基于TRIZ解决航空航天用吸波贴片成本高的问题

目的解决隐身飞机在飞行过程中因吸波贴片自身过重产生巨大的飞行成本,吸波贴片在飞行条件下易产生划痕、损伤、材料损耗快,以及因修复工序复杂、耗时长产生大量维护费用等问题。方法应用TRIZ理论进行分析求解,通过采用功能模型分析、因果分析等找到航空航天用吸波贴片成本高的关键缺陷,利用技术矛盾分析、物理矛盾分析、物场模型及标准解、小人法等工具得到多个解决方案。经过综合评估最终找到经济、易于实现的解决方案。结果通过运用TRIZ理论,并且通过综合评价找到了减少吸波贴片成本的最优方案:吸波贴片中的吸波体由掺杂杂原子的石墨烯构成了多孔结构,增加了其吸波性能;再将材料与自愈合材料相结合,增加其自愈能力,从而得到吸波性能好、质量小、自愈合能力强的吸波贴片。结论文中得出的结果对减少隐身战机吸波贴片成本的研究具有一定的理论指导意义,有助于减少高集成设备过多对人类及环境产生的危害。

十字微结构对羰基铁橡胶吸波贴片吸波性能的影响

设计和制作了一种基于十字微结构的吸波体,基本单元由十字微结构、羰基铁吸波贴片以及金属背板组成。采用基于时域有限积分法,仿真了十字微结构的结构参数对吸波贴片吸波性能的影响。仿真结果表明,保持吸波体总厚度2.5 mm不变的情况下,当吸波体单元尺寸p=20 mm、十字臂长L=6 mm、十字臂宽w=2 mm时,吸收峰最低值能达到-40 d B,^(-1)0d B以下吸收带宽从5.8~9.3 GHz移动到4.27~8.06 GHz;当吸波体单元尺寸p=20 mm、十字臂长L=9 mm、十字臂宽w=2mm时,吸波带宽最宽,^(-1)0 d B以下吸收带宽从5.8~9.3 GHz移动到3.5~8.5 GHz。十字微结构结构参数的改变极大地拓展了吸波贴片的吸波带宽,降低了共振频率的反射率。根据仿真结果,制备了样品并测试,测试结果与仿真结果一致。

聚氨酯基吸波贴片的制备及吸波性能研究

通过辊压成型工艺制备了以MZ、炭黑为吸波剂的聚氨酯基吸波贴片,研究了吸波剂配比对吸波贴片电磁、吸收特性的影响,进一步探讨了吸波贴片衰减入射电磁波的机理。结果表明:随吸波剂填充量的增加,ε'等电磁参数明显增大,一方面增强了吸波贴片的衰减特性,另一方面削弱了其与自由空间的阻抗匹配程度;吸波贴片对入射电磁波的干涉作用导致其吸收峰位置随吸波剂含量、贴片厚度增加而趋向低频;1.5 mm厚、填充80wt%MZ的吸波贴片具有良好的吸波性能,其反射率在9.18 GHz^17.37 GHz频段低于-10 d B,基本满足水面舰艇在X、Ku波段的雷达隐身需求。

夹芯型吸波结构耐老化性能研究

选取紫外辐照、湿热及盐雾等典型海洋环境因素,对设计的夹芯型吸波结构开展加速老化实验,对比考核夹芯型吸波结构与吸波贴片的耐老化性能。结果表明:紫外老化15 d后,夹芯型吸波结构面层Q-GFRP的介电常数降幅最大,导致其有效带宽向高频方向削减达0.41 GHz;盐雾老化30 d后,吸波贴片的氧化锈蚀最严重,致使其吸收峰值和有效带宽较老化前分别下降达-6.59 d B,削减达2.40 GHz;得益于Q-GFRP的保护,夹芯型吸波结构的耐老化性能明显优于吸波贴片,且经加速老化处理后,仍可满足水面舰艇在X波段、Ku波段的雷达隐身需求。