雷達(dá)天線罩上樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用研究

王瑤瑤

摘 要：針對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)而言，天線罩的使用是其重要的保護(hù)系統(tǒng)，通常情況下，在選擇天線罩材料的過(guò)程中，其標(biāo)準(zhǔn)要求為能夠透過(guò)一定的頻率電磁波，并且能夠有效保障雷達(dá)不受損害的功能性材料，基于此，雷達(dá)天線罩常被稱(chēng)為電磁窗口。本文主要內(nèi)容研究了雷達(dá)天線罩中樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用，希望能為我國(guó)雷達(dá)天線罩未來(lái)的發(fā)展方向有所啟示。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)天線罩；樹(shù)脂基復(fù)合材料；應(yīng)用研究；制備工藝；熱性能

前言

雷達(dá)天線罩的存在為雷達(dá)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保護(hù)作用，為了有效確保雷達(dá)在任何情況下都能有效發(fā)揮自身功能，要求雷達(dá)天線罩必須能夠在加熱、氣動(dòng)載荷等情況下工作，并且在保證傳輸功率的同時(shí)其瞄準(zhǔn)誤差要滿足相關(guān)制導(dǎo)系統(tǒng)的要求。在我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)不斷發(fā)展過(guò)程中，軍事行業(yè)的發(fā)展對(duì)雷達(dá)天線罩的要求也在逐漸提高，雷達(dá)天線罩在發(fā)展過(guò)程中只有不斷引進(jìn)新技術(shù)與新材料才能符合當(dāng)前軍事行業(yè)的發(fā)展。

1.雷達(dá)天線罩材料性能的相關(guān)要求

1.1 介電性能

針對(duì)于雷達(dá)天線罩材料而言，其介電性能直接關(guān)乎著材料自身的性能，通常情況下通過(guò)損耗角的正切值（tanδ）以及介電常數(shù)（ε）對(duì)介電性能進(jìn)行表示。針對(duì)天線罩材料性能而言，要求其材料必須為高性能材料，此時(shí)材料的介電常數(shù)應(yīng)該ε<10F/m，其損耗角應(yīng)該為tanδ<0.01[3-4]。介電常數(shù)的大小會(huì)直接影響到天線罩的使用性能，介電常數(shù)小會(huì)導(dǎo)致電磁波的反射對(duì)插入損耗的影響降低。在雷達(dá)天線罩運(yùn)行過(guò)程中，要求其在高溫條件下，仍要保持自身穩(wěn)定性，并且在加熱狀態(tài)下要保證電磁波不失真，只有這樣才能為雷達(dá)的有效使用提供保障[1]。

1.2 熱性能

針對(duì)于雷達(dá)天線罩而言，其自身應(yīng)該具備熱膨脹系數(shù)小的特征，天線罩的溫度工作范圍大，能夠較好的在高溫狀態(tài)下承受燒蝕，并且可以在高溫狀態(tài)下保證自身力學(xué)性能與介電性能穩(wěn)定，否則，在雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)彈在高速飛行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)加熱情況，最終導(dǎo)致其升溫速率較高，如果天線罩自身材料性能不過(guò)關(guān)，極易產(chǎn)生材料損毀等情況。

1.3 力學(xué)性能

雷達(dá)天線罩作為承載性的材料，無(wú)論是在高溫條件下還是常溫條件下，都應(yīng)該具備一定的剛性與高強(qiáng)度，只有這樣才高強(qiáng)度的工作環(huán)境中才能夠保持自身在受理過(guò)程中不變形。在導(dǎo)彈高速飛行過(guò)程中，雷達(dá)天線罩無(wú)論是縱向還是橫向都會(huì)產(chǎn)生較大的軸向力、彎矩以及剪力。基于此，雷達(dá)天線罩的材料自身必須具有一定的彈性范圍，以便能夠保持自身狀態(tài)，為系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性提供保障。

2.雷達(dá)天線罩復(fù)合材料體系

所謂的復(fù)合材料通常情況下由兩種或者兩種以上的材料構(gòu)成，不同材料之間的性能不同，通過(guò)人為設(shè)計(jì)工作，將其組合成具有優(yōu)異性能的材料。雷達(dá)天線罩材料便是由復(fù)合材料構(gòu)成，其組成類(lèi)型呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)，不同的基體材料與增強(qiáng)材料相互組成，在此過(guò)程中基體材料的主要作用為連接作用，而增強(qiáng)材料主要用于提高自身承受負(fù)荷[2]。

2.1 基體樹(shù)脂體系

在雷達(dá)天線復(fù)合材料中，常備應(yīng)用與基體材料的樹(shù)脂以及性能要求如下表所示。

2.2 增強(qiáng)材料體系

針對(duì)于雷達(dá)天線罩而言，只有基體材料與增強(qiáng)材料相互結(jié)合才能夠有效提升自身負(fù)載能力與工作強(qiáng)度，基于此，下表詳細(xì)分析了雷達(dá)天線罩應(yīng)用的纖維增強(qiáng)材料的主要性能[3]。

3.樹(shù)脂基復(fù)合材料的制備工藝

3.1 纖維纏繞成型

所謂的纖維纏繞成型指代的是，將浸泡過(guò)樹(shù)脂材料的纖維均勻的纏繞在相關(guān)設(shè)備器件上，經(jīng)過(guò)對(duì)材料進(jìn)行固化處理工作之后，脫模產(chǎn)生相關(guān)成品。運(yùn)用此制備工藝能夠促使纖維材料擁有較高的輕度，并且促使纖維分布有序，但是在此制件中，纖維體積的含量較高，因此不便在制件上開(kāi)口。

3.2 模壓成型

采用模壓成型技術(shù)較為適合大批量的生產(chǎn)活動(dòng)，此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于制品尺寸精確，在制作過(guò)程中在對(duì)制品開(kāi)展成型工作時(shí)，主要使用陰陽(yáng)模兩部分，因此制品自身結(jié)構(gòu)緊密型較好，但是在開(kāi)展制備工作過(guò)程中，其內(nèi)容較為繁瑣復(fù)雜，因此，不適宜生產(chǎn)較大尺寸的制件。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)于雷達(dá)天線罩而言，其材料性能要求較高，不僅要求損耗角正切值與介電常數(shù)數(shù)值小，材料自身還要滿足能夠在高溫條件等惡劣環(huán)境下工作，保證制導(dǎo)系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)誤差以及傳輸功率的穩(wěn)定性，因此雷達(dá)天線罩的材料必須擁有良好的介電性能與力學(xué)性能，以便能夠保證自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，除此之外，材料自身還必須擁有良好的抗熱性能，以及質(zhì)量輕、密度小的特點(diǎn)，以便能夠減輕自身重量，為雷達(dá)系統(tǒng)的順利運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]王飛，石佩洛. 樹(shù)脂基復(fù)合材料在雷達(dá)天線罩領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展[J].宇航材料工藝，2017，47（2）：10-13.

[2]林芳兵，蔣金華，陳南梁. 天線罩用透波材料的研究進(jìn)展[J]. 紡織導(dǎo)報(bào)，2017（8）：70-74.

[3]宋來(lái)福，楊彩云. 樹(shù)脂基復(fù)合材料在雷達(dá)天線罩上的應(yīng)用[J]. 上海紡織科技，2018（1）：1-3.