Китайская невидимка: метаповерхность, которая прячет самолёт и выдерживает 1 000 °C

Китайские учёные объявили о создании революционного покрытия для боевых самолётов, которое сочетает жаростойкость, лёгкость и способность поглощать радиоволны. Это открытие может изменить баланс сил в области малозаметной авиации и космических технологий.

Работа была опубликована 14 октября в журнале Advanced Materials, а её авторы — ведущие исследователи из Пекинского университета, Пекинского технологического университета и Харбинского инженерного университета. Их совместная разработка получила название G@SFM — графен-кремнезёмная волокнистая мембрана.

Идея проста, но гениальна. Учёные использовали метод химического осаждения из паровой фазы, чтобы нанести слой графена на тканевую основу из диоксида кремния. В результате появился ультратонкий материал толщиной всего 0,1 миллиметра, который по своей структуре напоминает плотную техническую ткань. Он лёгкий, гибкий, но одновременно выдерживает экстремальные температуры, встречающиеся при сверхзвуковом полёте.

От лаборатории к метаповерхности

Первые образцы мембраны почти не поглощали радиоволны. Тогда исследователи применили лазерную микрообработку. Поверхность получила упорядоченный рисунок, превращающий мембрану в метаповерхность — структуру, которая способна управлять отражением и поглощением электромагнитного излучения в разных диапазонах.

Этот приём позволяет материалу «маскировать» самолёт не только для радара, но и для инфракрасных датчиков. По сути, это как создать невидимый слой вокруг тела, который направляет волны туда, куда нужно, а не туда, откуда они могут выдать объект.

Испытания на грани возможностей

Испытания показали впечатляющие результаты. Покрытие сохраняет свойства после нагрева до 600 °C на воздухе и до 1 000 °C в вакууме. При обдуве со скоростью 200 м/с (около 720 км/ч) эффективность поглощения снижается менее чем на один процент.

Мембрана остаётся эластичной, имеет регулируемое электрическое сопротивление и крайне низкую плотность. Это означает, что её можно применять без увеличения массы самолёта и без изменения аэродинамической схемы.

По расчётам китайских инженеров, интеграция такой метаповерхности в теплоизоляционные слои фюзеляжа способна снизить отражение радиосигналов до −42 дБ. Для сравнения, стандартное радиопоглощающее покрытие американских F-22 или F-35 не всегда обеспечивает такую эффективность, особенно при долгом воздействии высоких температур и влажности.

Почему это важно для военной авиации

Материал подходит для разных типов платформ:

• истребители малой заметности, включая J-20;

• беспилотники;

• гиперзвуковые аппараты;

• спутники, работающие в условиях перегрева и мощного электромагнитного воздействия.

Физика покрытия делает его уникальным. В то время как стандартные радиопоглощающие слои могут разрушаться при экстремальном нагреве, графен-кремнезёмная мембрана остаётся прочной, эластичной и стабильной. Таким образом, китайские инженеры предлагают решение, которое соединяет малозаметность, термостойкость и структурную лёгкость в одном материале.

Прорыв для гражданских и космических технологий

Разработка полезна не только для военной авиации. Графен-кремнезёмная мембрана может использоваться для:

• защиты электроники при высоких температурах;

• экранирования приборов на космических аппаратах;

• защиты оборудования на гиперзвуковых испытательных стендах.

Таким образом, исследование открывает возможности для мультизадачного применения и демонстрирует, что Китай уверенно продвигается в области радиопоглощающих материалов, которые раньше контролировались преимущественно американскими компаниями.

Китайские достижения на фоне международной конкуренции

На авиасалоне в Чанччуне в 2025 году наблюдатели отметили, что поверхность истребителя J-20 выглядит прочнее и проще в обслуживании, чем покрытия на американских F-22 Raptor и F-35 Lightning II.

Для сравнения:

• F-22 использует железосодержащее поглощающее покрытие, склонное к отслаиванию и коррозии. Из-за этого техобслуживание часто проводят в ангарах с климат-контролем.

• F-35C плохо переносит солёный воздух и повышенную влажность, что снижает срок службы покрытия.

По данным Пентагона за 2023 год, стоимость одного часа полёта F-35A составляет 28,5 тыс. долларов, а F-22A — 33,5 тыс. долларов. Одной из причин являются дорогие и сложные работы по уходу за радиопоглощающими слоями.

Таким образом, новая китайская технология может снизить эксплуатационные расходы и улучшить долговечность самолётов, что делает её конкурентоспособной на международной арене.

Параллельные исследования: MXene и графеновые плёнки

Параллельно учёные Сунь Ятсеновского университета представили графеновую плёнку на основе MXene, которая работает по схожему принципу.

Оба проекта показывают тенденцию: китайские инженеры стремятся объединить в одном покрытии радиолокационную, инфракрасную и тепловую маскировку. При этом материал должен сохранять свойства при температурах выше 1 000 °C и скоростях, близких к Маху 2.

Это свидетельствует о комплексном подходе к разработке покрытий для нового поколения самолётов и беспилотников, способных действовать в экстремальных условиях.

Метаповерхность под микроскопом: секреты невидимой брони

Секрет покрытия заключается в сочетании структурной микрообработки и свойств графена.

1. Лазерная микрообработка создаёт на поверхности упорядоченный рисунок, который направляет электромагнитные волны.

2. Графен-кремнезёмная ткань обеспечивает термостойкость и гибкость, поддерживая прочность на сверхзвуковых скоростях.

3. Низкая плотность позволяет интегрировать мембрану в слои фюзеляжа без утяжеления конструкции.

Это как сделать «кожу» для самолёта, которая одновременно прячется от радара, защищает от жара и остаётся лёгкой.

Применение в гиперзвуковых аппаратах и космосе

Покрытие может быть использовано не только в атмосфере Земли, но и в космосе. Например:

• для защиты спутников от радиопомех;

• для оборудования, подвергающегося экстремальному нагреву при входе в атмосферу;

• для экспериментальных гиперзвуковых аппаратов, где обычные материалы быстро теряют прочность.

Таким образом, технология создаёт новые горизонты в инженерии и аэрокосмических исследованиях.

Почему Китай делает ставку на графен

Графен — один из самых перспективных материалов XXI века. Он лёгкий, прочный, термостойкий и электропроводный. В сочетании с диоксидом кремния он создаёт уникальный композит, который одновременно:

• поглощает радиоволны;

• выдерживает высокие температуры;

• остаётся гибким и лёгким.

Поэтому графен-кремнезёмная мембрана стала логичным выбором для применения в современных истребителях и гиперзвуковых аппаратах.

Практические эффекты для авиации

Встраивание метаповерхности в конструкцию самолёта позволяет:

• уменьшить радиозаметность;

• сократить частоту техобслуживания;

• увеличить ресурс покрытия;

• сохранить аэродинамику без изменений;

• снизить расходы на обслуживание, особенно в агрессивной среде (высокие температуры, влажность, солёный воздух).

Таким образом, покрытие создаёт конкурентное преимущество и экономический эффект.

Китай готов конкурировать с США

Разработка показывает, что Китай уверенно движется к самостоятельной технологии малозаметной авиации. В отличие от США, где радиопоглощающие материалы дорогие и капризные в обслуживании, китайская технология сочетает:

• высокую термостойкость;

• простоту эксплуатации;

• комплексную маскировку.

Это открывает возможности не только для национальной безопасности, но и для экспорта технологий в гражданской и космической сферах.

Взгляд в будущее

Следующий шаг — интеграция покрытия в реальные самолёты и беспилотники, тестирование на гиперзвуковых скоростях и в реальных боевых условиях. Параллельно исследователи разрабатывают новые комбинации графена с MXene и другими наноматериалами, чтобы увеличить диапазон поглощаемых частот и прочность при нагреве свыше 1 000 °C.

Таким образом, уже в ближайшие годы мир может увидеть истребители и беспилотники с ультралёгкими, жаростойкими и невидимыми покрытиями нового поколения.

Китай выходит в лидеры

Графен-кремнезёмная мембрана — не просто научная публикация. Это технологический прорыв, который способен изменить подход к малозаметной авиации и космическим аппаратам.

С одной стороны, материал усиливает возможности военной авиации и гиперзвуковых аппаратов. С другой, он открывает двери для гражданских и космических применений.

И, наконец, он показывает: Китай не только догоняет, но и создаёт свою школу радиопоглощающих материалов. Эта школа способна конкурировать с американскими технологиями. Она предлагает более прочные, лёгкие и универсальные решения.

Ещё читают:

• Юань взял планету: как Китай стал новым центром мировой ликвидности
• Квантовая революция: батареи будущего, которые заряжаются без потерь
• Япония готовит космический экспресс для пассажиров
• Торий вместо урана: Китай представил ядерный реактор нового поколения для морских судов
• Квантовый скачок в один нанометр: китайские учёные создали чип, который не боится радиации