Mecanismos de Dispersão
Figura 1: Mecanismos de dispersão usando o exemplo de um Airbus A320
Mecanismos de Dispersão
Existem três mecanismos básicos físicos de dispersão e contribuintes para compor a Seção Transversal do Radar (RCS – Radar Cross Section) de um alvo. Estas são especulares, isto é, reflexões espelhadas que satisfazem a lei de Snell, ou causadas por ondas dispersas que se originam em descontinuidades abruptas (por exemplo, difração por picos, arestas e cantos), ou ondas de superfície – o corpo age como uma linha de transmissão guiando as ondas ao longo de sua superfície. As fontes de eco fundamentais em um alvo aéreo típico são:[1][2]
- Difração de ponta
- Retorno de superfície especular
- Retorno de onda lenta
- Difração de borda
- Difração de canto
- Eco de onda viajante
- Eco de interação (reflexões múltiplas)
- Eco de costura
- Retorno de cavidade
- Retorno de descontinuidade de curvatura
Figura 2: A onda espalhada é uma soma das contribuições de uma coleção de espalhadores com vários graus de mudança de fase
Figura 2: A onda espalhada é uma soma das contribuições de uma coleção de espalhadores com vários graus de mudança de fase
Retorno de superfície especular
Um espalhador especular é qualquer superfície alvo orientada perpendicularmente à linha de visão do radar. Superfícies planas fornecem ecos particularmente grandes na direção especular, mas os ecos se afastam acentuadamente dessa direção. Os ecos de espelho de superfícies curvas simples e duplas (superfícies cilíndricas e esféricas) são ligeiramente mais fracos do que os de superfícies planas, mas são mais consistentes com as mudanças no ângulo de aspecto.
Eco de interação
Ecos relativamente fortes podem ocorrer quando duas superfícies-alvo estão alinhadas para saltar de uma superfície para a outra e depois voltar para o radar, como na interação entre o casco e o bordo de fuga da asa esquerda mostrado na Figura 1, exemplo ⑦ . Interações semelhantes ocorrem com alvos de navios quando anteparas, grades, mastros e outras características do convés são refletidas na superfície média do mar.
Retorno de onda rastejante
Uma onda rastejante é uma onda que está ligada a uma superfície lisa e sombreada, passa pela parte traseira de um corpo liso e retorna ao radar quando reaparece no limite da sombra no lado oposto. Através do Mie-Dispersão, a onda rastejante faz com que os ecos de pequenas esferas variem com o tamanho da esfera. O mecanismo de onda rastejante é significativo para alvos militares e civis apenas em baixas frequências.
Ecos de ondas em movimento
Quando o ângulo de incidência é um pequeno ângulo rasante na superfície, uma onda em movimento na superfície pode ser induzida. A onda de superfície tende a se acumular na parte de trás do corpo e geralmente é refletida para a frente a partir de qualquer descontinuidade na parte de trás. Ecos de ondas viajantes em ângulos baixos são quase tão significativos quanto os ecos de espelho em incidência normal.
Difração em picos, bordas e cantos
A dispersão de picos, bordas e cantos é menos significativa do que ecos especulares e preocupa o projetista apenas quando a maioria das outras fontes de eco foi suprimida. Os ecos das pontas e cantos são localizados e tendem a aumentar com o quadrado do comprimento de onda, não com o tamanho de qualquer característica da superfície. Portanto, eles se tornam cada vez menos importantes à medida que a frequência da portadora do transmissor aumenta.
Figura 3: Padrão de reflexão complexo de um Airbus A320 dependendo do ângulo de aspecto.
Retorno de descontinuidade de cavidade e curvatura
A maioria das aeronaves tem slots ou lacunas onde as superfícies de controle (por exemplo, ailerons, estabilizadores, canards, flaps) encontram a estrutura estacionária. Ranhuras, lacunas e até cabeças de rebites podem refletir a energia de volta ao radar de iluminação. Para minimizar este tipo de retorno, as aeronaves stealth modernas utilizam superfícies extremamente lisas, evitando descontinuidades e recorrendo a compostos dielétricos e selantes específicos para preencher lacunas e fendas e tratar aquelas porções da pele externa onde uma imperfeição poderia resultar em um ponto quente de dispersão. Nas aberturas, por exemplo, as entradas do motor ou as janelas do cockpit, fortes sinais de eco podem ser gerados novamente por múltiplas reflexões. Por esta razão, as superfícies de vidro do dossel do cockpit de aeronaves militares são revestidas com uma fina camada de metal.
Nem todos esses mecanismos aparecem nos recursos de seleção de alvo simples e complexo, mas todas essas fontes de eco se sobrepõem com vários graus de mudança de fase. Em algumas direções, todas as fontes de dispersão podem adicionar em fase e resultar em um grande RCS. Em outras direções, algumas fontes podem cancelar outras fontes resultando em um RCS muito baixo. Em suma, eles formam um padrão de reflexão complexo dependendo do ângulo de aspecto. O RCS pode, portanto, flutuar em mais de 30 dB, o que é perceptível como uma perda de flutuação.
Fontes:
- Eugene F. Knott, “Radar observables,” in Tactical Missile Aerodynamics: General Topics, Vol. 141, M. J. Hemsch, ed., Washington, DC: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1992, Chap. 4.
- Eugene F. Knott, “Radar Cross Section,” in M. Skolnik: “Radar Handbook”, Third Edition, McGraw-Hill Education, 2008, ISBN 9780071485470, page 14.2f