Процесс разработки новых материалов для обеспечения радиолокационной защиты конструкций неразрывно связан с разработкой самой конструкции и с существующими требованиями к её геометрическим, жесткостным, аэродинамическим и др. характеристикам. Необходимо обеспечивать комплексный подход к исследованию потенциальной эффективности применяемых защитных материалов, в условиях эксплуатации разрабатываемых элементов конструкций. Режимы эксплуатации, диапазоны параметров внешней нагрузки, температурных полей, напряженно-деформированное состояние конструкции непосредственно влияют на эффективность и долговечность применяемых радиопоглощающих материалов и покрытий. Разработка современных конструкционных материалов и функциональных материалов для радиопоглощающих покрытий должна быть основана на совокупности теоретических и экспериментальных методов, включающих моделирование свойств исследуемого материала для поиска оптимального состава и параметров микро/нано- структурного строения. Важной проблемой является выявление физических постоянных для исследуемых материалов и композиций, которые определяют связанные эффекты электро- магнитострикции в условиях действия нестационарных температурных полей и напряженно-деформированного состояния конструкции. Для применения в качестве высокоэффективных радиопоглощающих материалов перспективными являются нанокомпозиты с ультрадисперсными и полидисперсными наполнителями, для которых возникают отдельные технологические вопросы по выбору состава, оптимальных объемных содержаний, дисперсности применяемых наполнителей, соотношения их размеров, формы и т.д. Эти проблемы также требуют как экспериментального, так и теоретического исследования как на образцах материалов, так и на модельных малоразмерных образцах элементов констуркций.
Необходимо исследовать электо- и магнито- стрикционные эффекты в связанных процессах взаимодействия полей деформации, полей температур и электромагнитных полей в композитных структурах с полидисперсными наполнителями. В частности, должны быть отработаны методики прогноза свойств и проектирования таких материалов. Должны быть разработаны технологии введения и диспергации ультрадисперсных наполнителей с заданным объемным содержанием для создания новых материалов и покрытий с улучшенными характеристиками радиопоглощения и для модификации существующих конструкционных материалов.
Актуальность разработки новых композиционных радиопоглощающих материалов для реализации «стелс»-технологий обоснована высокими требованиями к современным высокоскоростным летательным аппаратам, создаваемым в России в рамках проектов разработки беспилотных летательных аппаратов. Требуется разрабатывать эффективные технологии снижения заметности летательных аппаратов, позволяющие при этом сохранять высокие аэродинамические характеристики их конструкции. Современные конструкции летательных аппаратов со сниженной заметностью обладают сложно-нелинейной формой и малой высотой конструкции, что приводит, зачастую, к проблеме снижения общей конструкционной жесткости. Для решения этой проблемы применяются технические решения на основе создания трансверсального подкрепления и объемного армирования конструкций. Дополнительным путем для обеспечения эффективной радиолокационной защиты является применение радиопоглощающих покрытий и радиопрозрачных материалов. Применение радиопоглощающих полимерных нанокомпозитных материалов с полидисперсными наполнителями должно позволить повысить характеристики радиолокационной защиты летательных аппартов в широком диапазоне частот и углов падения радиоволн.
Ожидаемыми новыми результатами теоретических исследований должны стать прогноз новых электо- и магнито- стрикционных эффектов в связанных процессах взаимодействия полей деформации, полей температур и электромагнитных полей. Определение спектра параметров, описывающих эти эффекты, формулировка и проведение возможных тестовых испытаний для их определения. Должна быть разработана модель деформирования пластин и пленок для процессов электромагнитоупругости, рассмотрены тестовые задачи, сформулированы технические требования проведения экспериментальных исследований.
На основе сформулированных теоретических моделей должны быть разработаны и экспериментально апробированы технологические рекомендации на получение новых полимерных композитов (нанокомпозитных материалов с полидисперсными наполнителями и наномодифицированных волокнистых композитов) с повышенными характеристиками радиопоглощения, удельной прочности и удельной жесткости.
В настоящее время существует большое разнообразие отечественных и зарубежных технологий создания радиопоглощающих материалов и покрытий на их основе. Для обеспечения эффективного радиопоглощения защитные покрытия выполняются с переменной толщиной, наполняются различными дисперсными и полидисперсными включениями (углеродными, керамическими частицами, полыми микросферами и волокнами и т.д.), обладают градиентной и слоистой структурой с переменными характеристиками диэлектрической и магнитной проницаемостей. Разработаны методики создания материалов и покрытий с произвольным заданным частотным поведением действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости, при сохранении необходимых механических характеристик и аэродинамики защищаемой конструкции, в целом.
Фундаментальной, не реализованной в настоящее время, задачей является проблема моделирования и создания новых радиопоглощающих гибридных композиционных материалов с ультрадисперсными и полидисперсными наполнителями, применение которых должно обеспечить расширение диапазонов частот, эффективно поглощаемых материалом, в том числе, в условиях действия повышенных температур. В частности, должны быть отработаны методики прогноза свойств и рационального проектирования таких материалов в условиях действия связанных электромагнитных и температурных полей. Аналогичные разработки зарубежом проводятся в компаниях Lockheed Martin, Boing, Dapra, BAE Systems и др..
