军用飞机雷达吸波结构复合材料研究进展

对军用飞机雷达吸波结构复合材料研究所涉及的技术问题和难点进行论述 。

新型多层复合结构雷达吸波材料的研制及其性能研究

通过阻抗匹配原理将玻璃纤维增强复合材料、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、炭黑浸渍板进行多层结构复合,层板间使用环氧树脂胶粘,制备了一种具有宽带吸波效果的雷达吸波材料。通过弓形法反射率测试装置与矢量网络分析仪测试吸波材料在1~18GHz的吸波性能。结果表明:吸波材料在L波段、C波段、X波段、Ku波段具有优异的吸波性能,在L波段平均反射率为-12.9dB,在C波段平均反射率为-15.21dB,在X波段平均反射率为-19.25dB,在Ku波段平均反射率为-28.06dB,吸波材料在减轻重量的同时有效减少了阻抗突变和雷达散射截面积,具有较好的工业应用价值。

雷达吸波复合材料和雷达吸波结构(RAS)的研制与发展

一、前言 雷达吸波复合材料和雷达吸波结构以及精心设计的外形是缩减隐身飞机RCS的主要技术措施.基体树脂、增强纤维和填充剂(包括吸收剂)的介电性能和磁性能是雷达吸波复合材料和雷达吸波结构的雷达传输和介电透射特性的关键因素;吸收剂的类型和含量、颗粒形状和大小以及颗粒在基体中的分散方法也是材料的雷达传输和介电透射特性的重要问题;

吸波预浸料树脂及其复合材料的综合性能研究

将羰基铁粉(CIP)和乙炔炭黑(CB)作为吸波剂引入到中温固化预浸料树脂体系中,通过测试吸波预浸料树脂的流变性能、凝胶时间、固化特征温度、热失重性能等确定吸波剂的加入对预浸料树脂性能的影响。结果表明,CIP和CB吸波粒子的加入对预浸料树脂的凝胶时间、固化特征温度的影响较小,对预浸料树脂的流变特性影响较大。为满足工艺性能要求,CIP吸波粒子的加入量与树脂的质量比宜控制为0~2.5,CB吸波粒子的加入量与树脂的质量比宜控制为0~0.03。相比于单层结构吸波复合材料,双层结构吸波复合材料的吸波性能更为优异,综合考虑其成型工艺性能和吸波性能等,以C3C为透波层、Fe250C为损耗层的材料组合综合性能最佳,其最大有效吸波带宽为3.85 GHz,对应的透波层和损耗层厚度分别为0.9 mm和1.5 mm,最小电磁波的反射损耗RL值为-35.46 dB,对应的透波层和损耗层厚度分别为0.5 mm和1.4 mm。

多层异构复合材料的制备及吸波性能

通过模板法与物理混合法相结合,成功制备了三维网络结构的BaTiO_(3)(BTO)+Fe_(3)O_(4)三聚氰胺泡沫异质结构复合材料,采用扫描电镜和X射线衍射对复合材料样品的表面形貌和晶体结构进行了表征,并使用矢量网络分析仪测试了该样品在2~18 GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,并根据测量数据计算了反射损耗值。随后,使用COMSOL多物理场仿真软件进行有限元分析,研究了该复合体系的吸收机制和吸波性能。结果表明:成功引入了BTO和Fe_(3)O_(4)形成的大量异质界面到三维网络结构碳中,构建了异质结构。BTO和Fe_(3)O_(4)优化了三维网络结构的阻抗匹配,从而显著提高了多层异构复合材料的有效吸收带宽。此外,BTO、Fe_(3)O_(4)和三维网络碳结构构筑成了高气孔率的三维网络,导致电磁波在材料内部发生多次反射和散射,增强了电磁波与材料之间的相互作用,实现了对电磁波的吸收,提升了吸波效率。该复合材料展示了出色的吸波性能,当复合材料的厚度为2.9 mm时,最强的反射损耗值达到−54.76 dB,而当复合材料的厚度为2.7 mm时,有效吸收带宽提升至7.92 GHz。

粉末床熔融-反应烧结碳化硅复合材料制备与吸波性能研究

本文通过高速搅拌制备了适用于粉末床3D打印的酚醛包覆原料,采用粉末床熔融制备了碳化硅和碳纤维坯体,并结合后续浸渍增密和反应烧结获得了分别含碳化硅粉末和碳纤维粉末的两种碳化硅复合材料。对比研究了两种材料的微观形貌、物相特征及力学性能,并对其介电参数进行了系统分析,通过计算得到了吸波性能。结果表明,碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料具备更优异的力学性能和吸波性能,其抗弯强度达到了(289±22.4)MPa,体积密度为(2.69±0.05)g/cm^(3),开孔率低至0.472%。当材料厚度为2.77 mm时,CF-S复合材料的最小反射损耗(RL_(min))值在11.14 GHz处达到了-40.7 dB;当厚度增加至6 mm时,RL_(min)值在5.77 GHz处达到了-35.1 dB。该材料可以在高温氧化工况下维持良好的吸波性能。研究结果为吸波-结构一体化碳化硅复合材料构件的制备提供了技术和理论支撑。

雷达吸波复合材料和雷达吸波结构(RAS)的研制与发展

本文综合叙述了雷达吸波复合材料和雷达吸波结构的研制、应用和发展,讨论了低可探测性复合材料对缩减雷达散射截面(RCS)的作用,介绍了隐身飞机用的各种雷达吸波复合材料和雷达吸波结构。

含电路模拟结构吸波复合材料

研究了电路模拟结构材质、电路模拟结构尺寸、介质层电磁参数等对电阻渐变型和"陷阱"式结构吸波复合材料的吸波性能和力学性能的影响。结果表明:通过合理的结构设计,在其它条件相同的情况下含电路模拟结构电阻渐变吸波复合材料的吸波性能在8～18GHz范围内有3～5dB的提高;含电路模拟结构"陷阱"式吸波复合材料在厚度≤4mm条件下,实现了吸波性能在8～18GHz频率范围内吸收率≥12dB。在提高吸波复合材料吸波性能的同时,电路模拟结构的引入使复合材料力学性能有一定的提高,有利于实现吸波复合材料的吸波/承载一体化。

结构吸波复合材料透波层的研究

采用弓形法测试反射率,研究透波层的厚度、材质对结构吸波复合材料电磁性能的影响.结果显示,在4～18GHz 范围内,厚度对其吸波性能具有显著影响,厚度分别为0.25、0.50和1.25mm 的透波层,其结构吸波复合材料的最大吸收峰分别为－37.03,－33.45和－33.22dB；随厚度的增加,吸收峰的位置随向低频段显著漂移,－10dB 的有效吸收带宽也显著变窄,分别为11.5,11和6.5GHz；与厚度相比,材质对结构吸波复合材料电磁性能影响较小.

含电路模拟结构陷阱式吸波复合材料研究

研究了电路屏材质、电路屏尺寸、介质层电磁参数等对"陷阱"式结构吸波复合材料吸波性能的影响,总结了改变参数后吸波性能的变化规律。研究结果表明:通过合理的结构设计,使得吸波复合材料的吸波/承载综合性能得以提高。

耐海洋腐蚀的双层稀土掺杂铁氧体/聚氨酯吸波复合材料

目的开发一种防腐性和吸波性能均良好的新型复合材料。方法制备了一种新型的双层吸波复合材料,其中匹配层使用30%(质量分数)稀土铁氧体粉的Ce-铁氧体/TPU复合材料,吸收层则使用70%(质量分数)稀土铁氧体粉的Ce-铁氧体/TPU复合材料。在制备过程中,首先将稀土铁氧体粉和TPU树脂按照一定的比例混合,并通过机械搅拌使其均匀分散。然后,将混合物填充在模具中,并进行高温热压处理,以实现复合材料的固化和成型。结果通过数值计算,发现双层吸收体的微波吸收性能比其组分有很大的提高。与此同时,在总厚度保持不变的条件下,充分利用30%~70%的层厚度比例进行调节以改善有效吸收带宽的情况,并基于RL(反射损耗)优化了厚度3.5 mm/1.5 mm的30%~70%双分子层。当频率为15.76 GHz时,最大RL峰为-26.4 dB,有效吸收带宽达12.32 GHz(5.68~18 GHz)。通过适当的阻抗匹配和多种损耗形式,可以显著提高30%~70%双层吸收体的微波吸收性能。结论将30%(质量分数)稀土铁氧体粉的Ce-铁氧体/TPU复合材料和70%(质量分数)稀土铁氧体粉的Ce-铁氧体/TPU复合材料组合形成双层后,其电磁性能明显上升,达到了良好的阻抗匹配。其中30%(质量分数)稀土铁氧体粉的Ce-铁氧体/TPU复合材料的耐腐蚀性能略高于70%(质量分数)稀土铁氧体粉的Ce-铁氧体/TPU复合材料的,将二者组合后,其防腐性能也有所提升,由此制得的双层材料的耐腐蚀性和吸波性能均得到了提升。

变泊松比蜂窝夹芯结构的吸波性能优化设计

采用泊松比分类六边形蜂窝构型,基于均匀化理论建立蜂窝单胞参数化有限元模型,开展了变泊松比蜂窝夹芯结构的吸波性能分析与给定反射率目标的蜂窝构型优化。计算结果表明:2~18 GHz电磁波垂直入射工况下,减小蜂窝边长和增大蜂窝高度均能有效提高结构吸波性能,使泊松比趋于零的蜂窝角度变化可提高吸波性能,存在与蜂窝几何参数匹配的最佳涂层厚度,能够获得最优吸波性能;与正泊松比常规六边形蜂窝、零泊松比半内凹六边形蜂窝和负泊松比内凹六边形蜂窝的初始方案相比,反射率为-10 dB时,三种优化蜂窝吸收带宽分别增大了56.8%、35.2%、52.5%,而反射率为-20 dB时,三种优化蜂窝吸收带宽分别从零增大为4 GHz、2.3 GHz、0.5 GHz;三种泊松比蜂窝中,正泊松比蜂窝的优化适应潜力最好。研究结果为多功能蜂窝吸波结构的蜂窝构型设计提供了参考。

金属-介质壳核结构复合材料吸波特性的仿真和分析

基于有效媒质理论,采用有限元法计算了二维金属-介质壳核结构复合材料模型的等效介电常数。分析了金属层电导率、金属层厚度、填充比、内核材料及衬底介电常数对复合材料等效介电常数的影响。仿真结果表明,金属-介质复合材料具有2个吸收峰,且通过改变金属层电导率可以在射频至红外频段灵活调整复合材料吸收峰的位置;复合材料的吸收峰与其显微结构密切相关。有效介质理论是研究和分析复合材料吸波特性的有力工具。

含电路模拟结构吸波复合材料力学性能研究

研究了填充吸收剂、加入金属、纤维电路屏对吸波复合材料力学性能的影响,测试了含电路模拟结构吸波复合材料在室温和80℃下的弯曲强度、弯曲模量、压缩强度、压缩模量及剪切强度的变化。研究结果表明,通过合理的结构设计,在提高吸波复合材料吸波性能的同时,能够有效地提高吸波复合材料体系的力学性能,使吸波复合材料的吸波 承载一体化得以实现。

碳纳米管/金属Ni/稀土氧化物复合材料用于增强夹层结构的吸波性能

将碳纳米管、纳米氧化镧、微米金属Ni粉、微米氧化镱分散至环氧树脂,将该环氧树脂混合物填充复合材料夹层结构的夹层,来探究该复合材料结构的吸波性能。利用网络矢量分析仪对该结构进行检测。结果表明,该复合材料结构在吸波分贝和吸波带宽方面都有提升,具有良好的吸波性能。在2.99～18.00GHz频段内,反射分贝出现三次波峰：第一个波峰的吸波带宽（〈-5d B）为2.55GHz,最大值出现在4.86GHz,为-23.78d B。第二个波峰的吸波带宽（〈-5d B）为3.75GHz,最大值出现在10.35GHz,为-21.07d B。第三个波峰吸波带宽（〈-5d B）为5.66GHz,最大值出现在14.04GHz,为-13.65d B。整体的吸波带宽（〈-5d B）达到11.96GHz,占全部测试频率的80%。另外,该复合材料结构对电磁波的损耗比例也有提升。

磁性CoFe/Ni_(4)Zn/FeO/rGO复合材料的制备及电磁波吸收性能

创新的微观结构设计和合适的多组分策略对于具有强吸收和宽有效吸收带宽(EAB)的先进电磁吸波材料(EAM)仍然具有挑战性。采用简单的水热还原与高温煅烧制备了磁性CoFe/Ni_(4)Zn/FeO/还原氧化石墨烯(rGO)(MR)复合吸波材料,MR复合材料具有丰富的异质界面与多孔结构,通过引入磁性颗粒调节电磁参数、提高阻抗匹配和衰减能力,在12.88GHz时最小反射损耗可以达到-46.15dB,有效吸收带宽高达约6.1GHz(10.64~16.72GHz)。MR复合材料优异的电磁吸波性能归因于三维多孔结构的多重反射、散射和弛豫过程以及界面基质的强界面极化。磁/介电性的多组分复合材料MR具备多种损耗机制,其协同作用能够进一步增强材料的吸波性能。

结构型吸波复合材料研究进展

介绍了结构型吸波复合材料的发展历程,重点阐述了国外热塑性混杂纱型、多层结构和夹芯型、耐高温型和智能型结构吸波复合材料的最新进展,表明结构型吸波复合材料是一种多功能复合材料,它既能作为承载结构件,具备复合材料轻质高强的特点,又能吸收电磁波,是当代吸波材料发展的主要方向。并结合结构型吸波复合材料的优化设计方法,指出了结构型吸波复合材料未来发展的方向。

SiO_2/C/M气凝胶纳米复合材料的结构及吸波性能

本文在SiO2 M(M =Fe ,Co ,i)复合气凝胶骨架上采用气相催化裂解乙炔的方法合成出SiO2 C M气凝胶纳米复合材料 ,用扫描电镜、比表面分析仪、激光导热仪等对材料的结构和物理性能进行了表征 ,并初步测试了其电磁吸波性能。结果表明 ,在SiO2 C M气凝胶纳米复合材料中 ,碳元素一般以纤维形式均匀分布于气凝胶骨架中 ,该材料具有低密度 ,低热导率 () 0 5～ 0 2W mk) ,在 2mm厚度 ,8— 18GHz的范围内有一定的吸波性能 。

结构型吸波复合材料的研究进展

结构型吸波复合材料具有吸波性能好、质量轻、可承载等优点,已成为当代吸波材料的主要发展方向,对隐身材料的设计和制造有着重要意义。本文从纤维增强体的截面形状和制备工艺、纤维的铺排结构和夹层复合结构、吸波剂改性等影响吸波复合材料吸波性能的主要因素出发,系统地总结了结构型吸波复合材料的最新研究热点和成果,并指出吸波复合材料的未来发展方向。

炭纤维吸波复合材料结构设计的研究进展

总结了炭纤维吸波性能的电磁改性方法,重点介绍了结构设计对炭纤维吸波复合材料吸波性能的影响,包括短切炭纤维、炭纤维排布结构、炭纤维电路模拟结构以及含炭纤维的混杂纤维排布对炭纤维复合材料吸波性能的影响。提出了炭纤维吸波复合材料今后的研究方向。