1939-1945 - La Segunda Guerra Mundial

El Radome

Todos hemos visto alguna vez que, en los navíos, existen una especie de cúpulas circulares situadas generalmente sobre los castillos. Estos dispositivos se denominan en inglés como RADOME, término proveniente de RADAR DOME, que significa cúpula de radar.

La utilidad de éste dispositivo no es otra que la de la protección de la antena (de radar, en caso militar) de las inclemencias del tiempo y de objetos extraños, como excrementos de aves, que pueden perturbar el correcto funcionamiento del radar, e incluso provocar falsos ecos, algo que no es nada deseable cuando estamos buscando objetivos enemigos en terreno desconocido. De todos modos, esto éra más peligroso antes, porque las modernas técnicas de detección por radar actuales saben identificar estos falsos ecos.

Pero en los tiempos de la segunda guerra mundial, cuando incluso una nube de papel de aluminio o una bandada de pájaros era capaz de volver loco al radarista más avezado, el tener una respuesta del radar lo más libre de ruido posible era fundamental, y sigue siendo una buena ventaja en la época actual.

Estos dispositivos deben construirse considerando que dentro llevan un radar que está emitiendo a una determinada frecuencia. En su diseño, debemos tener en cuenta el concepto de longitud de onda.

Principios matemáticos:

La LONGITUD DE ONDA está relacionada con la velocidad de la onda electromagnética en el medio (Up) y de la frecuencia de dicha onda electromagnética (f). Se define la longitud de onda (que llamaremos aquí “Lambda”) como

Lambda=Up/f.

Up, la velocidad de la onda en el medio, se puede calcular como

Up=1/raíz (Mu * Epsilon)

Siendo

Mu = Mu[vacío] * Mu[relativa]

Mu[vacío] = 1.256 * 10 ^ -6

Mu[relativa] = 1 para todos los materiales dieléctricos

Epsilon = Epsilon[vacío]*Epsilon[relativa]

Epsilon[vacío] = 8.854 * 10 ^ -12

Epsilon[relativa] = 3 en el plástico que emplearemos para nuestro RADOME

Por ejemplo, la conocidísima velocidad de la luz en el vacío (C) se calcula como

C = 1/raíz ( Mu[vacío] * Mu[relativa] * Epsilon[vacío] * Epsilon [relativa])

En el vacío y en el aire, Mu[relativa] = Epsilon[relativa] = 1, así pues

C = 1/(raíz (1.256 * 10^-6 * 1 * 8.854 * 10^-12 * 1 ) = 299.792.458 m/s

Que son los famosos 300.000 kilómetros por segundo

En el caso del aire y para un radar que funcione a 2 Gigahertzios (2 x 10^9 hertzios) , como Up=3x10^8 en el aire, l = (3 x 10^8) / (2 x 10^9) = 0.15; por tanto la longitud de onda de nuestro radar será 15 centímetros.

Para diseñar nuestro radome, debemos tener en cuenta que el material de que esté fabricado (un dieléctrico) tendrá que responder a ésta expresión (que no demuestro):

Espesor = ( K * lambda[dieléctrico] )/2

Esto es, el espesor ha de ser UN MULTIPLO DE LA LONGITUD DE ONDA EN EL EL DIELECTRICO DIVIDIDA POR DOS (el dielétrico es el material con el que fabriquemos nuestro RADOME)

Normalmente se toma K =1 por ser la solución de menor espesor, lo que hace que

Espesor = Lambda[dieléctrico ] / 2

Asumamos que fabricamos el RADOME con un plástico con Epsilon[relativa] = 3, valor muy razonable.Ya dijimos que Mu[relativa] valdrá 1 tendremos que:

Up[dieléctrico] = 1/raíz ( Mu[vacío] *Mu[relativa] * Epsilon [vacío] * Epsilon [relativa] = 173.085.256.

La onda viaja, pues, más lentamente por el plástico que por el vacío.

Ya podemos calcular el espesor del RADOME:

Lambda[dieléctrico] = Up / f = 173.085.256 / 3 * 10 ^ 9 = 0.057 metros ( 5,7 cm)

ESPESOR DEL RADOME = 5’7 cm / 2 = 2,85 CM

Para ése espesor, se produciría lo que se denomina ADAPTACION DE IMPEDANCIAS, que consiste en que nada de la onda sea reflejada y toda la energía se transmita, y lo mismo cuando en vez de emitir la señal de radar recibamos el eco.

Si colocásemos un espesor de Lambda[dieléctrico]/4 tendríamos que toda la onda rebotaría, quedando toda la potencia atrapada dentro del radome, con lo que obtendríamos un maravilloso HORNO MICROONDAS :) (Los radares trabajan en la misma banda frecuencial aproximadamente que los microondas)

Si el radar no trabajase sólo a una frecuencia exacta (como los radares de compresión de pulsos, por ejemplo) y tuviese un determinado ancho de banda, la cosa se complicaría y habría que colocar varias capas de distintos materiales con distintos espesores, para conseguir adaptación en un ancho de banda mayor. Es el mismo concepto que se aplica en los cristales antirreflectantes.

Por otra parte, el que estas cúpulas tengan forma esférica no es ningún capricho. Deben de tener ésta forma porque, al estar la antena en el centro geométrico de la esfera, las ondas inciden al material dieéctrico del RADOME de forma normal (perpendicular). Si la incidencia fuese oblícua, todo lo anteriormente expuesto no valdría y habría reflexión.

Swordfish Mk III perteneciente al Escuadrón 119. Estos aparatos, pintados de negro, con el radar ASV Mk X aire-superficie, y armados con bombas, operaban aún en 1945 contra lanchas rápidas alemanas en las costas de Bélgica.

La presencia del gran radar ASV impedía que el avión llevara su torpedo como carga. Este radar, estaba encapsulado en lo que se podría decir que fue el primer Radomo aéreo.

Se construyeron 220 unidades de este avión, que permaneció en servicio hasta el fin de la guerra.

Esteban Soteras
"RitterVonHawat"
hawat@eresmas.com

Bibliografía:

"Field and Wave Electromagnetics" de David K.Cheng. Editorial Adison Wesley