نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران.

2 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران

3 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران.

10.22068/jstc.2020.120113.1628

چکیده

سطح مقطع راداری میزان قابل شناسایی بودن یک شی توسط رادار را بیان می‌کند. هرچه این مقدار بیشتر باشد، شئ برای رادار قابل رویت‌تر است. روش‌های اساسی کاهش سطح مقطع راداری در قطعات کامپوزیتی از سه طریق تغییر در هندسه قطعه، استفاده از مواد جاذب و لایه‌چینی کامپوزیت‌ها انجام می‌شود. در این تحقیق، به ساخت و بررسی کامپوزیت پایه پلیمری با هدف کاهش سطح مقطع راداری پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا نمونه های کامپوزیتی اپوکسی تقویت شده با شیشه (GFRP) با استفاده از فرآیند نفوذ در خلاء ساخته شده و در گام بعد، پوشش اپوکسی با افزودنی‌های آلومینیوم، آلومینا و اکسید آهن در درصدهای 1، 3 و 5 درصد حجمی بر روی نمونه‌ها اعمال شده و در نهایت میزان جذب امواج آن‌ها در فرکانس های 8/5، 9/5، 10/5 و 11/5 گیگاهرتز تحت آزمون VNA در باند X مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور صرفه‌جویی در تعداد آزمایش‌ها و انتخاب نمونه بیهنه، از طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ سطح استفاده گردید. نتایج نشان داد که بیشترین جذب در کامپوزیت با پوشش آلومینیوم ( 5%) به دلیل رسانایی بالاتر و کمترین جذب در کامپوزیت با پوشش آلومینا (1%) به دلیل رسانایی کم می‌باشد. در کلیه نمونه‌ها با افزایش درصد افزودنی‌ها، میزان جذب امواج افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and Develpoment of Polymer Based Composite in Order to Minimize the RCS

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Rahimi Pishbijari 1
  • Jafar Eskandari Jam 2
  • Mohsen Heydari Beni 3

1 Mechanical Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.

2 Mechanical Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.

3 Mechanical Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran..

چکیده [English]

Radar cross section (RCS) is an indicator of the radar detectability of an object. The greater this value, the more visible is the object is to the radar. Basic methods of RCS reduction in composite materials are accomplished through modifications in the design, use of adsorbents additives and composite layup. In this research, the design and development of a GFRP composite material with low RCS has been accomplished. For this purpose, at first, the GFRP samples were manufactured using the Infusion process. In the next step, a layer containing epoxy reinforced by 1, 3 and 5 Vol.% of aluminum, alumina and iron oxide powder has been applied on the GFRP samples. Finally the manufactured samples were subjected to X-band VNA test at four frequencies of 8.5, 9.5, 10.5 and 11.5 GHz. In order to save money and time, Responsive Surface Method (RSM) of Design of experiments (DOE) was used to find the optimum sample. The results show that the maximum absorption was in the sample containing the AL powder (5%) and minimum was observed in the sample having 1 Vol.% of alumina due to their conductivity. Overall in all samples, the absorption increased with the increase in the volume percent of the additives.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radar Cross Section
  • Absorption Percentage
  • Radar Absorbing Materials
  • composites
  • design expert

[1]  Alavi. M, Javadi. M. Shahvaladi., “Investigation of Radar Cross Section Reduction Methods,” MSc Thesis, Imam Hussein University of Technology,Iran, 2015.

[2]  Abbas. S. M, Dixit. A. K, Chatterjee. R, Goel. T. C., “complex permeability and microwave absorption properties of ferrite–polymer composites,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials., No. 309, pp. 20-24, 2007.

[3]  Phang. S. W, Tadokoro. M, Watanabe. J, Kuramoto. N., “Microwave absorption behaviors of polyaniline nanocomposites containing TiO2 nanoparticles,” Current Applied Physics., No.8, pp.391-394, 2008.

[4] Galehdar. A, Nicholson. K. J, Rowe. W. S. T, and Ghorbani. K., “The conductivity of unidirectional and quasi isotropic carbon fiber composites,” in Proceedings of the Microwave Conference (EuMC), Paris, France, pp. 882-885, 2010.

[5]  Riley, Elliot J., Lenzing, Erik H., Narayanan, Ram M., “Characterization of radar cross section of carbon fiber composite materials,” Proc. of SPIE, Vol. 9461,  No.3, pp. 1-8,  2015.

[6] ArmanMehr. M., “Minimum Reflection and Radar Absorbents,”International Conference on Research in Science and Engineering, Iran, 2016 (In Persian).

[7]  Petrov. V. M, Gagulin. V. V., “Microwave Absorbing Materials,” Inorganic Materials., No.2, pp.93-98, 2001.

[8]  M. H. Love, P. S. Zink, P. A. Wieselmann, and H. Youngren., “Body freedom flutter of high aspect ratio flying wings,” in Proceedings of the 46th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, pp. 18-21, 2005.

[9] S. Jacobson, R. Britt, D. Dreim, and P. Kelly., “Residual pitch oscillation (RPO) flight test and analysis on the b-2 bomber,” AIAA paper, 1998.

[10] Neher. L. K., “Non-reflecting background for testing microwave equipment,” US Patent 2656535, 1953.

[11] Tanner. H. A., “Fibrous microwave absorber,” US Patent 2977591, 1961.

[12]Delfini. A., Albano. M., Vricella. A., Santoni. F., Rubini. G., Pastore. R., Marchetti. M., “Advanced Radar Absorbing Ceramic-Based Materials for Multifunctional Applications in Space Environment, ” Materials, No.11, pp.17-30, 2018.

[13]Roeintan, A., “Investigating the role of electromagnetic absorption ferrite coating in radar detection of high speed crafts,” In Persian, Engineering high-speed vessels, No. 51, pp. 44-49, 2017.

[14] Eftekhari. A., “Nanostructured conductive polymers,” John and sons’ publication, Chapter 1, 2010.

[15] Tahrokhani. A., “Preparation and Evaluation of Electrical Properties of Epoxy Resin Based Nanocomposites and Multi-Walled Carbon Nanotubes / Polyaniline Nanoparticles,” MSc Thesis, Malek Ashtar University of Technology, 2015.

[16] Online Materials Information Resource - MatWeb, www.Matweb.com, available in 15 June 2019.

[17] Tolstoy. I, Maxwell. J. C, A Biography, University of Chicago Press, 1983

[18] Benisi. S., “Industrial Experimental Design Booklet,” Shahid Bahonar University of Kerman, 2019