Diseño y aplicación de un sistema de medida polivalente para la realización de ensayos de dispersión electromagnética sobre materiales y recubrimientos

Abstract

En las últimas décadas, el uso de campos electromagnéticos se ha generalizado en multitud de campos científicos y tecnológicos. Así, las plataformas aeronáuticas, tanto civiles como militares los vienen utilizando intensivamente o han sufrido su uso, siendo además pioneras en muchas de sus aplicaciones. En paralelo, los materiales y recubrimientos usados en las citadas plataformas están sufriendo una transformación constante para mejorar sus prestaciones. Por tanto, resultará imprescindible caracterizar el comportamiento de dichos materiales no sólo a nivel mecánico, térmico, etc. sino en relación a los citados campos electromagnéticos. De esta manera, el diseño e implementación de instalaciones y métodos de medida novedosos que mejoren esta caracterización resulta de gran utilidad. Y no sólo eso, sino que una concepción versátil que permita una gran variedad de ensayos en una misma instalación parece el camino a seguir en el escenario económico actual por el consiguiente ahorro de costes. En este ámbito tecnológico destaca sin duda el radar, que detectará todo objeto cuyo eco reflejado llegue a su receptor con una potencia superior a un umbral. Así, la reflectividad de un blanco viene caracterizada por su sección transversal radar o Radar Cross Section (RCS), por lo que su determinación, análisis y control resulta de gran interés, sobre todo en el ámbito militar. Y no sólo para configuración monoestática, ampliamente extendida en los sistemas radar operativos, sino también para configuración biestática, actualmente en auge entre la comunidad científica y militar por su capacidad para detectar los denominados blancos stealth. Por otro lado, un sistema capaz de caracterizar electromagnéticamente materiales de interés comparte muchas características con una instalación de medida de RCS, por lo que cobra todo el sentido diseñar un sistema versátil capaz de realizar no sólo ensayos de RCS, sino de medir la capacidad de un material para absorber la energía electromagnética, estimar su permitividad eléctrica y su permeabilidad magnética o comprobar el efecto de radomos y recubrimientos de antenas sobre su diagrama de radiación. Además, la misma instalación puede ser diseñada para permitir la implementación de medidas en campo cercano (y su posterior transformación a lejano) para antenas y, adicionalmente, la investigación de procedimientos para replicar este tipo de transformaciones en el ámbito de la RCS. Así, esta tesis gira en torno a una instalación de medida singular e innovadora denominada BIstatic ANechoic CHAmber (BIANCHA), concebida, diseñada y construida para posibilitar la realización de todos esos tipos de ensayos, que se incluyen en las líneas de investigación del Laboratorio de Detectabilidad y Guerra Electrónica del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). Dicha instalación ha sido diseñada con un carácter versátil y polivalente, de modo que posibilita la realización sencilla de medidas mono y biestáticas tanto en reflexión como en transmisión, lo que permite implementar todos los tipos de ensayo enumerados. Entre las distintas aplicaciones, la tesis se centra en la investigación y desarrollo de nuevos métodos de medida de parámetros de radiación y dispersión aplicados a la determinación del comportamiento a nivel electromagnético de materiales y recubrimientos no metálicos avanzados usados en el ámbito aeronáutico, mostrándose no sólo la metodología seguida para cada caso concreto sino resultados de medida que demuestran la validez del diseño e implementación de la instalación.