Phát triển vật liệu hấp thụ sóng điện từ

Máy bay F-117. Ảnh tư liệu.

Công nghệ vật liệu mới trên thế giới hiện nay đang phát triển mạnh mẽ, trở thành nền tảng cho các ngành công nghiệp và kinh tế. Trong lĩnh vực quân sự, những tiến bộ công nghệ vật liệu mới đang được ứng dụng sâu rộng, tạo ra các loại vũ khí trang bị kĩ thuật có tính năng ưu việt, nhất là khả năng “tàng hình”, làm vô hiệu hóa các phương tiện trinh sát, phát hiện mục tiêu của đối phương. Để che giấu mục tiêu, tạo cho vũ khí, phương tiện quân sự có tính năng “tàng hình”, một trong những biện pháp cơ bản mà quân đội các nước thực hiện là nghiên cứu phát triển vật liệu hấp thụ sóng điện từ.

Các phương tiện bay là những vũ khí, khí tài đầu tiên ứng dụng vật liệu hấp thụ sóng điện từ và qua thực tế hoạt động đã mang lại hiệu suất chiến đấu rất cao. Máy bay chế tạo bằng các loại vật liệu hoặc sơn phủ bằng vật liệu hấp thụ sóng điện từ đã làm giảm tối đa sóng phản xạ ra-đa, làm “mù mắt” các phương tiện trinh sát ứng dụng nguyên lí bức xạ điện từ. Vật liệu hấp thụ sóng điện từ, mà ban đầu là vật liệu hấp thụ sóng ra-đa (RAM) được các nhà khoa học Mỹ phát triển từ thập niên 1950. Vật liệu này hoạt động theo nguyên lí hấp thụ cộng hưởng dải sóng phản xạ và trung hòa tần số để triệt tiêu tần số của tia ra-đa. Bản chất của biện pháp là sử dụng vật liệu được chế tạo từ hợp kim nhôm và ti-tan theo một công nghệ đặc biệt ở nhiệt độ -2750F, làm cho chúng có hằng số điện môi thay đổi theo tần số, dùng để bọc thân, cánh máy bay. Khi bị tia ra-đa chiếu vào, nó sẽ tạo ra tần số phát thứ cấp khác với tần số của tia ra-đa, do đó triệt tiêu tần số của tia ra-đa. Mỹ đã ứng dụng vật liệu RAM lên máy bay chiến đấu hiện đại F-117 với việc bao phủ lớp vật liệu hấp thụ ra-đa ở mặt cánh và thân. Cửa khoang vũ khí và cửa hạ cánh chế tạo bằng vật liệu composite, kết hợp sơn phủ để chống bị phát hiện bằng khí tài quang học. Trong chương trình cải tiến máy bay F-117, các tấm phủ vật liệu RAM được thay thế bằng cách phun chất hấp thụ ra-đa trong quá trình sản xuất máy bay. Hiện nay, máy bay F-117 có 7 cấu hình vật liệu hấp thụ ra-đa khác nhau, trong đó có tới 75% cấu hình khung máy bay được phủ vật liệu hấp thụ ra-đa.

Các loại máy bay chiến đấu và trinh sát hiện đại của không quân Mỹ ứng dụng ngày càng nhiều các kĩ thuật “tàng hình” khác nhau, song sử dụng vật liệu hấp thụ sóng điện từ vẫn là chủ yếu. Máy bay ném bom B-2, ngoài việc thiết kế hình dáng ngoài đặc biệt, còn dùng vật liệu hấp thụ sóng điện từ làm cho sóng ra-đa dò tìm của đối phương bị trượt đi hoặc bị hấp thụ, giảm nhỏ được sóng phản xạ của máy bay, khiến cho hình ảnh của nó phản xạ trên màn hình ra-đa rất yếu hoặc gần như không có, ra-đa phòng không của đối phương không phát hiện được. Trên bề mặt máy bay B-2 được sơn vật liệu hấp thụ sóng ra-đa làm tăng khả năng “tàng hình” của máy bay. Máy bay cường kích F-22 sử dụng một loại sơn hấp thụ sóng ra-đa mới Iron Ball. Đây là loại sơn sử dụng vật liệu từ tính ferro-magnetic để hút tín hiệu xung quanh nó cho tới khi tín hiệu bị triệt tiêu hết. Mỹ đang triển khai nâng cấp, cải tiến nhằm nâng cao khả năng tàng hình cho các loại máy bay tiêm kích thông thường, như việc áp dụng vật liệu hấp thụ sóng điện từ có tính chống ăn mòn cao lên máy bay F/A-18 E/F đã tạo ra một bước đột phá trong công nghệ tàng hình.

Viện nghiên cứu thiết bị kĩ thuật hàng không của Nga (ITAE) đã nghiên cứu phát triển thành công vật liệu hấp thụ sóng ra-đa có tính năng cao để phủ bề mặt máy bay chiến đấu hiện đại Su-35. Lớp vật liệu hấp thụ sóng điện từ có độ dày khoảng 0,7mm và 1,4mm phủ lên bề mặt của đường ống dẫn khí và một lớp dày 0,5mm phủ bề mặt phía trước của máy nén áp suất, làm giảm gần một nửa tiết diện phản xạ ra-đa (RCS) của các cửa khí. Máy bay Su-35 cải tiến cũng sử dụng nắp buồng lái có đặc tính phản xạ sóng ra-đa. Viện ITAE còn nghiên cứu phát triển quy trình công nghệ kết tủa plasma để phủ các lớp vật liệu kim loại và polyme, tạo thành một lớp phủ bền vững để ngăn cản sóng vô tuyến và nhiệt của tia nắng mặt trời lọt vào trong buồng lái.

Vật liệu hấp thụ sóng điện từ được quân đội các nước mở rộng ứng dụng để chế tạo, ngụy trang cho các loại vũ khí, phương tiện chiến đấu lục quân, hải quân… Đối với xe tăng, đã áp dụng vật liệu composite để giảm bức xạ điện từ; sử dụng vật liệu hấp thụ chiều sâu để gia tăng sức hấp thụ sóng điện từ của ra-đa. Quân đội Đức đã ứng dụng loại vật liệu hấp thụ sóng ra-đa tiên tiến để sơn ngụy trang cho các loại xe tăng chiến đấu chủ lực hiện đại. Vật liệu hấp thụ sóng điện từ đã được ứng dụng để phát triển các tấm lưới ngụy trang tiên tiến để bảo vệ xe tăng và các mục tiêu quan trọng, như lưới ngụy trang cơ động Barracuda  do hãng Xa-áp (Thụy Điển) phát triển. Các lưới ngụy trang có khả năng hấp thụ sóng điện từ, làm giảm dấu hiệu ra-đa của các xe chiến đấu tới 90%. Đối với tàu hải quân, vật liệu hấp thụ sóng điện từ đã được Mỹ ứng dụng cho tàu lớp Sea Shadow; Thụy Điển sử dụng cho tàu lớp Smyge và Visby. Mỹ đang triển khai nghiên cứu áp dụng vật liệu hấp thụ sóng điện từ và vật liệu chống ra-đa, giảm thiểu diện tích phản xạ của ra-đa cho các loại tàu sân bay, khiến ra-đa phát hiện tàu sân bay chỉ giống như con tàu thông thường cấp độ vài nghìn tấn. Để khắc phục khó khăn trong việc tàng hình đối với đường băng cất, hạ cánh của tàu sân bay, Mỹ đã thiết kế những tấm chắn ngụy trang kiểu lật ở mép tàu, xây dựng bức tường bao quanh đường băng để đạt được mục đích tàng hình…

NGUYỄN DƯƠNG HÀ