¿Cómo puede un solo tornillo fuera de lugar aumentar tan masivamente la sección transversal del radar de un avión furtivo?

En este comentario sobre una de las respuestas a una pregunta mía anterior, @CarloFelicione señala cómo incluso las imperfecciones más pequeñas pueden hacer que un avión furtivo sea mucho más visible para el radar:

Un tornillo que no está colocado correctamente en un panel de mantenimiento puede hacer que el avión aparezca como la puerta de un granero en un radar. No es el tamaño, es la reflectividad lo que importa

¿Cómo es posible que un solo tornillo suelto aumente la sección transversal del radar de un avión furtivo de manera tan dramática? ¿Por qué aparece como la puerta de un granero, en lugar de, bueno, como un tornillo?

No es el tornillo sino el borde del panel lo que hace que aumente el RCS.
Estoy bastante seguro de que la fuente original de esta trivia es "Skunk Works: A Personal Memoir of My Years of Lockheed" de Ben R. Rich. Una lectura digna si te interesa la historia de la aviación; ligero en el aspecto técnico pero esclarecedor en la gestión detrás de Have Blue. El comentario sobre los tornillos se trata de una sola prueba en la que el prototipo tenía un RCS extrañamente grande debido a que algunos tornillos no estaban colocados correctamente.

Respuestas (1)

En RCS, el tamaño no importa una vez que te mueves más allá de la escala de la longitud de onda del radar. Por lo tanto, el RCS de un panel con una longitud de canto de 10 cm es (al menos teóricamente) el mismo que el de un panel con cantos de 1 m. El tornillo debe estar tan mal colocado que hará que un panel más grande sobresalga y no tenga contacto eléctrico, con el borde apuntando en la dirección correcta, entonces este aumento masivo en RCS es posible.

Es la discontinuidad eléctrica la que causa el daño, dos láminas de metal en contacto firme parecen una superficie, dos láminas con una ranura porque NO están en contacto firme parecen una antena de RF a una frecuencia donde la longitud de la ranura es un múltiplo de un 1/4 de longitud de onda. Término de búsqueda "radiador de ranura".
Hmm, ¿por qué esto funciona de manera diferente a las longitudes de onda visibles? Si hago brillar la luz sobre un objeto y mido cuánto obtengo, los objetos más grandes generalmente reflejarán más luz, una relación que continúa mucho más allá de la longitud de onda de mi luz. ¿Son los microondas diferentes de alguna manera?
@HenningMakholm Creo que el punto es que gran parte de la sección transversal de radar baja se trata de reflejar la energía entrante lejos de su fuente. Si parte de su avión actúa como una antena, está radiando en todas las direcciones.
@HenningMakholm Eso no es realmente cierto cuando comienzas a tratar con objetos de 100 nanómetros de ancho o más pequeños, donde realmente no "reflejan" la luz sino que la "dispersan". Las características físicas de partículas tan pequeñas pueden marcar una gran diferencia en la forma en que dispersan la luz.
@HenningMakholm Si enciende una luz en una rendija de unos pocos cientos de nanómetros de ancho, obtendrá un retorno atenuado. Imagina que tienes una linterna brillando sobre una encimera blanca y la estás mirando con lentes rojos. Todo el contador aparecerá en rojo. ¿Alguna vez has visto el arcoíris que se forma cuando la luz incide sobre un CD? Imagine que el CD está en el medio de nuestro contador rojo. Las partes rojas del arcoíris que hace el CD serán brillantes y el resto del CD estará muy oscuro, incluso más que el contador. La diferencia es la escala: las ondas de radio son mucho más grandes.
@PhotoScientist: La afirmación en la respuesta es que para escalas mayores que la longitud de onda del radar, los objetos más grandes no reflejan más radiación. No tengo problemas para creer que los objetos pequeños dan un retorno atenuado; Me cuesta creer que los objetos grandes no reflejen más cuanto más grandes son.
Tiene razón al suponer que una superficie más grande refleja más radiación. Pero cuando se habla de sistemas de detección (radar/cámara/ojo), la atenuación es más crítica que el retorno masivo. La clave para detectar un objeto en el cielo (el cielo también devuelve el radar) o un CD en un contador es la diferencia entre el objeto y el fondo. Los sistemas Stealth están cuidadosamente diseñados para "combinarse" con su entorno EM. Devolver incluso una milésima parte más de fotones atenuados que los fotones de fondo hará que un avión sea mucho más detectable. La clave es recordar que, a diferencia de su ojo, los sistemas de radar están altamente filtrados.
@HenningMakholm Tienes razón. Creo que esta respuesta confunde el ancho del haz con la longitud de onda. Vea las figuras 2 y 3 aquí . La pérdida de continuidad causada por un espacio en el panel es un efecto de campo cercano para el cual no existe una analogía directa en la óptica/cuasi-óptica, por lo que no puede usar RCS general o conceptos de difracción para explicarlo.