KR101944959B1 - Stealth structure manufactured using electromagnetic wave absorber - Google Patents

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이원준
백상민
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국방과학연구소
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Abstract

A stealth structure manufactured using an electromagnetic wave absorber comprises: a front layer transmitting electromagnetic waves incident from outside; a wave absorbing layer in a waveguide form with a polygonal cross-section, having walls made of a wave absorbing material causing the loss of the incident electromagnetic waves; and a wave absorbing body comprising a back layer made of a metal material to reflect the electromagnetic waves reached through the waveguide of the wave absorbing layer.

Description

전파흡수체를 이용하여 제작된 스텔스 구조물 {STEALTH STRUCTURE MANUFACTURED USING ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a stealth structure formed using an electromagnetic wave absorber,

전파흡수 성능을 제공하기 위한 전파흡수체를 이용하여 제작된 스텔스 구조물에 관한다.The present invention relates to a stealth structure fabricated using a radio wave absorber for providing radio wave absorption performance.

스텔스 기술은 무기체계의 운용 시 발생할 수 있는 광학 신호, 전자기 신호, 적외선 신호, 진동 신호 등을 흡수시켜, 적의 탐지자산에 포착 또는 노출되지 않도록 하는 기술을 의미한다. 고성능 전자 장비를 이용하여 레이더 탐지 주파수 대역이 다양화되는 미래 전투 체계의 판도 변화에 따라 전자기 스텔스 기술의 중요성 및 광대역 스텔스 성능 구현을 위한 기술 개발이 크게 대두되고 있다.Stealth technology is a technology that absorbs optical signals, electromagnetic signals, infrared signals, and vibration signals that can occur during the operation of a weapon system and prevents it from being captured or exposed to enemy detection assets. The importance of electromagnetic stealth technology and technology for realizing broadband stealth performance have been greatly developed in accordance with the change of domain of future combat system in which radar detection frequency band is diversified using high performance electronic equipment.

일반적으로 무기체계에 저피탐 성능을 부여하기 위한 방법으로는 크게 두 가지 분야로 이루어진다. 첫 번째는 형상설계 기술로, 입사되는 레이다 전자기파를 비위협지역으로 반사시킬 수 있도록 반사각도를 제어하는 방식으로 비행체의 형상을 설계하게 된다. 스텔스 비행체로 알려진 F-117 의 경우, 상당 수준의 공력특성을 포기하면서도 전자기적 입사/반사각 제어를 위한 특이한 형태를 보여준다. 두 번째 방식은 보다 능동적인 방법으로, 입사되는 레이다 전자기파를 흡수하여 반사파를 제거하는 기술을 이용한다. 전자기파 흡수재료(RAM, Radar Absorbing Materials) 등을 기체 외피에 도포하여, 입사되는 전자기파의 반사파를 상쇄시킴으로써 적의 레이다에 탐지될 가능성을 낮춰주게 된다. 도료형태의 소재이므로 적용이 용이한 장점은 있으나, 도장 시에 코팅 두께를 일정하게 유지해야 하는 기술이 필요하며, 기체 외부에 적용되는 소재이므로 운용주기동안 내구성이 높지 않은 단점이 있다. 또한 단층(single layer) 코팅이 일반적이므로 전자기파 흡수대역이 일정 영역으로 한정되는 협대역 전파흡수 특성을 보이며, 금속 산화물 등의 고밀도 소재를 고농도로 포함하기 때문에 낮은 두께에서도 높은 중량밀도를 보이는 단점이 있다.Generally, there are two main ways to give the weapon system a low-fat performance. The first is the shape design technology, which designs the shape of the flying object by controlling the reflection angle so that incident radar electromagnetic waves can be reflected to non-threatening areas. The F-117, known as a stealth aircraft, offers a unique form for electromagnetic incident / reflection angle control, while giving up considerable aerodynamic characteristics. The second method utilizes a technique that removes reflected waves by absorbing incident radar electromagnetic waves in a more active manner. By applying electromagnetic wave absorbing materials (RAM, Radar Absorbing Materials) or the like to the substrate shell, the reflected waves of the incident electromagnetic waves are canceled, thereby lowering the possibility of detection by the enemy radar. Although it is easy to apply because it is a paint type material, it needs a technique to keep the coating thickness constant at the time of coating, and has a disadvantage that it is not durable during the operation period because it is applied to the outside of the gas. In addition, since a single layer coating is generally used, it exhibits a narrow-band electromagnetic wave absorption characteristic in which the electromagnetic wave absorption band is limited to a certain region and has a disadvantage in that it has a high weight density even at a low thickness because it contains a high density material such as a metal oxide .

전파흡수체를 이용하여 제작된 스텔스 구조물을 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.And to provide a stealth structure fabricated using an electromagnetic wave absorber. The technical problem to be solved by this embodiment is not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems can be deduced from the following embodiments.

일 측면에 따른 전파흡수체를 이용하여 제작된 스텔스 구조물은, 외부로부터 입사된 전자기파를 투과시키는 전면층, 상기 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 제작된 벽면들을 구비하는 다각형 단면의 도파관(waveguide) 형태의 전파흡수층, 및 상기 전파흡수층의 도파관을 통과하여 도달한 전자기파를 반사시키기 위한 금속재료로 제작된 배면층을 포함하는 전파흡수체; 및 상기 스텔스 구조물에서 상기 전파흡수체를 지지하는 지지체를 포함하고, 상기 전파흡수체는 상기 전면층, 상기 전파흡수층 및 상기 배면층으로 형성된 샌드위치복합재 유닛들을 격자 형태로 복수 개 배치하여 구현된다.The stealth structure fabricated using the electromagnetic wave absorber according to one aspect includes a waveguide having a polygonal cross section including a front layer transmitting electromagnetic waves incident from the outside and wall surfaces made of a radio wave absorbing material for losing the incident electromagnetic wave, An electromagnetic wave absorber comprising a radio wave absorbing layer in the form of a radio wave absorbing layer and a back surface layer made of a metallic material for reflecting electromagnetic waves that have passed through the wave absorbing layer of the radio wave absorbing layer; And a support for supporting the radio wave absorbent in the stealth structure, wherein the radio wave absorbent is implemented by arranging a plurality of sandwich composite units formed of the front layer, the radio wave absorbing layer and the back layer in a lattice form.

또한, 상기 전파흡수체의 상기 샌드위치복합재 유닛들은 상기 스텔스 구조물의 최외곽형상(OML, outer mold line)에 대응하는 형상을 갖도록 배치된다.Further, the sandwiched composite units of the radio wave absorber are arranged to have a shape corresponding to the outer mold line (OML) of the stealth structure.

또한, 상기 스텔스 구조물은 스텔스 비행체의 날개 구조물을 포함하고, 상기 전파흡수체는 상기 날개 구조물의 리딩에지(leading edge)에 형성된다.Also, the stealth structure includes a wing structure of a stealth vehicle, and the wave absorber is formed on a leading edge of the wing structure.

또한, 상기 샌드위치복합재 유닛들 각각은 상기 입사된 전자기파의 방향에 평행하도록 서로 평행한 배치를 갖는다.Further, each of the sandwich composite material units has an arrangement parallel to each other so as to be parallel to the direction of the incident electromagnetic wave.

또한, 상기 도파관 형태의 상기 전파흡수층은 전기적 저항을 갖는 상기 전파흡수재료의 박막으로 형성된 도파관으로 제작되거나, 또는 다각형 기둥 형상의 폼코어의 내부 벽면을 상기 전파흡수재료로 박막 코팅함으로써 제작된다.Further, the wave absorbing layer of the waveguide type is fabricated as a waveguide formed of a thin film of the electromagnetic wave absorbing material having electrical resistance, or is formed by thinly coating an inner wall surface of a polygonal columnar foam core with the electromagnetic wave absorbing material.

또한, 상기 벽면들을 형성하는 상기 전파흡수재료는 유전체, 자성체 및 도전체 중 적어도 하나의 특성을 갖는 재료이다.Further, the radio wave absorbing material forming the wall surfaces is a material having characteristics of at least one of a dielectric, a magnetic body, and a conductor.

또한, 상기 전파흡수체의 전파흡수 성능은 상기 샌드위치복합재 유닛들 각각의 상기 다각형 단면의 형상, 상기 다각형 단면의 크기, 상기 전파흡수층의 깊이, 상기 전파흡수재료의 특성값 중 적어도 하나에 의존하여 결정된다.Further, the radio wave absorption performance of the radio wave absorbent is determined depending on at least one of the shape of the polygonal cross-section of each of the sandwich composite members, the size of the polygonal cross-section, the depth of the radio wave absorbent layer, and the characteristic value of the radio wave absorbent material .

다른 측면에 따른 스텔스 구조물에 적용된 전파흡수체는, 외부로부터 입사된 전자기파를 투과시키는 전면층; 상기 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 제작된 벽면들을 구비하는 다각형 단면의 도파관(waveguide) 형태의 전파흡수층; 및 상기 전파흡수층의 도파관을 통과하여 도달한 전자기파를 반사시키기 위한 금속재료로 제작된 배면층을 포함하고, 상기 스텔스 구조물에서 상기 전파흡수체는 상기 전면층, 상기 전파흡수층 및 상기 배면층으로 형성된 샌드위치복합재 유닛들을 격자 형태로 복수 개 배치하여 구현된다.The electromagnetic wave absorber applied to the stealth structure according to another aspect includes: a front layer that transmits electromagnetic waves incident from outside; A waveguide-type radio wave absorbing layer of a polygonal cross-section having wall surfaces made of a radio wave absorbing material that loses the incident electromagnetic wave; And a back layer made of a metal material for reflecting electromagnetic waves that have reached through the waveguide of the radio wave absorbing layer, wherein in the stealth structure, the radio wave absorbent is sandwiched between the front layer, the radio wave absorbing layer and the back layer, A plurality of units are arranged in a grid form.

도 1은 일 실시예에 따른 스텔스 구조물에 적용 가능한 전파흡수체 내 하나의 샌드위치복합재 유닛(sandwich composite structure unit)을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 샌드위치복합재 유닛을 복수 개 배치하여 구현된 전파흡수체를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전파흡수체를 이용하여 제작된 스텔스 구조물의 리딩에지(leading edge)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전파흡수체를 이용하여 제작된 스텔스 구조물을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining one sandwich composite structure unit in a radio wave absorber applicable to a stealth structure according to an embodiment.
2 is a view for explaining a radio wave absorber implemented by arranging a plurality of the sandwich composite material units of FIG. 1 according to one embodiment.
3 is a view for explaining a leading edge of a stealth structure fabricated using a radio wave absorber according to an embodiment.
4 is a view for explaining a stealth structure fabricated using a radio wave absorber according to an embodiment.

본 실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. Although the terms used in the present embodiments have been selected in consideration of the functions in the present embodiments, the present invention is not limited thereto and can be changed according to the intention or the precedent of the technician working in the field, have. Also, in certain cases, there may be some terms selected by the applicant at will, in which case the meaning will be described in detail. Therefore, the terms used in these embodiments should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the contents throughout the embodiments.

본 실시예들은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 일부 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 실시예들을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 실시예들의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어들은 단지 실시예들의 설명을 위해 사용된 것으로, 본 실시예들을 한정하려는 의도가 아니다.These embodiments are susceptible to various changes and may take various forms, and some embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. It should be understood, however, that the present embodiments are not intended to be limited to the particular forms disclosed, but include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the embodiments. The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments only and is not intended to limit the embodiments.

본 실시예들에 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 실시예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.The terms used in these embodiments have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong, unless otherwise defined. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the related art and, unless explicitly defined in the present embodiments, are intended to mean either ideal or overly formal It should not be interpreted.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 스텔스 구조물에 적용 가능한 전파흡수체 내 하나의 샌드위치복합재 유닛(sandwich composite structure unit)을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining one sandwich composite structure unit in a radio wave absorber applicable to a stealth structure according to an embodiment.

도 1을 참고하면, 샌드위치복합재 유닛(10)은 도파관(waveguide) 형태의 전파흡수층(100), 전면층(110) 및 배면층(120)으로 형성된다. 비록 도 1에서는 설명의 편의를 위하여, 전면층(110) 및 배면층(120)이 전파흡수층(100)의 도파관과 떨어져 있는 것으로 도시되어 있으나, 실제 샌드위치복합재 유닛(10)에서 전면층(110) 및 배면층(120)은 전파흡수층(100)의 도파관의 양 끝부분에 각각 맞닿아 있도록 배치된다.1, the sandwich composite unit 10 is formed of a wave absorbing layer 100 in the form of a waveguide, a front layer 110, and a back layer 120. Although the front layer 110 and the rear layer 120 are shown as being separated from the waveguide of the radio wave absorbing layer 100 for convenience of explanation in FIG. 1, in the actual sandwich composite unit 10, the front layer 110, And the back layer 120 are disposed so as to abut on both ends of the waveguide of the radio wave absorbing layer 100, respectively.

샌드위치복합재 유닛(10)에서 외부로부터 전자기파가 입사되는 전면(가장 바깥 면)에 배치된 전면층(110)은 샌드위치복합재 유닛(10)이 적용될 스텔스 구조물의 최외곽형상(OML, Outer Mold Line)과 동일하게 하기 위해 저유전손실재료를 얇게 구성하여 커버의 역할을 하도록 구현될 수 있다. 스텔스 구조물의 커버 역할을 하는 전면층(110)은 외부로부터 입사되는 전자기파를 최소한의 손실로 투과할 수 있는 다양한 재료로 제작될 수 있다. 즉, 전면층(110)은 외부로부터 입사된 전자기파를 도파관 형태의 전파흡수층(100) 내로 투과시키는 역할을 한다.The front layer 110 disposed on the front surface (the outermost surface) from which electromagnetic waves are incident from the outside in the sandwich composite unit 10 is formed by the outer mold line (OML) of the stealth structure to which the sandwich composite unit 10 is applied It can be implemented to serve as a cover by constructing a thin low-k material to be the same. The front layer 110 serving as a cover of the stealth structure can be made of various materials capable of transmitting electromagnetic waves incident from the outside with a minimum loss. That is, the front layer 110 serves to transmit electromagnetic waves incident from the outside into the wave absorbing layer 100 of the waveguide type.

샌드위치복합재 유닛(10)에서 전파흡수층(100)은 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 제작된 벽면들을 구비하는 다각형 단면의 도파관 형태의 구조물이다. 외부로부터 입사되는 전자기파는 예를 들어, 적의 탐지자산에 의해 조사된 광학 신호, 전자기 신호, 적외선 신호, 진동 신호 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the sandwich composite unit 10, the radio wave absorbing layer 100 is a waveguide type structure having a polygonal cross section and having wall surfaces made of a radio wave absorbing material that loses incident electromagnetic waves. Electromagnetic waves incident from the outside can be, for example, but are not limited to, an optical signal, an electromagnetic signal, an infrared signal, a vibration signal, etc., irradiated by an enemy detection property.

도파관 형태의 샌드위치복합재 유닛(10)은 전기적 저항을 갖는 전파흡수재료의 박막으로 형성된 도파관으로 제작되거나, 또는 다각형 기둥 형상의 폼코어의 내부 벽면을 전파흡수재료로 박막 코팅함으로써 제작될 수 있다. 여기서, 폼코어는 전자기적으로 공기와 유사한 손실특성을 갖는다. 도파관 형태의 샌드위치복합재 유닛(10)은 세장형(elongate)의 육면체 기둥의 폼코어의 상하좌우 내부 벽면, 추가적으로는 외부 벽면에 전파흡수재료의 박막으로 코팅을 하여 구현될 수 있다.The sandwich composite unit 10 in the form of a waveguide may be fabricated from a waveguide formed of a thin film of electromagnetic wave absorbing material having electrical resistance or by thin coating an inner wall surface of a polygonal columnar foam core with a radio wave absorbing material. Here, the foam core has an electromagnetic-like loss characteristic similar to air. The waveguide-shaped sandwich composite unit 10 can be realized by coating the top, bottom, left and right inner wall surfaces of a foam core of an elongated hexahedral column, and additionally the outer wall surface with a thin film of a radio wave absorbing material.

한편, 도 2에 도시된 도파관은 사각형 단면을 갖는 기둥 형상으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 샌드위치복합재 유닛(10)의 도파관 형태는 오각형 단면, 또는 허니콤(honeycomb)의 단위 셀과 유사한 육각형 단면 등으로도 다양하게 구현될 수 있다. The waveguide shape of the sandwich composite unit 10 is not limited to a pentagonal cross-section, or a hexagonal cross-section similar to a unit cell of a honeycomb, although the waveguide shown in Fig. 2 is shown as a column having a rectangular cross- And the like.

전파흡수층(100)의 도파관의 내부 벽면들을 형성하는 전파흡수재료는 유전체, 자성체 및 도전체 중 적어도 하나의 특성을 갖는 재료일 수 있다. 예시적으로, 전파흡수재료는 고유전율을 갖는 섬유강화복합재료에 해당될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The radio wave absorbing material forming the inner wall surfaces of the wave guide of the radio wave absorbing layer 100 may be a material having characteristics of at least one of a dielectric, a magnetic body and a conductor. Illustratively, the radio wave absorbing material may correspond to, but is not limited to, a fiber reinforced composite material having a high dielectric constant.

전면층(110)을 투과하여 전파흡수층(100) 내로 입사된 전자기파는 도파관 내부의 이동 통로로 유도된다. 전자기파는 도파관의 내부 벽면의 전파흡수재료에 의한 에너지 손실이 발생하게 되고, 최종적으로 전자기파는 전파흡수층(100) 내에서 소실될 수 있다. 이때, 전파흡수층(100)에 의해 달성하고자 하는 전파흡수 성능(전파흡수능)은 샌드위치복합재 유닛(10)의 다각형 단면의 형상, 다각형 단면의 크기, 전파흡수층(100)의 깊이, 전파흡수재료의 특성값 중 적어도 하나에 의존하여 결정될 수 있다.The electromagnetic wave that is transmitted through the front layer 110 and enters the wave absorbing layer 100 is guided to the moving path inside the waveguide. The electromagnetic wave is caused to lose energy by the electromagnetic wave absorbing material on the inner wall surface of the waveguide and ultimately the electromagnetic wave can be lost in the electromagnetic wave absorbing layer 100. At this time, the radio wave absorption performance (radio wave absorption performance) to be achieved by the radio wave absorption layer 100 depends on the shape of the polygonal section of the sandwich composite unit 10, the size of the polygonal section, the depth of the radio wave absorption layer 100, Value of the < / RTI >

샌드위치복합재 유닛(10)의 전파흡수층(100)에 의해 초광대역 전파흡수특성이 구현될 수 있다. 이와 같은 광대역 전파흡수능을 통해 다양한 레이다 주파수에 대응하는 전파흡수특성 또는 저피탐 특성을 유지할 수 있으며, 특정 주파수에 대해서도 협대역 흡수구조에 비하여 낮은 RCS(Radar Cross Section) 특성을 나타낼 수 있다.An ultra-wideband radio wave absorption characteristic can be realized by the radio wave absorbing layer 100 of the sandwich composite unit 10. The broadband radio wave absorbing ability can maintain the radio wave absorption characteristic or the low frequency bending characteristic corresponding to various radar frequencies and can exhibit a low RCS (Radar Cross Section) characteristic at a specific frequency as compared with the narrow band absorption structure.

배면층(120)은 전파흡수층(100)의 도파관을 통과하여 배면층(120)까지 도달한 전자기파를 반사시키기 위한 금속재료로 제작된다. 따라서, 배면층(120)에 도달한 전자기파라 할지라도 금속 재료에 의하여 투과가 차단되어 다시 전파흡수층(100) 내로 반사되므로, 전파흡수층(100) 내로 입사된 전자기파는 대부분 소실 및 흡수될 수 있다.The back layer 120 is made of a metal material for reflecting the electromagnetic wave that has passed through the waveguide of the electromagnetic wave absorbing layer 100 and reaches the back surface layer 120. Therefore, even though the electromagnetic waves reaching the back layer 120 are blocked by the metal material, the electromagnetic wave is reflected back into the electromagnetic wave absorption layer 100, so that electromagnetic waves incident into the electromagnetic wave absorption layer 100 can be mostly lost and absorbed.

도 1의 그래프(15)를 참고하면, 하나의 샌드위치복합재 유닛(10)은 입사파의 2 GHz ~ 18 GHz 범위에서 약 -6 dB 내지 -17 dB의 전파흡수성능을 나타낼 수 있음이 시뮬레이션 결과로 확인되었다.Referring to the graph 15 of FIG. 1, it can be seen that a single sandwich composite unit 10 can exhibit an electromagnetic wave absorption performance of about -6 dB to -17 dB in the range of 2 GHz to 18 GHz of the incident wave. .

도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 샌드위치복합재 유닛을 복수 개 배치하여 구현된 전파흡수체를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a radio wave absorber implemented by arranging a plurality of the sandwich composite material units of FIG. 1 according to one embodiment.

도 2를 참고하면, 앞서 도 1에서 설명된 전면층(110), 전파흡수층(100) 및 배면층(120)으로 형성된 도파관 형태의 샌드위치복합재 유닛(10)이 복수 개가 격자 형태로 배치됨으로써 전파흡수체(20)가 구현될 수 있다.2, a plurality of waveguide sandwich composite material units 10 formed of the front layer 110, the radio wave absorption layer 100, and the rear layer 120 described above with reference to FIG. 1 are arranged in a lattice form, (20) can be implemented.

한편, 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 사각형 단면의 도파관 형태가 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 샌드위치복합재 유닛(10)의 도파관 형태는 오각형 단면, 또는 허니콤(honeycomb)의 단위 셀과 유사한 육각형 단면 등으로도 구현될 수 있고, 나아가서 전파흡수체(20)는 이와 같은 단면 형상의 샌드위치복합재 유닛(10)이 주기적인 패턴으로 복수 개 인접하도록 접합 배치되어 구현될 수 있다.2, the waveguide shape of the rectangular unitary cross-section is not limited thereto, but the waveguide shape of the sandwich composite unit 10 may be a pentagonal cross-section, or a hexagonal cross-section similar to a unit cell of a honeycomb. And furthermore, the wave absorber 20 can be realized by bonding and arranging the sandwich composite material units 10 having the cross-sectional shapes in plural in a periodic pattern.

전파흡수체(20)에서 복합소재로 제작된 복수의 샌드위치복합재 유닛들 샌드위치복합재 유닛(10)의 도파관 배열 구조는 스텔스 구조물을 위한 구조역학적인 경량 고강도 및 고강성 기체구조의 설계에 활용될 수 있다.Multiple Sandwich Composite Units Made of Composite Materials in Electro Magnetic Wave Absorber 20 The waveguide arrangement of the sandwich composite unit 10 can be utilized in the design of structural dynamical lightweight high strength and high rigid airframe structures for stealth structures.

도 2의 그래프(25)에 따르면, 샌드위치복합재 유닛(10)의 도파관이 주기적으로 배열된 전파흡수체(20)는 동일 면적을 갖는 금속 판재의 전파흡수특성과 비교하여 볼 때 입사파의 2.5 GHz ~ 18 GHz 이상 범위에서 입사파의 90% 이상을 흡수하는 우수한 전파흡수특성을 갖게 되며, 이에 따라 결과적으로 레이더 반사면적(RCS)을 효과적으로 감소시킬 수 있다.2, the wave absorber 20 in which the waveguides of the sandwich composite unit 10 are periodically arranged has an incident wave of 2.5 GHz to 20 GHz, as compared with the electromagnetic wave absorption characteristics of the metal plate having the same area, It has an excellent radio wave absorption characteristic that absorbs 90% or more of the incident wave in the range of 18 GHz or more, and as a result, it can effectively reduce the radar reflection area (RCS).

즉, 전파흡수체(20)의 구조는 자유공간을 통해서 입사되는 전자기파가 표면에서 반사되지 않도록 전자기파 진행을 유도하는 도파관을 주기적 배열 형태로 구현되고, 도파관의 내벽에 해당하는 격자 구조물을 전파흡수재료로 제작함으로써 입사된 전자기파가 도파관을 진행해 나가면서 전자기적 파장 에너지를 소산시킬 수 있도록 구현된다.That is, the wave absorber 20 has a structure in which waveguides for guiding electromagnetic wave propagation are arranged in a periodic arrangement so that electromagnetic waves incident through the free space are not reflected from the surface, and a lattice structure corresponding to the inner wall of the waveguide is formed as a radio wave absorbing material So that the electromagnetic wave incident on the waveguide can be dissipated while traveling through the waveguide.

전파흡수체(20)의 각각의 샌드위치복합재 유닛(10)을 저밀도의 격자 구조로 제작함으로써 전파흡수체(20)는 스텔스 구조물 내의 경량화된 고강도 및 고강성 구조로 구현될 수 있으며, 이를 통해서 저피탐 특성이 요구되는 스텔스 비행체용 경량 기체 구조물로 적용되어 입사 전자기파의 흡수 특성을 갖는 스텔스 성능이 제공될 수 있다. By fabricating each sandwich composite unit 10 of the radio wave absorber 20 in a low density lattice structure, the radio wave absorber 20 can be realized in a light weighted high strength and high rigidity structure in the stealth structure, It can be applied to a required lightweight airframe structure for a stealth vehicle to provide stealth capability with absorption characteristics of incident electromagnetic waves.

도 3은 일 실시예에 따른 전파흡수체를 이용하여 제작된 스텔스 구조물의 리딩에지(leading edge)를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a leading edge of a stealth structure fabricated using a radio wave absorber according to an embodiment.

도 3을 참고하면, 스텔스 구조물(300)은 예를 들어 스텔스 비행체의 날개 구조물에 해당할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 스텔스 구조물(300)은 스텔스 비행체의 어느 외부 구조물에도 해당할 수 있다. 전파흡수체의 샌드위치복합재 유닛들은 스텔스 구조물(300)의 최외곽형상(OML, outer mold line)에 대응하는 형상을 갖도록 배치될 수 있고, 여기서, 최외곽형상은 이 샤프 에지(sharp edge)에 해당하거나 또는 라운드 형태의 완만한 곡선 형상일 수도 있다. 예를 들어, 전파흡수체는 날개 구조물의 리딩에지에 형성될 수 있다. 스텔스 비행체의 리딩에지는 전자기파를 반사시키는 수직면 혹은 수직에 등가하는 곡면으로 제작될 수 있으며, 이때 샤프 에지는 입사된 전자기파의 일부를 비위협 지역으로 반사시키는 역할을 할 수 있다.Referring to FIG. 3, the stealth structure 300 may correspond to, for example, a wing structure of a stealth vehicle, but the present invention is not limited thereto. The stealth structure 300 may correspond to any external structure of a stealth vehicle. The sandwiched composite units of the radio wave absorber may be arranged to have a shape corresponding to the outer mold line (OML) of the stealth structure 300, wherein the outermost shape corresponds to this sharp edge Or a gently curved shape in a round shape. For example, a radio wave absorber may be formed on the leading edge of the wing structure. The leading edge of a stealth flight object can be fabricated as a vertical surface that reflects electromagnetic waves or a curved surface equivalent to a vertical surface, where the sharp edges can reflect some of the incident electromagnetic waves to non-threatening areas.

리딩에지의 전면(310)에는 도 1의 샌드위치복합재 유닛(10)의 전면층(110)이 스텔스 구조물(300)의 최외곽에 배치되고, 외부로부터 입사된 전자기파를 샌드위치복합재 유닛(10)의 전파흡수층(100)의 도파관 내로 투과시킨다.The front layer 110 of the sandwich composite unit 10 of Figure 1 is disposed at the outermost of the stealth structure 300 and the electromagnetic wave incident from the outside is propagated through the propagation of the sandwich composite unit 10. [ Into the waveguide of the absorbing layer (100).

리딩에지의 측면(320)을 살펴보면, 샌드위치복합재 유닛(10)의 배면층(110)의 뒷부분은, 전파흡수체를 지지하기 위한 스텔스 구조물(300)의 지지체에 접합될 수 있다.Looking at the side 320 of the leading edge, the back of the back layer 110 of the sandwich composite unit 10 may be joined to the support of the stealth structure 300 to support the radio wave absorber.

도 3에서는 리딩에지의 형상이 뾰족한 형태로 제작된 경우가 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 스텔스 구조물(300)의 리딩에지는 곡면 형태로 제작되거나 또는 첨점을 갖는 곡면 형태 등의 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 이와 같은 경우들이라 할지라도, 전파흡수체는 스텔스 구조물(300)의 다양한 최외곽형상을 형성할 수 있도록 복수의 샌드위치복합재 유닛들은 최외곽형상에 대응하는 배열들로 적절하게 배치될 수 있다. 이때, 샌드위치복합재 유닛들의 도파관 배열 방향은 입사된 전자기파에 평행할 수 있다. 3, the leading edge of the stealth structure 300 is formed in a curved shape or a curved shape having a tapered shape. . Even in such cases, the plurality of sandwich composite units may be appropriately disposed in arrays corresponding to the outermost shape so that the radio wave absorber can form various outermost shapes of the stealth structure 300. At this time, the waveguide arrangement direction of the sandwich composite units may be parallel to the incident electromagnetic wave.

본 실시예에 따른 도파관형 전파흡수체가 적용된 스텔스 구조물(300)의 리딩에지 구조물과 이와 동일한 형태의 금속재 리딩에지 구조물 간의 RCS 변화량을 비교하여 보면, 동일 형태와 크기의 리딩에지 구조라 할지라도, 금속재로 구성된 리딩에지는 전방 RCS가 -16 ~ -20 dBsm 수준이고, 도파관형 전파흡수체가 적용된 리딩에지는 전방 RCS가 -36 dBsm 이하 수준으로 감소될 수 있다는 점이 시뮬레이션 결과로 획득될 수 있다. 따라서, 이를 적용하여 스텔스 비행체의 날개 구조물과 같은 대형 구조물을 도파관형 전파흡수체를 적용하여 제작할 경우 저피탐 특성이 획기적으로 향상될 수 있다.Comparing the RCS variation between the leading edge structure of the stealth structure 300 to which the waveguide type radio wave absorber according to the present embodiment is applied and the same type of metal leading edge structure, even if the leading edge structure has the same shape and size, Simulation results show that the forward RCS of the constructed leading edge is in the range of -16 ~ -20 dBsm, and the forward RCS of the leading edge applied with the waveguide type radio wave absorber can be reduced to a level below -36 dBsm. Therefore, when a waveguide type electromagnetic wave absorber is applied to a large structure such as a wing structure of a stealth air vehicle by applying this, it is possible to drastically improve the low frequency bending characteristic.

도 4는 일 실시예에 따른 전파흡수체를 이용하여 제작된 스텔스 구조물을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a stealth structure fabricated using a radio wave absorber according to an embodiment.

도 4를 참고하면, 스텔스 구조물(400)은 리딩에지에서 다수의 샌드위치복합재 유닛들(410) 각각이 입사된 전자기파(401)의 방향에 평행하도록 서로 평행한 배치를 갖는 형태로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 4, the stealth structure 400 may be implemented in a configuration in which each of the plurality of sandwich composite members 410 at the leading edge has a parallel arrangement parallel to the direction of the incident electromagnetic wave 401.

샌드위치복합재 유닛들(410)의 전면층(420)에서는 입사된 전자기파(401)를 투과시키고, 배면층(430)은 전자기파를 차단하고 전자기파를 다시 도파관 내로 반사시키기 위한 금속재로 제작될 수 있다. 배면층(430)은 스텔스 구조물(300)의 지지체(450)에 맞닿도록 접합된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 샌드위치복합재 유닛들(410)의 배치 방향이 전자기파의 입사방향과 일치되도록 배열된다면, 입사된 전자기파는 샌드위치복합재 유닛들(410)에 평행하게 입사될 것이므로, Salisbury 타입의 전파흡수체 구조에게 발생되는 전자기파의 난반사 또는 산란 현상을 방지할 수 있게 된다.The front layer 420 of the sandwich composite units 410 may transmit the incident electromagnetic waves 401 and the back layer 430 may be made of a metal material to block the electromagnetic waves and reflect the electromagnetic waves back into the waveguides. The backing layer 430 is bonded to abut the support 450 of the stealth structure 300. 4, if the arrangement direction of the sandwich composite members 410 is arranged to coincide with the incident direction of the electromagnetic waves, the incident electromagnetic waves will be incident in parallel to the sandwich composite members 410, It is possible to prevent irregular reflection or scattering phenomenon of the electromagnetic wave generated in the electromagnetic wave absorber structure.

결국, 본 실시예에 따른 전파흡수체가 적용된 스텔스 구조물은 다양한 전파입사각을 갖는 3차원 구조물에 해당되기 때문에, 협대역 흡수구조의 전파흡수특성이 전자기파의 입사각에 따라 변동되어 저피탐 성능이 저하되는 것에 반하여, 입사각에 무관하게 전파흡수능을 발현하는 광대역 흡수구조를 달성할 수 있고 우수한 저피탐 성능을 유지할 수 있다. As a result, since the stealth structure to which the microwave absorber according to the present embodiment is applied corresponds to a three-dimensional structure having various incident angles of incidence, the electromagnetic wave absorption characteristics of the narrow band absorption structure vary with the incidence angle of electromagnetic waves, On the other hand, it is possible to achieve a broadband absorption structure that exhibits radio wave absorption ability irrespective of the incident angle, and maintains a good low-pitched performance.

한편, 본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the disclosed methods should be considered from an illustrative point of view, not from a restrictive point of view. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (8)

외부로부터 입사된 전자기파를 투과시키는 전면층, 상기 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 제작된 벽면들을 구비하는 다각형 단면의 도파관(waveguide) 형태의 전파흡수층, 및 상기 전파흡수층의 도파관을 통과하여 도달한 전자기파를 반사시키기 위한 금속재료로 제작된 배면층을 포함하는 전파흡수체; 및
스텔스 비행체의 구조물에서 상기 전파흡수체를 지지하는 지지체를 포함하고,
상기 전파흡수체는 상기 전면층, 상기 전파흡수층 및 상기 배면층으로 형성된 샌드위치복합재 유닛들을 격자 형태로 복수 개 배치하여 구현되는, 전파흡수체를 이용하여 제작되고,
상기 도파관 형태의 상기 전파흡수층은 전기적 저항의 특성을 갖는 상기 전파흡수재료의 박막으로 상기 도파관의 내부의 상기 벽면이 박막 코팅됨으로써 제작되는, 스텔스 비행체의 구조물.A waveguide-type radio wave absorbing layer having a polygonal cross-sectional surface including wall surfaces made of a radio wave absorbing material that loses the incident electromagnetic waves, and a radio wave absorbing layer in the form of a waveguide, A radio wave absorber including a back layer made of a metal material for reflecting an electromagnetic wave; And
And a support for supporting the radio wave absorbing body in a structure of a stealth vehicle,
Wherein the radio wave absorbent is formed by arranging a plurality of sandwich composite units formed of the front layer, the radio wave absorbing layer and the rear layer in a lattice form, using a radio wave absorber,
Wherein the wave absorbing layer of the waveguide type is fabricated by thin-coating the wall surface inside the waveguide with a thin film of the radio wave absorbing material having electrical resistance characteristics. 제 1 항에 있어서,
상기 전파흡수체의 상기 샌드위치복합재 유닛들은
상기 스텔스 비행체의 구조물의 최외곽형상(OML, outer mold line)에 대응하는 형상을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는, 스텔스 비행체의 구조물.The method according to claim 1,
The sandwiched composite units of the radio wave absorber
(OML) of the structure of the stealth vehicle, and a shape corresponding to an outer mold line (OML) of the structure of the stealth air vehicle. 제 2 항에 있어서,
상기 스텔스 비행체의 구조물은 스텔스 비행체의 날개 구조물을 포함하고,
상기 전파흡수체는 상기 날개 구조물의 리딩에지(leading edge)에 형성된 것을 특징으로 하는, 스텔스 비행체의 구조물.3. The method of claim 2,
The structure of the stealth vehicle includes a wing structure of a stealth vehicle,
Wherein the radio wave absorber is formed on a leading edge of the vane structure. 제 1 항에 있어서,
상기 샌드위치복합재 유닛들 각각은
상기 입사된 전자기파의 방향에 평행하도록 서로 평행한 배치를 갖는 것을 특징으로 하는, 스텔스 비행체의 구조물.The method according to claim 1,
Each of the sandwich composite units
Wherein the structure of the structure is parallel to each other so as to be parallel to the direction of the incident electromagnetic wave. 제 1 항에 있어서,
상기 도파관 형태의 상기 전파흡수층은
다각형 기둥 형상의 폼코어의 내부 벽면을 상기 전파흡수재료로 박막 코팅함으로써 제작된 것을 특징으로 하는, 스텔스 비행체의 구조물.The method according to claim 1,
The waveguide type radio wave absorbing layer
Wherein the inner wall surface of the foam core in the form of a polygonal column is thin-coated with the electromagnetic wave absorbing material. 제 1 항에 있어서,
상기 벽면들을 형성하는 상기 전파흡수재료는
유전체, 자성체 및 도전체 중 적어도 하나의 특성을 갖는 재료인 것을 특징으로 하는, 스텔스 비행체의 구조물.The method according to claim 1,
The radio wave absorbing material forming the wall surfaces
Wherein the material is a material having at least one of characteristics of a dielectric, a magnetic body, and a conductor. 제 1 항에 있어서,
상기 전파흡수체의 전파흡수 성능은
상기 샌드위치복합재 유닛들 각각의 상기 다각형 단면의 형상, 상기 다각형 단면의 크기, 상기 전파흡수층의 깊이, 상기 전파흡수재료의 특성값 중 적어도 하나에 의존하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 스텔스 비행체의 구조물.The method according to claim 1,
The radio wave absorption performance of the radio wave absorbent is
The shape of the polygonal cross-section of each of the sandwich composite units, the size of the polygonal cross-section, the depth of the radio wave absorbing layer, and the characteristic value of the radio wave absorbing material. 스텔스 비행체의 구조물에 적용된 전파흡수체에 있어서,
외부로부터 입사된 전자기파를 투과시키는 전면층;
상기 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 제작된 벽면들을 구비하는 다각형 단면의 도파관(waveguide) 형태의 전파흡수층; 및
상기 전파흡수층의 도파관을 통과하여 도달한 전자기파를 반사시키기 위한 금속재료로 제작된 배면층을 포함하고,
상기 스텔스 비행체의 구조물에서 상기 전파흡수체는 상기 전면층, 상기 전파흡수층 및 상기 배면층으로 형성된 샌드위치복합재 유닛들을 격자 형태로 복수 개 배치하여 구현되고,
상기 도파관 형태의 상기 전파흡수층은 전기적 저항의 특성을 갖는 상기 전파흡수재료의 박막으로 상기 도파관의 내부의 상기 벽면이 박막 코팅됨으로써 제작되는, 전파흡수체.In a radio wave absorber applied to a structure of a stealth vehicle,
A front layer for transmitting electromagnetic waves incident from the outside;
A waveguide-type radio wave absorbing layer of a polygonal cross-section having wall surfaces made of a radio wave absorbing material that loses the incident electromagnetic wave; And
And a back layer made of a metal material for reflecting the electromagnetic wave that has reached through the waveguide of the radio wave absorbing layer,
Wherein the wave absorber is implemented by arranging a plurality of sandwich composite units formed of the front layer, the radio wave absorbing layer and the rear layer in a lattice form in the structure of the stealth vehicle,
Wherein the radio wave absorbing layer of the waveguide type is fabricated by thin-coating the wall surface inside the wave guide with a thin film of the radio wave absorbing material having electrical resistance characteristics.
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