航天透波材料

航天透波材料

航天透波材料是指在太空飛行器上,當電磁波通過時損耗和失真不大的兩面均具傳導性的介質材料。主要用途是製造各種天線罩保護雷達和其他電子設備的天線,以防止外界環境的有害影響。

基本介紹

  • 中文名:航天透波材料
  • 外文名:Aerospace radar transparent material
  • 特性:對電磁波有良好透過性
  • 用處:製造天線罩、保護雷達等設備天線
  • 基本要求:大透波率、低發射率和低損耗
  • 材料:玻璃鋼、氰酸酯樹脂 等
簡介,透波功能複合材料,

簡介

航天透波材料(Aerospace radar transparent material)是指對不同角度入射的電磁波具有良好透過性能的材料。在低頻電場的直接作用下,金屬為導體,而非金屬材料屬絕緣體。當材料處於高頻電場時,絕緣體變為高頻電場(電磁波)的透過材料,而金屬成為電磁波的禁止材料。根據電磁波傳播過程的性質,電磁波在射向物體時會產生反射、折射和透過現象,而材料在電磁液的作用下會產生極化現象和損耗電磁波能量的現象,其中以電磁波的反射和能量損耗對雷達工作性能的影響最大。
透波材料用於製造飛機、飛彈的雷達天線罩和天線窗板。對它的基本要求是:具有較大的透波率(功率透過係數),低的反射率和損耗,對雷達的天線方向性圖影響很小,滿足雷達搜尋及瞄準目標的精度等要求。天線罩(板)的最大功率反射係數與其材料的介電常數ε和介電損耗正切角tgδ有關。由於電磁波傳輸過程存在疊加現象,因此對各種結構的天線罩(板)都存在某一理想的厚度,即最佳厚度。在此厚度下兩個表面反射的電磁波疊加後最小,以降低反射對雷達性能的影響。天線罩(板)對電磁波的吸收將損耗電磁波的能量,致使雷達的有效作用距離減小。材料介質損耗愈小,罩壁愈薄,被吸收的能量愈少,因而功率透過係數愈大。
飛機的機載雷達罩大多數採用玻璃鋼及其複合夾層結構製造,防空、海防及其他戰術飛彈的天線罩(板)多數採用聚四氟乙烯或玻璃纖維增強聚四氟乙烯製造,而戰略飛彈的天線窗材料則經歷了石英玻璃、穿刺高矽氧布增強二氧化矽和三向石英增強二氧化矽的發展過程。

透波功能複合材料

透波功能複合材料要求樹脂基體具有低正切損耗和高強度、模量、韌性和耐環境特性等。早期使用的,如酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和樹脂等,由於樹脂分子結構以及配方的局限性,使得降低損耗的研究難以取得明顯進展。熱塑性樹脂基體具有優良的機械性能、耐磨性能、尺寸穩定性能、電性能和耐熱性能等,還可以通過共混改性等手段以提高性能,缺點是加工困難,適用於製造小尺寸、大批量的雷達罩。
新型高性能樹脂主要是指改性雙馬來醯亞胺(BMI)樹脂、間苯二甲酸二烯丙基酯(DAIP)樹脂和氰酸酯樹脂。高性能透波複合材料在第四代戰鬥機已經獲得套用,如XU71787氰酸酯樹脂複合材料使用在美國F-22飛機的雷達罩上,BASF公司研製的5575-2氰酸酯樹脂複合材料使用在歐洲聯合研製的EF-2000戰鬥機上。氰酸酯樹脂複合材料的介電常數和正切損耗從X波段到W波段的頻率範圍內基本保持不變,但對於環氧樹脂和雙馬來醯亞胺樹脂,隨著頻率的增加,其介電常數和正切損耗都明顯地發生了變化。這表明氰酸酷樹脂的介電性能具有明顯的寬頻特性。氰酸酯樹脂及其複合材料是未來透波功能複合材料的重要發展方向之一。

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