¿Cómo funciona el reflector de radar F-22 Raptor?

El tamaño y la forma de los potenciadores F-22 RCS (hasta cierto punto), así como esta fuente, por ejemplo, sugieren que se trata de una lente Luneburg . La lente de Luneburg es un dispositivo que refleja las ondas electromagnéticas de manera muy eficiente hacia la fuente, lo que hace posible que un pequeño dispositivo aparezca como un gran objetivo en un receptor colocado en la misma posición que el transmisor (por ejemplo, un radar).

Según Wikipedia :

Las lentes de Luneburg son normalmente estructuras en capas de capas concéntricas discretas, cada una con un índice de refracción diferente. Estas capas forman un perfil de índice de refracción escalonado que difiere ligeramente de la solución de Luneburg. Este tipo de lente suele emplearse para frecuencias de microondas, especialmente para construir antenas de microondas eficientes y estándares de calibración de radar.

Este sitio elabora más sobre la lente de Luneburg:

La lente de Luneberg es un dispositivo de aumento de radar pasivo que se utiliza para aumentar la reflectividad del radar de un objetivo sin el uso de energía adicional. El reflector de la lente tiene forma de esfera, generalmente compuesto de capas dieléctricas concéntricas. Mediante la selección adecuada de las constantes dieléctricas para cada capa, la energía del radar que incide sobre una de las caras de la lente se enfoca en un punto de la superficie posterior de la lente. La superficie conductora trasera refleja la energía del radar de regreso a la fuente.

Director de Operación:

(1) Básicamente, la lente de Luneberg está hecha de una capa concéntrica de poliestireno con índices de reflexión variables (constantes dieléctricas) de 1 a 2, siendo el índice de refracción más alto la capa más interna.

(2) Un rayo que pasa a través de varias capas concéntricas se doblará hacia la normalidad y luego se enfocará en un punto. Si se coloca un reflector de metal alrededor del punto focal, el rayo se refleja y sigue el mismo camino. Este es el director de Luneberg Lenses

(3) Para tener teóricamente una flexión suave del rayo, se requieren muchas capas concéntricas. En la práctica, se utilizan algunas capas concéntricas.

(4) El aumento de la sección transversal de radar de la lente viene dado por la fórmula ( 4∏3R4/4λ )

El RCS es inversamente proporcional al cuadrado de la longitud de onda y directamente proporcional a la cuarta potencia del radio.

[sic] Nota: la ortografía correcta es Luneburg, después de Rudolph Lüneburg

Para actuar como una lente de Luneburg, el dispositivo no puede estar vacío. Para "doblar" correctamente las ondas entrantes y salientes, la esfera debe tener algún tipo de estructura refractiva interna para que funcione correctamente como un reflector de radar en distancias significativas. Una sola capa esférica cóncava de material reflectante no logrará esto.

Cabe señalar que el potenciador RCS en el F-22 no tiene forma esférica, sino un cilindro con extremos redondeados. El principio de la lente de Luneburg aún podría aplicarse al dispositivo. Y como siempre, teniendo el inter de red como fuente, es totalmente posible que el dispositivo antes mencionado opere con un principio diferente. Los principios operativos de muchos de los sistemas en F-22 no son exactamente públicos por razones obvias ... Siéntase libre de anular esta respuesta si tiene un mejor conocimiento disponible.

Gran parte se debe al hecho de que el F-22 tiene una visibilidad de radar tan baja que no necesita una superficie visible muy grande para aumentar drásticamente su visibilidad.

El número que he visto arrojado para la sección transversal efectiva del radar de un F-22 es 0,0001 metros cuadrados.

Con la sección transversal del radar comenzando tan pequeña, un reflector no tiene que ser muy grande para aumentarla en un gran porcentaje. Una pieza de acero de 2 pulgadas de diámetro (o aluminio u otro material reflectante de radar) sería lo suficientemente grande como para aumentar drásticamente la sección transversal visible del radar.

El problema con eso es que depende mucho del ángulo. Es un poco como si estuviera iluminando una habitación con una luz de flash y tú estuvieras sosteniendo un espejo del tamaño de una mano. Si sostienes el espejo en el ángulo correcto, la luz se refleja hacia mí. Pero si el ángulo es incorrecto, la luz se refleja en alguna otra dirección (así es como los diseños de baja visibilidad obtienen su sección transversal baja para empezar).

Así que considera en cambio sostener una bola de espejos de una discoteca de los 70. Ahora, no importa en qué dirección lo sostengas, tan pronto como dirija mi luz hacia ti, estoy prácticamente garantizado que veré un reflejo. Y si dos o tres personas apuntan luces hacia ti desde diferentes direcciones, todas verán reflejos.

El potenciador RCS es básicamente esa bola de discoteca, pero sintonizado para radar en lugar de luz visible. Ah, y debido a cómo funciona, es más como la mitad de una bola de discoteca en lugar de una entera, por lo que cubre aproximadamente un campo de 180 grados en lugar de 360 ​​grados completos.

Pero el tamaño aún se debe al hecho de que la visibilidad comienza extremadamente baja, por lo que el reflector no necesita ser terriblemente grande para aumentarla mucho. Y después de décadas de trabajo en el radar, no tiene que ser muy grande para que el radar lo detecte fácilmente.