Trung Quốc tìm ra cách nâng cấp máy bay tàng hình nhờ một kỹ thuật từ thời nhà Hán

Giáo sư Jiang Qian, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết vật liệu này là sự kết hợp giữa nghệ thuật dệt cổ đại và công nghệ điện từ hiện đại.

Một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc tuyên bố đã tìm ra cách giải quyết vấn đề suy giảm lớp phủ tàng hình trên máy bay bằng phương pháp dệt lụa cổ đại mang tên “jacquard weaving”. Kỹ thuật dệt này có thể giúp khắc phục các vấn đề tồn tại lâu dài liên quan đến lớp phủ hấp thụ radar, đặc biệt là trong điều kiện môi trường khắc nghiệt như sa mạc hoặc vùng có độ ẩm cao.

Theo nghiên cứu của nhóm, các máy bay chiến đấu tàng hình như F-22 gặp tình trạng lớp phủ radar hấp thụ (RAM) bị bong tróc theo thời gian. Các lớp phủ này thường được tạo thành từ các vật liệu đặc biệt có khả năng phản xạ hoặc hấp thụ sóng radar, nhưng chúng có thể bị hư hại do tác động của môi trường hoặc ma sát vật lý, đặc biệt là khi bay với tốc độ cao trong điều kiện khắc nghiệt như bão cát sa mạc.

Hậu quả là đội ngũ bảo trì mặt đất phải thường xuyên sơn lại lớp phủ tàng hình mỗi ba tuần một lần, gây tốn kém cả về thời gian lẫn chi phí. Mỗi lần bay của một chiếc F-22 có thể tiêu tốn khoảng 60.000 USD, và việc bảo trì lớp phủ RAM chỉ càng làm tăng chi phí vận hành.

Giải pháp từ công nghệ dệt lụa cổ đại

Trong môi trường có độ ẩm cao, như vùng nhiệt đới hoặc ven biển, hơi nước có thể ảnh hưởng đến khả năng kết dính của lớp phủ RAM, khiến hiệu quả tàng hình bị suy giảm. Các kỹ sư từ Mỹ và Trung Quốc từ lâu đã tìm kiếm một giải pháp mang tính kết cấu thay vì chỉ dựa vào sơn phủ.

Nhóm nghiên cứu Trung Quốc cho rằng lời giải có thể nằm ở loại vải tổng hợp hai lớp lấy cảm hứng từ khung cửi jacquard thời nhà Hán, một công nghệ dệt có từ thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên.

Một nhà sử học khoa học tại Bắc Kinh cho biết, những khung dệt thời Hán không chỉ phục vụ mục đích xa xỉ, mà còn hoạt động như những chiếc máy tính nhị phân sơ khai, lưu trữ các mẫu dệt trong bộ nhớ vật lý. Theo ông, các kỹ sư quân sự ngày nay dường như đang hồi sinh trí tuệ của tổ tiên.

Các nhà khảo cổ đã tìm thấy dấu vết kỹ thuật jacquard từ thời nhà Thương (1600 - 1046 TCN), nơi các thợ thủ công đã dệt các họa tiết hình học bằng hệ thống thủ công “multi-heddle”. Công nghệ này sau đó đã phát triển thành máy jacquard phức tạp với hơn 120 thanh gạt, được bảo tồn trong một chiếc máy dệt cổ phát hiện tại Lăng mộ Laoguanshan, Thành Đô.

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng khi tích hợp sợi dẫn điện vào cấu trúc jacquard hai mặt dệt kim, vật liệu RAM mới có thể hấp thụ tới 90,6% sóng radar trong dải tần từ 8-26GHz, vượt trội hơn hẳn so với các lớp phủ truyền thống.

Giáo sư Jiang Qian, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết vật liệu này là sự kết hợp giữa nghệ thuật dệt cổ đại và công nghệ điện từ hiện đại.

Bằng cách sử dụng kỹ thuật tương tự, nhóm của Jiang đã khắc trực tiếp các hình học hấp thụ radar vào kết cấu của vải RAM. Lớp nền được làm từ sợi thạch anh tạo độ bền điện môi, trong khi sợi thép không gỉ được sử dụng để tạo ra các mạch cộng hưởng, giúp chuyển đổi năng lượng sóng radar thành nhiệt và tiêu tán đi.

Các nhà nghiên cứu cho biết, mỗi sợi dẫn điện đều được bố trí một cách cẩn thận để hướng và bẫy sóng radar, giống như cách các nghệ nhân thời xưa sắp xếp từng sợi tơ lụa để dệt hình rồng hoặc mây trên vải.

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã cho thấy những đột phá về cơ học. Vật liệu tổng hợp mới có thể chịu được ứng suất kéo lên đến 93,5 megapascal theo phương dọc, mạnh hơn gấp 10 lần so với lớp phủ truyền thống.

Độ bền này xuất phát từ cấu trúc dị hướng (anisotropic) của lớp dệt, nơi các sợi chịu lực được sắp xếp theo hướng chịu tải của máy bay, tương tự như cách những tấm lụa thời Hán có kết cấu chịu lực theo trục chính.