجات و کاربردهای نظامی، برخی از موارد مورد استفاده از پهپادها هستند. اما در کنار تمام این قابلیت‌ها، چالش بزرگی به نام ردیابی شدن توسط سامانه‌های راداری (
Radar System)، وجود دارد که توسعه‌دهندگان پهپادها همواره درگیر آن بوده‌اند. برای حل این چالش،
فلزات رادارگریز (Stealth Metals) استفاده می‌شود. آنها متریالی هستند که با تغییر در نحوه تعامل خود با امواج راداری، به پهپادها قابلیت نامرئی شدن یا حداقل سایه‌وار حرکت کردن را می‌دهند. در این گزارش از
میهن فولاد همراه ما باشید تا مفصل در مورد این موضوع صحبت کنیم.
مکانیسم‌های رادارگریزی در پهپادها
برای درک عمیق‌تر تاثیر فلزات رادارگریز، لازم است ابتدا با سازوکار رادار و سپس با اصول پنهانکاری (Principles of Stealth Technology) یا رادارگریزی آشنا شویم. رادارها با انتشار امواج الکترومغناطیسی (شبیه به نور اما در طول موج‌های متفاوت) و دریافت بازتاب این امواج از اجسام، اطلاعات مهمی مانند فاصله، جهت، سرعت و اندازه هدف را استخراج می‌کنند. هدف اصلی فناوری رادارگریزی، کاهش سطح مقطع راداری (RCS - Radar Cross-Section) هدف است. به بیان ساده‌تر، RCS معیاری است برای سنجش میزان بزرگی یک جسم در برابر رادار. هرچه RCS کوچکتر باشد، هدف برای رادار، کمتر قابل تشخیص است.
فلزات رادارگریز این هدف را با استفاده از دو روش اصلی محقق می‌سازند:
1. جذب انرژی رادار: گروهی از این مواد، به جای بازتاب امواج راداری، آنها را جذب کرده و به شکل انرژی حرارتی ناچیز پراکنده می‌کنند. مواد جاذب رادار (RAM - Radar-Absorbent Material) که بیشتر شامل ترکیبات کربنی، ذرات فرومغناطیس (مانند آهن یا نیکل) یا پلیمرهای رسانا هستند، بهترین نمونه از این دسته موادند. این مواد می‌توانند به‌صورت پوشش روی بدنه پهپادها به کار روند و مانند یک پوشش نامرئی عمل کنند. ضخامت، ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری این متریال، طوری طراحی می‌شود تا در طیفی از فرکانس‌های راداری، بیشترین جذب را داشته باشند.
2. انحراف و پراکندگی امواج: روش دیگر، منحرف کردن امواج رادار از مسیر بازگشت به سمت فرستنده است. این روش از طریق طراحی‌های هندسی و استفاده از موادی با خواص دی‌الکتریک (عایق الکتریکی) مخصوص انجام می‌شود. سطوح صاف و زاویه‌دار، مانند آنچه در بدنه هواپیماهای رادارگریز مانند F-117 یا B-2 می‌بینیم، امواج راداری را به جای بازتاب مستقیم به سمت رادار، در جهات مختلف پراکنده می‌کنند. این پراکندگی باعث می‌شود که انرژی بازگشتی به رادار بسیار ناچیز و غیرقابل شناسایی باشد. در پهپادها نیز از این اصول طراحی برای کاهش RCS استفاده می‌شود.
فلزات و مواد رادارگریز در پهپادها
برخی از مهمترین فلزات و موادی که باعث قابلیت رادارگریزی در پهپادها می‌شوند، عبارتند از:
آلیاژهای تیتانیوم
این آلیاژها، نسبت استحکام به وزن فوق‌العاده بالا و مقاومت در برابر حرارت و خوردگی خیلی خوبی دارند. با اصلاح ریزساختار و افزودن عناصر آلیاژی، می‌توان خواص الکترومغناطیسی تیتانیوم را طوری تغییر داد که تا حدی جاذب امواج راداری باشد.
کامپوزیت‌های کربنی و پلیمرهای پیشرفته
وزن بسیار کم و استحکام کششی فوق‌العاده، از خصوصیات فیبرهای کربن بوده و در ساخت بدنه، بال‌ها و سطوح کنترلی پهپادها، استفاده از این کامپوزیت‌ها رایج شده است. اهمیت این مواد در رادارگریزی زمانی خود را نشان می‌دهد که با مواد جاذب رادار (RAM) آغشته یا پوشش داده شوند. این ترکیب، باعث می‌شود تا پهپاد هم سبک و مستحکم باشد و هم امواج راداری را جذب کند. پلیمرهای تقویت‌شده با الیاف شیشه یا آرامید نیز به همین ترتیب در ساخت بخش‌هایی از پهپادها که نیاز به خواص رادارگریزی دارند، کاربرد پیدا کرده‌اند.
نانومواد و فرامواد (Metamaterials)
نانوذرات فرومغناطیس، نانولوله‌های کربنی و گرافن، در مقیاس نانو پتانسیل زیادی در جذب و انحراف امواج راداری دارند. فرامواد نیز ساختارهایی هستند که خواص الکترومغناطیسی آنها نه از ترکیب شیمیایی‌شان، بلکه از الگوی هندسی و ساختارشان در مقیاس‌های بسیار کوچک (زیر طول موج) نشأت می‌گیرد. این مواد می‌توانند نور و امواج الکترومغناطیسی را طوری دستکاری کنند که پیش از این ناممکن بود، از جمله خم کردن امواج به شکلی که یک شیء نامرئی شود. البته این حوزه، هنوز در مراحل اولیه تحقیق و توسعه است.
پلیمرهای رسانا
این پلیمرها، که برخلاف اکثر پلیمرها، قادر به هدایت جریان الکتریکی هستند، می‌توانند در ساخت پوشش‌هایی به کار روند که با ایجاد جریان‌های القایی، امواج راداری را جذب یا پراکنده کنند.
مزایای فلزات رادارگریز در پهپادها
استفاده از فلزات رادارگریز در پهپادها مزایای استراتژیک و عملیاتی زیادی به همراه دارد که می‌تواند قواعد بازی را در بسیاری از حوزه‌ها تغییر دهد:
• افزایش بقاپذیری و موفقیت ماموریت: یک پهپاد رادارگریز، کمتر توسط سامانه‌های دفاعی دشمن شناسایی و ردیابی می‌شود که از دلایل کاهش خطر سرنگونی و افزایش طول عمر عملیاتی پهپاد است. برای همین، ماموریت‌های حساس مانند شناسایی، نظارت، جمع‌آوری اطلاعات (ISR) و حتی حملات دقیق، با درصد موفقیت بسیار بالاتری انجام خواهند شد.
• مزیت تاکتیکی و غافلگیری: در سناریوهای نظامی، قابلیت رادارگریزی به پهپادها این امکان را می‌دهد تا در زمین دشمن نفوذ کرده و بدون شناسایی، اطلاعات را جمع‌آوری یا اهداف مهم را منهدم کنند. این قابلیت، حتی امکان عملیات‌های غافلگیرکننده را نیز فراهم می‌کند.
• کاهش نیاز به اسکورت و حمایت: پهپادهای رادارگریز ممکن است نیاز کمتری به پشتیبانی جنگنده‌های اسکورت یا سامانه‌های اخلالگر الکترونیکی داشته باشند، که به نوبه خود هزینه‌ها و پیچیدگی‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.
چالش‌های عملیاتی فلزات رادارگریز
این فناوری پیشرفته بدون چالش نیست. مهمترین چالش‌های آن شامل:
- هزینه بالای تحقیق و توسعه و تولید: مواد رادارگریز اغلب بسیار گران‌قیمت هستند. فرآیندهای تولید آنها نیازمند تجهیزات پیشرفته و تخصص بالا است که همگی باعث افزایش هزینه‌های طراحی و ساخت پهپادهای رادارگریز می‌شود.
- پیچیدگی طراحی و ساخت: مهندسی یک پهپاد رادارگریز فقط انتخاب متریال مناسب نیست. طراحی آیرودینامیکی و سازه‌ای آن باید با اصول رادارگریزی همسو باشد، که پیچیدگی‌های زیادی را در فرآیند طراحی و تولید ایجاد می‌کند.
- مشکلات تعمیر و نگهداری: پوشش‌ها و ساختارهای رادارگریز بسیار حساس هستند. هرگونه آسیب یا خراش می‌تواند خواص رادارگریزی را به شدت تحت تأثیر قرار دهد و فرآیند تعمیر آنها نیازمند تخصص و ابزارهای خاص است که هزینه نگهداری را بالا می‌برد.
- عملکرد وابسته به فرکانس: بسیاری از مواد جاذب رادار برای فرکانس‌های خاصی طراحی می‌شوند. این بدان معناست که یک ماده ممکن است در برابر رادارهای با فرکانس X-band موثر باشد، اما در برابر رادارهای با فرکانس C-band کارایی کمتری داشته باشد.
فلزات رادارگریز و پهپادهای نسل بعد
تمرکز تحقیقات فعلی روی توسعه نسل جدیدی از مواد است که نه تنها خواص رادارگریزی بهتری دارند، بلکه سبک‌تر، مقاوم‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر نیز هستند. برخی از حوزه‌هایی که در حال توسعه‌اند عبارتند از:
- مواد خودترمیم‌شونده: موادی که بتوانند آسیب‌های جزئی به پوشش رادارگریز را به طور خودکار ترمیم کنند، می‌توانند تاثیر زیادی در کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش قابلیت اطمینان پهپادها ایجاد کنند.
- مواد چندکاره: توسعه موادی که علاوه‌بر رادارگریزی، خواص دیگری مانند جذب حرارت برای کاهش امضای فروسرخ (پرتوی مادون قرمز) یا مقاومت در برابر پایش‌های الکترونیکی را نیز داشته باشند.
- هوش مصنوعی و طراحی مواد: استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای طراحی و بهینه‌سازی ترکیبات و ساختارهای جدید مواد رادارگریز با سرعت و کارایی بسیار بالا.
- نسل جدید فرامواد: تحقیق و توسعه در زمینه فرامواد برای دستیابی به قابلیت‌هایی مثل پوشش نامرئی کامل در طیف‌های وسیع‌تر امواج الکترومغناطیسی.
- پوشش‌های نازک و تطبیق‌پذیر: توسعه پوشش‌های رادارگریز بسیار نازک و سبک که بتوانند به راحتی روی سطوح پیچیده پهپادها اعمال شوند و حتی قابلیت تغییر خواص رادارگریزی خود را بر اساس شرایط عملیاتی داشته باشند.
در پایان، باید گفت که پهپادهای رادارگریز نشانه‌ای از اوج پیشرفت در مهندسی هوافضا و علم مواد هستند و قابلیت‌های عملیاتی بی‌سابقه‌ای را فراهم می‌آورند. پیشرفت تکنولوژی و فناوری باعث می‌شود تا همواره در حوزه‌های مختلف مخصوصا بخش‌های نظامی بتوان عملکرد بهتری داشت و از ایجاد خسارات بیشتر جلوگیری کرد.