Matériaux composites en électromagnétisme - Matériaux absorbants radar

Les matériaux absorbants radars (MAR) ont été créés en 1940 à la suite de la mise en place des premiers réseaux de radars. En anglais, ils portent souvent le nom de RAM (Radar Absorbing Materials).

Le MAR idéal ressemblerait à une peinture efficace pour toutes les polarisations sur une grande bande de fréquences et une grande plage d’incidences. Malheureusement, un tel matériau n’existe pas et la probabilité d’en voir apparaître un prochainement est assez faible.

Pratiquement, le type d’absorbant le plus efficace dans une situation donnée est fortement dépendant de plusieurs paramètres (fréquence du radar, forme de l’onde émise, largeur de bande, forme de la cible, etc.).

Les exigences et les propriétés des absorbants sont déterminées par les considérations suivantes :

• fréquence de fonctionnement : l’absorbant peut être réalisé pour une absorption à une seule fréquence ou pour de multiples fréquences discrètes, ou pour une application large bande ;

• incidence de l’onde : l’absorption d’un matériau, surtout s’il est anisotrope, peut dépendre fortement de l’incidence ;

• milieu composite ou homogène : l’absorbant est constitué par un matériau homogène ou par une série de milieux discrets ou à gradient ;

• gamme d’absorption : fonction des pertes de transmission à travers les absorbants ;

• tenue en puissance : gouvernée par les gammes de dissipation thermique des matériaux absorbants et les tensions de claquage dans les éventuels motifs métalliques ;

• considérations géométriques : épaisseur et surface nécessaires pour arriver aux niveaux d’absorption requis ;

• stabilité temporelle : vieillissement des matériaux, en tenant compte de la dégénérescence physique et thermique due à une exposition continue au rayonnement électromagnétique ;

• facilité de fabrication : facilité de fabriquer, de mouler ou de former un absorbant sur un gabarit donné ;

• considérations de poids : poids le plus faible possible pour les applications aéroportées et aéronautiques (3 à 4 kg/m² est une valeur maximale) ou poids élevé ;

• coûts de réalisation, de vente et d’installation du produit les plus réduits possibles ; pour exemple, la grande chambre anéchoïque de Boeing à Seattle qui permet de mesurer un Boeing 747 en entier, a un coût hors matériel électronique qui dépasse 20 M€ (en 2009).

Le but de cet article est de permettre au lecteur d’acquérir ou de préciser des connaissances sur les matériaux absorbants.

Nous allons examiner :

• les divers types d’écrans plans large bande ;

• les structures résonantes ;

• les écrans sélectifs en fréquence ;

• les absorbants composites

• les structures à métamatériaux et à métasurfaces.