Salisbury screen

[Jack89]

Chi sa qualcosa su questo? ho trovato su wikipedia in inglese ma ne vorrei sapere qualcosa in più..

[Jack89]

pleaseeeeeeeeeeee!! qualcuno mi venga in aiuto!

[-{-Legolas-}-]

Calma Jack! Sangue freddo.

 

Che è sto coso? Non ne ho mai sentito parlare.

[Blue Sky]

Salisbury screen

 

The Salisbury screen is a type of Radar Absorbent Material that consists of three layers (the ground plane - a dielectric of a specific thickness - and a lossy thin surface) the specific thickness of the dielectric is a quarter of the wavelenght that will be absorbed by the material.

The Salisbury screen is maybe the first ever anti-radar (or to be more precise anti-reflective) concept; the so called RAM (radar absorbent material).

It was first described in 1952 and was applied in ship RCS (radar cross section) reduction.

There have been many design refinements over the years, especially because of the increasing interest for stealth planes, but the principles remain the same.

The easiest to understand salisbury screen design consists of a so-called ‘ground plane’ which is the metallic surface that needs to be concealed , a lossless dielectric of a given thickness (a quarter of the wavelength that will be absorbed) and a thin lossy screen.

The principle is this:

1.The incident wave (which we will consider to be made up by parallel beams), is split into two (equal in intensity) waves that have the same wavelength (λ)

2.The first wave is reflected by the exterior surface (the thin lossy screen) while the second beam travels through the dielectric, and it is reflected by the ground plane (which is the most inner layer of the salisbury screen)

3.The reflected waves interfere and cancel each other’s electric fields (radar is an electromagnetic beam-microwave and IR)

To explain the phenomenon, we need to look at the interference theory: two waves that are coherent interact: the two combine to form a single output wave and if their picks coincide the output intensity is the sum of the two intensities. However if the two waves are completely out of phase the two intensities cancel each other out (that only happens when the two waves are offset by λ/2).

The second wave (in step 2.) travels twice (once from and once to the exterior thin lossy screen) the distance equal to λ/4, the distance is therefore 2* λ/4= λ/2 Thus the two waves cancel each other.

Because of the incidence angle,the waves that are canceled do not come from the same exact incident wave, however they are all similar thus they are coherent and interfere.

There are a few disadvantages inherent to this model (some of which have been solved). One would be the fact that salisbury screens work well only for a very narrow portion of the radar spectrum thus making it very vulnerable to multiple radar protected arias. Another problem is the thickness of the screen itself, the radar wavelengths are between 10cm(ten centimeters) and 1mm(one millimeter), thus for a longer wavelength , the thickness gets up to 2,5 centimeters which is quite difficult to cope with (in the aerospace applications), researches are being made for ultra thin salisbury screens involving Sievenpiper HIGP which shows remarkable improvements to the thickness of the screen. (Author: Dragan Valeriu)

 

Salisbury Screen

 

@Jack 89

In questo vecchio topic, ne ha accennato qualcosa anche Gianni, ed eri presente anche tu !

 

Fino al 1980, si potevano reperire molti studi in materia (la vernice HARP messa a punto dal MIT, il Salisbury Screen utilizzato per la soppressione delle onde radio, il DX1 della Plessey utilizzato dai bombardieri Vulcan, i pannelli FOAM, ecc...) e già all'epoca si era arrivati a riduzioni della segnatura radar che abbassavano la distanza di avvistamento al livello del 18 % di quella originaria.

Poi la materia è diventata riservata e negli USA è considerata vitale per la sicurezza nazionale.

Definizione di Gianni estrapolata dal suddetto Topic!

Modificato 27 Maggio 2008 da Blue Sky

[-{-Legolas-}-]

Good boy, very good job!

[Blue Sky]

Good boy, very good job! notworthy1.gif

 

Thanks Sir!

 

Ho trovato anche quest'articolo molto più tecnico tratto dal sito (www.microwaves101.com)

 

Classic absorber design 1: Salisbury screen

Salisbury worked in the MIT RadLab in WWII, and this technique was named after him.

An easy way to use the ohmic loss mechanism is layered absorbers. The Salisbury screen consists of a sheet of resistive material placed /4 over ground. Magnetic loss mechanisms are intrinsically narrow band.

The Salisbury screen is narrowband in frequency and angle.

According to one of our generalities, to get more bandwidth you need to use multiple layers of R-Card separated by dielectric spacers. According to another, the dielectric constant of the spacers controls the maximum bandwidth of the design. The lower the permittivity the larger the bandwidth. But foam and honeycomb spacers give a physically thick sandwich structure. To get a composite skin you can lay up fiberglass and R-card layers and injection mold the whole thing.

[lender]

Dall'arte della Nose Art alla tecnica Stealth; sei veramente multiruolo Blue!

[Jack89]

grazzzzzzzzzzzzzzzzzzzie!

 

ma non ho capito una cosa.. cioè... l'onda (per salisbury viene considerata formata da 2) passa per una parte il salisbury screen, e viene riflessa dal PEC (conduttore elettrico perfetto), mentre una seconda parte viene subio riflessa dall'S.C. e così facendo si crea un fenomeno di interferenza che le annulla?? è giusto?

[ilclod]

grazzzzzzzzzzzzzzzzzzzie!

 

ma non ho capito una cosa.. cioè... l'onda (per salisbury viene considerata formata da 2) passa per una parte il salisbury screen, e viene riflessa dal PEC (conduttore elettrico perfetto), mentre una seconda parte viene subio riflessa dall'S.C. e così facendo si crea un fenomeno di interferenza che le annulla?? è giusto?

 

Più o meno sì. Purtroppo mi ricordo troppo poco di propagazione e linee di trasmissione per poter dare qualche aiuto concreto e preciso. Sorry. Tornerò a studiare... però ci provo lo stesso!

 

Ha senso che si parli di due onde perchè il primo strato è parzialmente riflettente (quindi opportunamente disadattato rispetto all'impedenza caratteristica dell'etere) per cui metà potenza incidente torna indietro, e l'altra passa attraverso il dielettrico e viene riflessa dal conduttore puro. L'interferenza tra le due causa l'annullamento della riflessione.

 

Idealmente, lo schermo Salisbury dovrebbe azzerare una e solo una frequenza, in quanto, alla fine si tratta (con le debite approssimazioni e licenze che spero mi vengano passate) di un singolo circuito risonante con un fattore di merito abbastanza alto. In realtà dovrebbe comunque operare su una banda relativamente stretta.

 

Oddio, qualcuno potrebbe anche pensare di ricoprire diverse parti del velivolo con pezze di spessore lievemente diverso in modo da allargare la banda di assorbimento a qualche scapito dell'attenuazione ma forse è più una fesseria che un argomento serio.

 

Dato che, a priori, potrebbe non essere ben noto quante e quali frequenze vengono usate dai primari di scoperta o di tracking/guida (o, quantomeno, io non lo so, al massimo posso immaginare le bande :-) si è tentato di fare degli strati assorbenti a larga banda, come ad esempio gli Jaumann, che usano più strati di materiale non perfettamente conduttivo (credo resistivo) per "adattare" l'impedenza caratteristica uno strato a quelli adiacenti in modo "soft", fino all'ultimo che è un conduttore puro (quindi si comporterebbe come una linea in cortocircuito). Questo permette di avere una banda teorica (e credo anche pratica) più ampia dello schermo Salisbury.

 

Spero di non aver mischiato i ricordi e di non aver detto fesserie.

[Jack89]

ok grazie, approfondendo ho capito ancor più il discorso!

[Bostik]

wow questa cosa non la sapevo, anche la vernice può far diventare stealth un aereo?? 0.o

[ilclod]

Be', non esageriamo.

Il ragionamento fatto finora vale in termini ideali.

Una parte molto significativa della RCSR (radar cross section reduction) dipende dalla forma dell'aereo.

Ad esempio, un F-117 nudo, anche senza rivestimento RAM, ha comunque una traccia radar parecchio più bassa di un.. che so, F-15 (tanto per parlare di velivoli di dimensioni complessive confrontabili). Questo perché la forma dell'aereo viene studiata apposta (Purpose shaping) per favorire le riflessioni solo "verso direzioni diverse da quella di provenienza". Qualcuno parla più di deflessione che di riflessione...

Dato pero' che le onde radio centimetriche non si comportano come la luce, c'è una certa dispersione (backscatter) anche su delle superfici all'apparenza totalmente riflettenti (o che si immagina come tali). Questo backscatter torna indietro anche verso la direzione di provenienza, e viene attenuato dagli strati RAM (Salisbury, Jaumann, MAGRAM, etc.) ed il risultato finale è il passaggio da, diciamo 5-7mq frontali da progetto iniziale a 0.02-0.03mq frontali.

 

N.B.: a causa della sua forma senza compromessi, l'F-117 è instabile (e ci mancherebbe altro ), per cui non c'è stata altra soluzione che installargli un sistema di controllo di volo digitale (probabilmente "zanzato" ad un F-16 e modificato all'uopo). Avevo letto da qualche parte che diversi prototipi si erano letteralmente piantati nella sabbia quando erano ancora in fase di test, ma non so se e quanto sia vero.

 

Poi, nel corso del tempo, grazie all'aumento delle capacità di calcolo dei computer, sono stati elaborati modelli e metodi matematici più complicati e sofisticati che hanno tentato di ridare una forma "più familiare" ai velivoli a bassa traccia radar (diciamo dal B-2 in poi...). Ovviamente, sempre nel corso del tempo, sono stati sviluppati materiali meglio assorbenti, a banda più larga, etc...

 

Ma questa è un'altra storia...

Modificato 30 Marzo 2009 da ilclod

[Jack89]

esatto.. ci ho fatto la tesina delle superiori sopra per quello che mi serviva il salisbury!

 

comunque si, gli stealth di prima generazione erano gli F117, poi sono entrati quelli di seconda, come il B2, dove non si puntava a far "rimbalzare" l'onda radar da qualche altra parte ma a fornirgli minor superficie utile possibile, inoltre i veivoli venivano ricoprerti di materiali RAM e di strutture RAS (Radar Absorbing Structure), soprattutto nella parte dei motori, che non potevano essere (scusatemi il termine) "arrotondate" come il resto dell'aereo..

[ilclod]

esatto.. ci ho fatto la tesina delle superiori sopra per quello che mi serviva il salisbury!

 

comunque si, gli stealth di prima generazione erano gli F117, poi sono entrati quelli di seconda, come il B2, dove non si puntava a far "rimbalzare" l'onda radar da qualche altra parte ma a fornirgli minor superficie utile possibile, inoltre i veivoli venivano ricoprerti di materiali RAM e di strutture RAS (Radar Absorbing Structure), soprattutto nella parte dei motori, che non potevano essere (scusatemi il termine) "arrotondate" come il resto dell'aereo..

 

Sicuramente il B-2 ha una sezione frontale relativamente ridotta causa la forma stessa, ma comunque del purpose shaping è stato indubbiamente fatto. Guarda ad esempio gli spigoli del bordo d'attacco dell'ala, le prese d'aria, gli ugelli, la "coda di castoro"...

 

Per buttarla giù semplificatissima sul salisbury:

1. Per splittare il segnale incidente il materiale deve avere un'impedenza superficiale 2 volte quella dell'aria (più facile calcolare quella dell'etere che è √(μo/εo)

http://it.wikipedia.org/wiki/Impedenza_car...stica_del_vuoto

2. in base allo spessore dello strato dielettrico ed alla sua costante dielettrica ti ricavi la frequenza di "centro banda".

O, in alternativa, nota la frequenza di centro banda, cambiando la costante dielettrica (che dipende dal materiale che usi) puoi cambiare lo spessore dello strato. Questo perché la velocità di propagazione è in relazione con l'inverso della costante dielettrica assoluta del mezzo di propagazione vp=(1/(ε*μ)).

Tanto a te serve comunque uno strato spesso "un quarto d'onda", indipendentemente dalla velocità di propagazione della stessa in quel mezzo...

 

Spero di aver contribuito positivamente

Modificato 1 Aprile 2009 da ilclod