ES2232924T3 - Material compuesto estructural que absorbe las ondas de radar y utilizacion de tal material. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN MATERIAL COMPUESTO ESTRUCTURAL (1) APTO PARA ABSORBER ONDAS DE RADAR DE FRECUENCIAS DE 8 A 18 GHZ Y 94 GHZ. ESTE MATERIAL COMPRENDE AL MENOS TRES CAPAS (3, 4, 5) DE MATERIALES DIELECTRICOS NO MAGNETICOS OBTENIDAS A PARTIR DE UN APILAMIENTO DE PLIEGUES IMPREGNADOS: - UNA CAPA EXTERNA (3) LIGERAMENTE REFLECTORA Y CON LIGERAS PERDIDAS QUE TIENE UNA PERMITIVIDAD DIELECTRICA REAL DEL ORDEN DE MAGNITUD DE 3, PARA FAVORECER LA PENETRACION DE LAS ONDAS DE RADAR INCIDENTES, - UNA CAPA INTERMEDIA (4) QUE TIENE UNA PERMITIVIDAD DIELECTRICA REAL DEL ORDEN DE 5, Y - UNA CAPA INTERNA (5) CARGADA DE PARTICULAS ELECTRICAMENTE CONDUCTORAS Y QUE TIENE UNA PERMITIVIDAD DIELECTRICA REAL IMPORTANTE DEL ORDEN DE ENTRE 15 Y 20. APLICACION EN LA FABRICACION DE MALETEROS PARA VEHICULOS MILITARES.

Description

Material compuesto estructural que absorbe las ondas de radar y utilización de tal material.

El sector técnico de la presente invención es el de los materiales compuestos estructurales que absorben las ondas de radar.

Actualmente, se utilizan en el campo de batalla numerosas amenazas que emplean la detección y/o el guiado por ondas de radar. Son los radares de terreno llevados por un vehículo o por un soldado de infantería, los radares aeroportados por helicópteros, los autodirectores de misiles, especialmente de ondas milimétricas, para municiones denominadas inteligentes. Frente a este tipo de detección, el carro de combate moderno y todos los vehículos blindados de reconocimiento deben hacerse lo más discretos posible.

Una de las soluciones factibles para reducir las posibilidades de detectar un carro de combate consiste en utilizar materiales de recubrimiento o de estructura de los cofres aptos para atenuar de manera notable la reflexión de la onda de radar incidente.

Una dificultad reside en la concepción de un material compuesto que tenga propiedades de absorción del radar en las bandas de frecuencia utilizadas actualmente en el campo de batalla, y que se sitúan a 8-18 GHz, a 35 GHz y a 94 GHz.

No se conocen actualmente materiales compuestos aptos para ofrecer un rendimiento semejante.

El documento de la patente EP 0 121 655 describe un material compuesto realizado mediante un apilamiento de cinco capas de tejido preimpregnado. Se describe cada una de las cinco capas como poseedora de cargas conductoras con una concentración creciente de una capa a la otra, pudiendo ser las cargas polvo de hierro, grafito, carbono, ferritas o cerámicas.

En consecuencia, el material descrito utiliza un gradiente de impedancia, por aumento progresivo de las cargas conductoras, a fin de obtener propiedades de absorción de las ondas de radar.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un material compuesto estructural apto para absorber la radiación radar incidente.

Por tanto, la invención tiene por objeto un material compuesto estructural apto para absorber las ondas de radar de frecuencia de 8 a 18 Ghz, 35 GHz y 94 GHz, estando caracterizado este material porque comprende al menos tres capas de materiales dieléctricos no magnéticos, obtenidos a partir de un apilamiento de pliegos impregnados:

- una capa externa débilmente reflectora y de pérdidas débiles que tiene una permitividad dieléctrica real del orden de 3, para favorecer la penetración de las ondas de radar incidentes;

- una capa intermedia que tiene una permitividad dieléctrica real del orden de 5,

- y una capa interna cargada de partículas eléctricamente conductoras y que tiene una permitividad dieléctrica real del orden de 15 a 20,

cooperando estas tres capas a fin de provocar, mediante el juego de resonancias internas de las diferentes capas, la absorción de las ondas de radar.

Según un ejemplo de realización, los pliegos impregnados son fibras de vidrio o de Nylon® asociados a resinas epoxi.

De manera general, el material compuesto puede presentar un espesor del orden de 4 a 10 mm.

A título de ejemplo, la capa externa presenta un espesor del orden de 1,5 a 4 mm, la capa intermedia un espesor del orden de 0,5 a 2,5 mm y la capa interna un espesor del orden de 1,5 a 3,5 mm.

Según otro ejemplo de realización, el material compuesto presenta un espesor total del orden de 6,75 mm, con espesores respectivos para las capas externa, intermedia e interna de 2,75 mm, 1,5 mm y 2,5 mm.

De manera general, las partículas eléctricamente conductoras son granos de carbono que tienen un diámetro inferior a 0,1 mm en una proporción inferior a 10% en masa.

La invención se refiere asimismo a una utilización de este material para la fabricación de tabiques y paredes para vehículos blindados dotadas de una resistencia mecánica que soporta una presión del orden de 1 tonelada/cm^{2} y proporcionando una atenuación de las ondas de radar superior a 10 dB.

De manera alternativa, tal material compuesto se puede utilizar también para la realización de cofres de servicio o de protección para vehículos blindados.

El material compuesto según la invención ofrece la ventaja de sustituir todos los compuestos utilizados en los vehículos blindados en los lugares donde se necesita una reducción de la reflectividad radar. Además de las cualidades de absorción de radar, posee todas las características de resistencia mecánica de los compuestos que se emplean habitualmente en los vehículos blindados.

Así, el material según la invención se puede emplear especialmente para fabricar cofres de juegos de accesorios, el doble techo y todas las dobles paredes compuestas destinadas al aislamiento térmico y a la evacuación de los flujos de calor, por ejemplo, en la parte posterior, cerca del escape de gases.

Por último, el material compuesto según la invención se obtiene sin modificación del procedimiento de fabricación actual de los compuestos estructurales existentes.

Otras características, detalles y ventajas de la invención se deducirán de la lectura del complemento de descripción, que va a continuación, de un modo de realización de la invención dado a título de ejemplo, en relación con los dibujos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista de un corte que muestra la disposición de las capas de material compuesto según la invención, y

- las figuras 2 a 4 son curvas que ilustran la capacidad de atenuación de las ondas de radar de este material compuesto, en las tres bandas de frecuencias citadas previamente.

El concepto de la invención descansa sobre la adaptación de una estructura multicapa que permite, mediante el juego de resonancias internas de las diferentes capas, obtener una absorción importante en varias bandas de frecuencias. Así se ha encontrado que un material de tres capas ofrecía un compromiso satisfactorio para obtener las cualidades de absorción de radar y las cualidades mecánicas. De esta forma, un cofre de servicio fabricado con el material según la invención puede ser pateado por un hombre equipado con su impedimenta, de una masa del orden de 100 kg, sin inducir roturas o una deformación permanente, lo que representa una resistencia a la presión del orden de 1 tonelada por cm^{2}.

En la figura 1, el material compuesto estructural 1 se aplica sobre un soporte 2 constituido por la pared de un vehículo blindado (no representado).

La capa externa 3 está constituida por un material dieléctrico no magnético débilmente reflector de las ondas de radar, de débil pérdida dieléctrica y dotado de una permitividad dieléctrica real del orden de 3. Esta capa debe favorecer la penetración de la onda de radar en la estructura por adaptación de impedancia. Una capa semejante puede estar constituida por fibras de Nylon® y de una resina epoxi, por ejemplo.

La capa intermedia 4 está constituida por un material dieléctrico no magnético cuyas pérdidas dieléctricas son mayores que las de la capa externa 3, con una permitividad dieléctrica real del orden de 5.

La capa interna 5 está constituida por un material dieléctrico no magnético, cargado de partículas de carbono con una conductividad eléctrica importante, y que confieren a este material una absorción de las ondas electromagnéticas más importante que las de las dos primeras capas. La permitividad dieléctrica real de esta capa es más grande, del orden de 15 a 20.

Es de notar que ninguna de estas tres capas por si misma es suficientemente absorbente como para dar por si sola y cualquiera que sea su espesor los rendimientos y cualidades de absorción de las ondas de radar buscados.

El material 1 se completa de manera conocida con una capa metálica 6 constituida por una película de aluminio del orden de 0,1 mm de espesor, por ejemplo.

Las capas 4 y 5 son compuestos fabricados a base de resina epoxi y de tejido de fibra de vidrio E.

Es preciso notar que el procedimiento de obtención de estas tres capas es completamente clásico y no necesita ninguna adaptación del procedimiento clásico de fabricación de los materiales compuestos estructurales.

El material 1 según la invención puede tener un espesor del orden de 4 a 10 mm, ventajosamente aproximadamente 6,75 mm. Las capas externa 3, intermedia 4 e interna 5 pueden tener respectivamente un espesor del orden de 1,5 a 4 mm, 0,5 a 2,5 mm y 1,5 a 3,5 mm. Ventajosamente, estas tres capas tienen espesores respectivos de 2,75 mm, 1,5 mm y 2,5 mm.

En las figuras 2 a 4, se ha representado gráficamente la variación del coeficiente de reflexión en función de la frecuencia. Se constata que, para las tres bandas: 8 a 18 GHz, 35 GHz y 94 GHz, se obtiene una atenuación en la reflexión superior a 13 dB. Este rendimiento de atenuación es completamente satisfactorio en el campo de utilización al que se destina la invención.

Claims (8)

1. Material compuesto estructural (1), apto para absorber ondas de radar de frecuencias 8 a 18 GHz, 35 GHz y 94 GHz, caracterizado porque comprende al menos tres capas (3, 4, 5) de materiales dieléctricos no magnéticos obtenidas a partir de una apilamiento de pliegos impregnados:

- una capa externa (3) débilmente reflectora y de pérdidas débiles, que tiene una permitividad dieléctrica real del orden de 3, para favorecer la penetración de las ondas de radar incidentes;

- una capa intermedia (4) que tiene una permitividad dieléctrica real del orden de 5, y

- una capa interna (5) cargada de partículas eléctricamente conductoras y que tiene una permitividad dieléctrica real del orden de 15 a 20,

cooperando estas tres capas a fin de provocar, mediante el juego de resonancias internas de las diferentes capas, la absorción de dichas ondas de radar.

2. Material compuesto estructural según la reivindicación 1, caracterizado porque los pliegues impregnados son fibras de vidrio o de Nylon® que están asociadas a resinas epoxi.

3. Material compuesto estructural según la reivindicación 2, caracterizado porque presenta un espesor del orden de 4 a 10 mm.

4. Material compuesto estructural según la reivindicación 3, caracterizado porque la capa externa (3) presenta un espesor del orden de 1,5 a 4 mm, la capa intermedia (4) un espesor del orden de 0,5 a 2,5 mm, y la capa interna (5) un espesor del orden de 1,5 a 3,5 mm.

5. Material compuesto estructural según la reivindicación 4, caracterizado porque presenta un espesor del orden de 6,75 mm, teniendo las capas externa (3), intermedia (4) e interna (5) espesores respectivos de 2,75 mm, 1,5 mm y 2,5 mm.

6. Material compuesto estructural según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las partículas eléctricamente conductoras son granos de carbono, que tienen un diámetro inferior a 0,1 mm, con una proporción inferior a 10% en masa.

7. Uso del material compuesto tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes para la fabricación de paredes para vehículos blindados, dotadas de una resistencia mecánica que resiste a una presión del orden de 1 tonelada/cm^{2} y que proporcionan una atenuación en la reflexión de las ondas de radar superior a 10 dB.

8. Uso según la reivindicación 7 para la realización de cofres de servicio o de protección para vehículos blindados.