Geleneksel kamuflaj mantığı basittir: Ormandaysanız yeşil giyersiniz. Ancak ya ormandan çıkıp aniden karlı bir araziye girmeniz gerekirse? Tek renkli bir kıyafet sizi ele verir.
Radar teknolojisinde de durum buna benzer. Düşman radarları tek bir frekansta çalışmaz; X-bandı, Ku-bandı, Ka-bandı gibi çok geniş bir spektrumda tarama yaparlar. Tek tip bir malzeme (örneğin sadece manyetik demir tozu), belirli bir frekansı durdurabilirken diğerlerini kaçırabilir. İşte bu sorunu çözmek için malzeme bilimciler, "Çok Katmanlı (Multi-Layer) Görünmezlik" mimarisini geliştirdiler.
Bu yazımızda, farklı nanomalzemelerin tıpkı bir sandviç gibi üst üste dizilerek nasıl hem radarı, hem ısıyı hem de lazerleri durduran "Geniş Bantlı (Broadband)" bir kalkan oluşturduğunu inceliyoruz.
Bir radar dalgasını yok etmek için önce onu malzemenin içine "davet etmeniz" gerekir. Eğer uçağın yüzeyi çok iletkense (saf metal gibi), radar dalgası yüzeye çarpar çarpmaz geri seker (Ayna etkisi).
Çözüm, "Gradient" (Kademeli) Yapıdır. En dış katman havaya en yakın özellikte olmalı, içeriye doğru gidildikçe malzeme yoğunlaşmalı ve iletkenleşmelidir. Bu, radar dalgasını ürkütmeden içeri çekip, tuzağın derinliklerinde yok etmek demektir.
Çok katmanlı bir stealth kaplama genellikle 3 ana bölgeden oluşur. Her katmanın görevi ve kullandığı nanomalzeme farklıdır:
Bu, havayla temas eden en dış katmandır. Görevi, radar dalgasının yansımasını engellemek ve onu bir alt katmana geçirmektir.
Malzeme: Düşük dielektrik sabitine sahip polimerler, içi boş cam kürecikler veya Nano Silika.
İşlevi: Radar dalgası bu katmana çarptığında, "Hala havadayım" sanar ve yansımadan içeri girer.
Burası, içeri giren radar dalgasının enerjisinin emildiği yerdir. En kalın katmandır.
Malzeme: Karbon Nanotüpler (CNT), Grafen veya Demir Oksit (Ferrit) nanotozları.
İşlevi: Bu katman, yüksek dielektrik ve manyetik kayıplara sahiptir. Dalga burada nanotüplerin oluşturduğu karmaşık ağların içinde milyonlarca kez seker. Elektromanyetik enerji, sürtünme yoluyla mikroskobik düzeyde ısı enerjisine dönüşür ve sönümlenir.
Uçağın metal gövdesine temas eden en alt katmandır.
Malzeme: MXene veya Gümüş Nanopartikül yoğunluklu iletken filmler.
İşlevi: Eğer ilk iki katmandan kaçmayı başaran inatçı bir radar dalgası varsa, bu katman onu tekrar yukarı (soğurma katmanına) yansıtır. Yani dalgaya "ikinci bir şans" vermez, onu tekrar tuzağa iter. Ayrıca uçağın içindeki elektroniği dış sinyallerden (EMI) korur.
Çok katmanlı yapının en büyük avantajı, farklı malzemelerin farklı frekansları hedefleyebilmesidir. Buna "Sinerjik Etki" denir.
Düşük Frekanslar için: Alt katmanlara ağır Manyetik Ferritler yerleştirilir. Bunlar uzun dalga boylu gözetleme radarlarını durdurur.
Yüksek Frekanslar için: Üst katmanlara hafif Karbon Nanotüpler yerleştirilir. Bunlar kısa dalga boylu atış kontrol radarlarını (füze kilitlerini) durdurur. Sonuç: Uçak her türlü radara karşı kör noktası olmayan bir korumaya sahip olur.
Modern füzeler sadece radarı değil, motor ısısını da takip eder. Çok katmanlı yapının en üstüne veya arasına Silika Aerojel katmanı eklenebilir. Bu, radar geçirgenliğini bozmadan, motorun ısısının dış yüzeye ulaşmasını engeller. Böylece uçak termal kameralarda "soğuk" görünür.
Bu katmanların toplam kalınlığı genellikle birkaç milimetreyi geçmemelidir (Ağırlık sorunu). Her bir katmanın kalınlığı, mikron seviyesinde hassas ayarlanmalıdır. Eğer soğurma katmanı olması gerekenden 10 mikron ince olursa, dalgalar sönümlenmez, aksine güçlenerek geri dönebilir. Bu yüzden "Otomatik Film Kaplayıcılar" gibi hassas üretim cihazları şarttır.
Çok katmanlı nanokompozit yapılar, savunma sanayinde "Görünmezlik Pelerini" hayaline en çok yaklaştığımız noktadır. Tek bir malzeme tüm sorunları çözemez; ancak Grafen'in iletkenliği, Ferrit'in manyetizması ve Aerojel'in yalıtkanlığı birleştiğinde, geçilemez bir kalkan oluşur. Türkiye'nin milli projelerinde (KAAN, ANKA-3), gövde kaplamalarının bu "sandviç mimarisi" ile tasarlanması, platformların beka kabiliyetini zirveye taşıyacaktır.
