בוחרים את התבנית המתאימה לאנטנות החמקן בעזרת ®COMSOL Multiphysics
קבוצת Altran מובילה עולמית בחדשנות והייטק בתחומי חלל ותעופה, כלי רכב ממונעים, אנרגיה, רכבות, ועוד. הקבוצה עובדת על פרויקט שקשור למחקרים אודות בנייתן ומיקומן של אנטנות וחיזוי של שח”מ (שטח חיתוך מכ”ם). אחד הפיתוחים הגדולים ביותר עליה עובדת הקבוצה בתחום זה הינו ספינות ומטוסים חמקנים אשר יודעים להיעלם מהמכ”ם.
באופן כללי הם מסוגלים לעשות זאת ע”י שילוב של מספר טכנולוגיות, כולל צורת שטח הפנים של המטרה, על מנת להחזיר אנרגיה מהמקור, והשימוש בחומרים שסופגים את אותות הרדאר. עם זאת, על מנת שאנטנה של ספינה או מטוס תתפקד כראוי, היא לא יכולה להיות לגמרי מכוסה – דבר שהופך אותה לאחד הרכיבים היחידים שנותרו שהם בעלי שח”מ גדול, מה שיכול למעשה להרוס את חוסר הנראות הכללית של המערכת לרדאר
השח”מ תלוי בקוטביות ובתדר של הגל החשמלי. כאשר נחשול אלקטרומגנטי שולח אות חשמלי למטרה, זרמים חשמליים יוצרים השראה חשמלית במטרה, וקרינה משנית מהמטרה יוצרת גל מפוזר. השדה המפוזר הזה נשלח באופן חלקי ישירות חזרה למקור הגל החשמלי, וזהו העיקרון עליו פועל מכ”ם. שיא הגל החוזר קשור לשבח האנטנה ולשטח הפנים היעיל שלה. כאן ישנו טוויסט אירוני: מתכנני אנטנות בדרך כלל רוצים למקסם את שבח האנטנה, אך על מנת לצמצם את השח”מ הם חייבים לבצע את ההפך, ספציפית להוריד את השבח.
דרך אחת לעקוף בעיה זו היא להשתמש בשטח פנים סלקטיבי של תדר (FSS). הוא מכיל תבנית של חורים או שטחי פנים על מצע, שלמעשה יוצרים גורם מסנן. בטווח התדר הרצוי, האנטנה מתפקדת רגיל. בתדרים אחרים, ה FSS קולט במקום לפזר, קרינה חשמלית. אנטנות לרוב ממוקמות בתוך כיפה המגנה על אנטנות מכ”ם. אם הכיפה עשויה מ FSS כזה, השח”ם שלה מופחת בצורה משמעותית, פרט לתדרים הפעילים.
תוכנת ®COMSOL Multiphysics הייתה כלי משמעותי ועיקרי במחקרי קבוצת Altran בתחום הזה, כולל בניית גיאומטריות וצורות עבור ה FSS, בחינת העובי, התשתית, השלבים בין כל האלמנטים, קונפיגורציות פיזיקליות ותדרים שיוצרים תהודה, כולם קיבלו מענה מדויק בתוכנת ®COMSOL Multiphysics. ה- FSS מכיל שורה של אובייקטים גיאומטריים, ויכול להיות מאוד גדול מבחינה חשמלית עם שלבים רבים בכל אובייקט, דבר שהופך בניית סימולציה למסורבלת ויקרה במונחי כוח וזמן של מחשב.
למזלה של הקבוצה, ל- ®COMSOL Multiphysics יש פתרון מצוין לבעיה. התוכנה מאפשרת בניית סימולציה של יחידת תא אחת ולכן התהליך צורך הרבה פחות זמן. האפשרות הזו של התוכנה מספקת המשכיות של השדות החשמליים והמגנטיים כך שמתקבלות תוצאות שוות ערך ממש כאילו מבצעים סימולציה על מערך שלם של אובייקטים.
הקבוצה השתמשה ב- ®COMSOL Multiphysics על מנת לחקור את תגובות התדרים במגוון צורות וגדלים, וכיצד הם מופצים על פני השטח. אפשרי גם להכין תרשים מסובך יותר על ידי שימוש בשני מבנים בעלי התנהגויות משלימות. האפשרות לנסות כל מספר של צורות מבליטה מבליטה את יכולותיה של התוכנה בלעזור למשתמשים להיות יעילים יותר במציאת פתרונות.
הסיפור נלקח ממגזין 2013 ®COMSOL