雷达吸波材料
雷达吸波材料技术应用
雷达吸波材料
1. ZXB难燃型吸波材料
所谓吸波材料,指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。 在工程应用上,除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸 收率外,还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。 吸波材料可分为传统型和新型吸波材料两种,新型吸波材料包括: 纳米材料、多晶铁纤维、手性材料、导电高聚物吸波材料、等离子 体吸波材料和可见光、红外及雷达兼容吸波材料等。本文主要介绍 雷达吸波材料,雷达吸波材料主要由吸收剂与粘结剂体系组成,是 一种功能性涂料,能够吸收、衰减入射的电磁波,具有将电磁能转 换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的功能。
ZXB难燃型吸波材料
发散拐角
收敛拐角
雷达吸波材料
2.聚氨酯类吸波材料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
雷达吸波材料
3.其他吸波材料
胶片类吸波材料
橡胶劈尖类吸波材料
蜂窝类吸波材料
吸收波导负载 硬泡沫类吸波材料
上海墨石电子科技
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吸波材料涂层
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雷达吸波材料涂层
ห้องสมุดไป่ตู้
雷达
雷达是利用电磁波探测目 标的电子设备。发射电磁
波对目标进行照射并接收
其回波,由此获得目标至 电磁波发射点的距离、距 离变化率(径向速度)、 方位、高度等信息。
雷达吸波材料
雷达吸波材料又称隐身材 料或微波吸收材料,它是
能够衰减入射的电磁波、
并将其电磁能转为其它形 式能量耗散掉、或使电磁 波因干涉而消失的一类功 能材料。
雷达吸波材料分类
根据吸波涂层的结构可分 为:吸收型涂层结构(单层
型结构和多层划结构)、干
涉型涂层结构、谐振型涂 层结构等。
射波与反射波形成干涉抵消
层雷达隐身涂层结构示意图
谐振单元为矩形的谐振型涂层构
雷达吸波材料分类
根据雷达波吸波材料 中的损耗介质可以分 为:电损耗型、介电 损耗型和磁损耗型。
突破。
导电高聚物吸波材料
导电高聚物结构多样化、密度低,具有独特的 物理、化学特性。其电导率可在绝缘体、半导体 和金属态范围内变化。电磁参量依赖于高聚物的 主链结构、室温电导率、掺杂剂性质、微观形貌、 涂层厚度、涂层结构等凶素。将导电高聚物与无 机磁损耗物质复合,可能发展出一种新型轻质宽 带吸波涂层。
雷达吸波材料工作原理
雷达吸波材料是指能有效 吸收入射雷达波 ,使目标回
波强度显著衰减的一类功
能材料。雷达吸波材料主 要依靠材料吸收电磁波,降 低目标的回波强度 ,实现减 小目标雷达散射截面的隐
飞机等离子体涂料隐身示意图
身效果。
雷达吸波材料工作原理
材料吸收电磁波的基本条件是: 电磁波入射到材料上时,它能最大度地进入材料内 部,即要求材料具有匹配特性; 进入材料内部的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉, 即衰减特性。
常见的3类用于吸收减弱电磁波的纳米材料
常见的3类用于吸收减弱电磁波的纳米材料所谓吸波材料,指能吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量,从而减少电磁波的干扰的一类材料。
在工程应用上,除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外,还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。
常用的三种应用于吸波材料的纳米材料如下:1. 碳系列纳米材料。
纳米石墨烯,碳纳米管等碳纳米管表现出优良的吸波性能,同时具有质量轻、兼容性好、吸波频带宽等特点,是新一代最具发展潜力的吸波材料。
2. 铁系列纳米材料。
纳米铁粉,纳米氧化铁等。
纳米金属与合金用作吸波剂主要是采取多相复合的方式,多以Fe,Co,Ni等纳米金属与纳米合金粉体为主,其吸波性能优于单相纳米金属粉体。
3. 陶瓷系列纳米材料。
如碳化硅晶须,纳米碳化硅颗粒,纳米氮化硅,等等。
碳化硅作为吸收剂已经进行了较多的研究,碳化硅不仅具有一定的吸波性能,能减弱发动机红外信号,而且具有耐高温、相对密度小、韧性好、强度大、电阻率高等优点,是国外发展很快的吸收剂之一。
纳米碳化硅的吸收频带更宽,对毫米和厘米波段都有很好的吸收效果。
在日益重要的隐身和电磁兼容(EMC)技术中,电磁波吸收材料的作用和地位十分突出,迄今为止,纳米吸波材料主要有民用和军用两大方面。
在民用上,纳米吸波材料主要应用于人体防护。
由于高功率雷达、通信机、微波加热等设备的应用,防止电磁辐射或泄漏、保护操作人员的身体健康是一个全新而复杂的课题,吸收材料就可达到这一目的。
另外,如今的家用电器普遍存在电磁辐射问题,通过合理使用吸收材料及其元器件也可有效地加以抑制。
在军事上主要是应用于雷达影身技术上。
在飞机、导弹、坦克、舰艇、仓库等各种武器装备和军事设施上面涂复吸收材料,就可以吸收侦察电波、衰减反射信号,从而突破敌方雷达的防区,这是反雷达侦察的一种有力手段,减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器袭击的一种方法。
纳米吸波材料具有质量轻、频带宽和性能好等特点,应用范围广。
吸波材料的作用和用途
1.隐身技术在飞机、导弹、坦克、舰艇、仓库等各种武器装备和军事设施上面涂复吸收材料,就可以吸收侦察电波、衰减反射信号,从而突破敌方雷达的防区,这是反雷达侦察的一种有力手段,减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器袭击的一种方法。
如美国B-1战略轰炸机由于涂覆了吸收材料,其有效反射截面仅为B-52轰炸机的1/50;在0H -6和AH-1G型眼镜蛇直升机发动机的整流罩上涂复吸收材料后可使发动机的红外辐射减弱90%左右。
在1990年的海湾战争中,美国首批进入伊拉克境内的F-117A飞机就是涂复了吸收材料的隐形飞机,它们有效避开了伊拉克的雷达监测。
据悉,瑞典海军如今研制成功的世界上第一艘隐形战舰已投入使用,美、英、日、俄等国均已研制出自己的隐形坦克和其它隐形作战车辆。
此外,电磁波吸收材料还可用来隐蔽着落灯等机场导航设备及其它地面设备、舰船桅杆、甲板、潜艇的潜望镜支架和通气管道等设备。
2.改善整机电磁兼容性能飞机机身对电磁波反射产生的假信号,可能导致高灵敏机载雷达假截获或假跟踪;一驾飞机或一艘舰船上的几部雷达同时工作时,雷达收发天线间的串扰有时十分严重,机上或舰上自带的干扰机也会干扰自带的雷达或通信设备……。
为减少诸如此类的干扰,国外常用吸收材料优良的磁屏蔽来提高雷达或通信设备的性能。
如在雷达或通信设备机身、天线和周围一切干扰物上涂复吸收材料,则可使它们更灵敏、更准确地发现敌方目标;在雷达抛物线天线开口的四周壁上涂复吸收材料,可减少副瓣对主瓣的干扰和增大发射天线的作用距离,对接收天线则起到降低假目标反射的干扰作用;在卫星通信系统中应用吸收材料,将避免通信线路间的干扰,改善星载通信机和地面站的灵敏度,从而提高通信质量。
3.RFID天线抗金属隔离应用此应用主要是利用一类高磁导率,低损耗型吸波材料的高磁导率特性;使用时,将吸波片插入13.56MHz回形天线和金属基板之间, 增加感生磁场通过吸波材料本身,减少通过金属板的机率,从而减少感生涡流在金属板中产生,进而减少感生磁场的损耗,同时,因为吸波片的插入,实测的寄生电容也会减少,频率偏移减少,与读卡器的共振频率相一致,从而改善读卡距离,当然改善程度取决于吸波材料特性的优良程度.4.安全保护由于高功率雷达、通信机、微波加热等设备的应用,防止电磁辐射或泄漏、保护操作人员的身体健康是一个全新而复杂的课题,吸收材料就可达到这一目的。
科普——什么是吸波材料
第八章隐身技术及隐身材料简介§8.1 雷达隐身技术及吸波材料§8.1.1 雷达隐身技术现代军事技术的迅猛发展,世界各国的防御体系被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大,军事目标的生存能力和武器系统的突防能力受到了严重威胁。
因而,武器的隐身得到了广泛的重视,并迅速发展,形成一项专门技术——隐身技术(stealth technology)。
它作为一项高技术,与激光武器、巡航导弹被称为军事科学上最新的三大技术成就。
隐身技术是指在一定范围内降低目标的可探测信号特征,从而减小目标被敌方信号探测设备发现概率的综合性技术。
现代隐身技术按目标特征分类,可分为可见光隐身技术、雷达或微波隐身技术、红外隐身技术、激光隐身技术和声波隐身技术,其中雷达隐身占60%以上,因而雷达波隐身技术是当前隐身技术研究的重点[1]。
雷达隐身涂料的发展使得隐身目标的战场生存能力和武器系统的突防能力得到了极大的提高,并在近十年的局部战争中发挥了重大作用,影响了现代战争的模式和概念。
早在20世纪30年代,荷兰就首先将吸波材料用于飞机隐身[2]。
其后,德、美等国也将吸波材料用于飞机和舰艇。
到60年代,美国将吸波材料用于U-2、F-117等飞机上。
80年代中后期相继面世的美国隐形飞机无疑代表了吸波材料实际应用的巨大成就。
其中,最有代表意义的是F-117、B-2、F-22等隐形飞机。
F-117隐身战斗机成功并系统地运用了各种缩减雷达散射截面的措施,使其RCS值减小到0.025m2;B-2隐形轰炸机的RCS值为0.1m2;而人的RCS值为1m2[3]。
雷达隐身技术的核心是缩减目标的雷达截面积(RCS)。
减少武器RCS值的途径主要有三条:(1)外形隐身技术。
通过外形设计来消除或减弱散射源,特别是强散射源。
(2)阻抗加载技术。
通过加载阻抗的散射场和武器的总散射场互相干涉来减少RCS。
(3)材料隐身技术。
通过材料吸收或透过雷达波来减少RCS值。
讲解美国隐形飞机所用到的隐形涂料
讲解美国隐形飞机所用到的隐形涂料讲解美国隐形飞机所用到的隐形涂料讲解美国隐形飞机所用到的隐形涂料最近讨论最多的话题是美国无人机RQ-170被伊朗截获,隐形飞行到底用的什么隐形呢,其中有一种涂料是必不可少的:隐形涂料和所谓之隐形涂料,是我们看不到的吗?为了解决大家的疑惑,中国涂料人才网来给您讲解下隐形涂料也叫雷达吸波材料雷达吸波材料是最重要的隐身材料,其中尤以结构型雷达吸波材料和吸波涂料最为重要,国外目前已实用的主要也是这两类隐身材料。
(1)结构型雷达吸波材料结构型雷达吸波材料是一种多功能复合材料,它既能承载作结构件,具备复合材料质轻、高强的优点,又能较好地吸收或透过电磁波,已成为当前隐身材料重要的发展方向。
国外的一些军机和导弹均采用了结构型RAM,如SRAM导弹的水平安定面,A-12机身边缘、机翼前缘和升降副翼,F-111飞机整流罩,B-1B和美英联合研制的鹞-Ⅱ飞机的进气道,以及日本三菱重工研制的空舰弹ASM-1和地舰弹SSM-1的弹翼等均采用了结构型RAM。
近年来,复合材料的高速发展为结构吸波材料的研制提供了保障。
新型热塑性PEEK(聚醚醚酮)、PES(聚醚砜)、PPS(聚苯硫醚)以及热固性的环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和异氰酸酯等都具有比较好的介电性能,由它们制成的复合材料具有较好的雷达传输和透射性。
采用的纤维包括有良好介电透射性的石英纤维、电磁波透射率高的聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、陶瓷纤维,以及玻纤、聚酰胺纤维。
碳纤维对吸波结构具有特殊意义,近年来,国外对碳纤维作了大量改良工作,如改变碳纤维的横截面形状和大小,对碳纤维表面进行表面处理,从而改善碳纤维的电磁特性,以用于吸波结构。
美国空军研究发现将PEEK、PEK和PPS抽拉的单丝制成复丝分别与碳纤维、陶瓷纤维等按一定比例交替混杂成纱束,编织成各种织物后再与PEEK或PPS制成复合材料,具有优良的吸收雷达波性能,又兼具有重量轻、强度大、韧性好等特点。
gjb 2038a-2011 雷达吸波材料反射率测试方法
gjb 2038a-2011 雷达吸波材料反射率测试方法
根据GJB 2038A-2011标准,雷达吸波材料反射率的测试方法如下:
1. 确保测试环境:测试室内应具备良好的射频屏蔽,以避免外部信号的干扰。
测试区域内的电磁波应尽可能稳定。
2. 准备测试设备:包括射频发生器、功率计、定向耦合器、吸波材料样品和所需的连接线缆。
3. 连接测试设备:将射频发生器和功率计与定向耦合器连接,并将吸波材料样品安装在定向耦合器的测试口处。
4. 设置测试参数:根据吸波材料样品的特性和测试要求,设置射频发生器的频率范围和功率级别。
5. 进行测试:通过射频发生器向定向耦合器输入射频信号,然后由功率计测量定向耦合器输出的信号功率。
6. 计算反射率:根据测试得到的输入和输出功率值,使用以下公式计算吸波材料的反射率:
反射率 = 10 * log10(输出功率 / 输入功率)
7. 重复测试:对同一吸波材料样品,在不同频率和功率级别下重复上述测试步骤,并记录测试结果。
8. 数据处理与分析:整理和统计测试数据,并进行必要的数据
处理和分析,以评估吸波材料的性能和质量。
注意事项:
- 在进行测试之前,要确保吸波材料样品表面干净,并不存在损坏或杂质。
- 在选择测试频率范围和功率级别时,要参考相关的吸波材料规范和使用要求。
- 在测试过程中,要避免其他电磁源的干扰,以确保测试结果的准确性。
- 需要注意的是,吸波材料的反射率是与频率、角度和极化状态等因素有关的,因此在测试时要注意控制这些因素的影响,以获得准确的测试结果。
雷达吸波材料测试方法和标准
雷达吸波材料测试方法和标准
雷达吸波材料的测试方法主要包括自由空间法、紧贴法、传输法等。
这些方法基于电磁波在材料表面反射和吸收的原理,对雷达吸波材料的反射率进行测量。
在测试过程中,需要使用雷达测量系统、频谱分析仪、示波器等设备。
测试的指标包括反射率阈值、反射率波动范围等,这些指标用于评估雷达吸波材料的性能。
具体的测试流程包括检测准备、检测实施、数据处理和结果分析等步骤。
在这个过程中,还需要注意可能出现的误差,并采取相应的解决措施以减小误差。
以上是雷达吸波材料的基本测试方法,建议查阅关于雷达吸波材料的专业书籍或者咨询该领域的专家,获取更多更准确的信息。
gjb 雷达吸波标准 -回复
gjb 雷达吸波标准-回复雷达吸波标准(gjb)是一种用于评估雷达吸波材料性能的国家标准。
雷达吸波材料是一种能够吸收来自雷达波的电磁波的特殊材料,它的设计目的是减少雷达发射的信号被反射回来或散射掉,从而提高雷达系统的隐身性能。
雷达吸波标准(gjb)的制定是为了确保雷达吸波材料的性能符合要求,并能够在各种复杂的环境条件下正常工作。
下面,我将详细介绍雷达吸波标准(gjb)的内容和测试流程。
1. 标准概述雷达吸波标准(gjb)适用于评估雷达吸波材料的吸收性能,并提供了一系列的测试方法和要求。
这些标准主要包括材料的电磁特性、表面处理要求、吸波性能测试方法等。
2. 材料的电磁特性首先,雷达吸波材料的电磁特性是评估其性能的基础。
这些特性包括介电常数、磁导率、波长响应等。
标准规定了对这些特性进行测量和分析的方法。
3. 表面处理要求雷达吸波材料的表面处理是为了提高其吸波性能。
标准要求对材料表面进行特定的处理,如喷涂特殊材料、涂覆特殊涂层等。
这些处理方法旨在增加材料的表面粗糙度和增加其能量吸收能力。
4. 吸波性能测试方法雷达吸波材料的吸波性能是评估其性能的关键指标。
标准规定了一系列的测试方法,包括反射损耗测试、散射损耗测试、吸收损耗测试等。
这些测试方法能够定量评估材料在不同频率范围内的吸波性能。
5. 样品制备与测试环境为了保证测试结果的准确性和可比性,标准还规定了样品制备和测试环境的要求。
样品制备要求包括材料的尺寸、形状和表面光洁度等方面。
测试环境要求包括测试室内的电磁干扰控制、温度和湿度控制等。
6. 数据分析和评估在完成吸波性能测试后,标准要求对测试数据进行分析和评估。
这些分析和评估的指标包括吸波性能曲线、吸波带宽、吸波峰值等。
通过对数据的分析,可以确定材料的吸波性能是否符合要求。
总结起来,雷达吸波标准(gjb)是用于评估雷达吸波材料性能的国家标准。
它规定了材料的电磁特性、表面处理要求、吸波性能测试方法等内容,并要求对测试数据进行分析和评估。
纳米雷达吸波材料概述
纳米雷达吸波材料概述隐身技术是当今世界三大尖端军事技术之一,是一种通过控制和降低目标的信号特征,使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的技术。
在现代战争中,雷达是探测目标的一种可靠手段,因此,雷达隐身技术依然是隐身技术的发展重点。
雷达吸波涂料主要由吸收剂与粘结剂体系组成,是一种功能性涂料,能够吸收、衰减入射的电磁波,具有将电磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的功能.吸波材料可分为传统型和新型吸波材料两种,新型吸波材料包括:纳米材料、多晶铁纤维、手性材料、导电高聚物吸波材料、等离子体吸波材料和可见光、红外及雷达兼容吸波材料等.本文主要介绍纳米吸波复合材料。
纳米吸波复合材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其他形式能量的一类纳米功能复合材料.b~纳米碳化硅目前国际上的重要几项研究如下:美国研制了一种“超墨粉”吸波涂料,对雷达波的吸收率可达99%。
SiIks 公司将一种超细陶瓷球粉体添加在普通的漆中,喷涂在飞机和车辆上,可以提高隐形能力,还可以涂覆在电子装备上来对付电子干扰.法国研制成功一种宽频谱微波吸收涂层,该涂层由粘结剂和纳米级微粉填充材料构成,具有良好的磁导率,在50Mhz ~ 50Ghz 频率范围内吸收性能较好。
还有采用化学法成功制备了FeB 超细非晶合金颗粒,并对其吸波性能进行了研究,结果表明,这种纳米颗粒具有较大的磁损耗,是一种有应用潜力的吸波材料。
而纳米吸波材料为何如此受各军事大国的青睐呢?首先,纳米吸波涂料具有良好的吸波特性,同时具有宽频带、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点。
其次,纳米吸收剂具有多种吸波机制,如界面效应、量子尺寸效应,产生磁滞损耗、界面极化、多重散射及分子分裂能级激发等。
因此,纳米吸波涂料是一种非常有发展前景的功能涂料。
纳米吸波复合材料的工作原理:雷达波首先传输到阻抗为Z 0的自由空间,然后投射到阻抗为Z 1的材料表面,这时雷达波产生部分反射.反射系数R 由下式得出:R =(Z 0—Z 1)/(Z0 +Z 1).式中,Z 0=(μ0/ε0)1/2,Z 1=(μ1/ε1)1/2.μ0、μ1 分别为自由空间和吸波材料的磁导率;ε0 和ε1分别为自由空间和吸波材料的介电常数.为了不产生反射,反射系数必须为零,即满足Z 0=Z 1或μ0/ε0=μ1/ε1。
雷达吸波材料
雷达吸波结构复合材料随着现代科学技术的发展,电磁波辐射对环境的影响日益增大。
在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点;在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。
因此,治理电磁污染,寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料,已成为材料科学的一大课题。
电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害。
研究证实,铁氧体吸波材料性能最佳,它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。
将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射,能达到消除电磁干扰的目的。
根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率铁氧体引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。
吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类:其一,电阻型损耗,此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗,即导电率越大,载流子引起的宏观电流(包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流)越大,从而有利于电磁能转化成为热能。
其二,电介质损耗,它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制,即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。
电介质极化过程包括:电子云位移极化,极性介质电矩转向极化,电铁体电畴转向极化以及壁位移等。
其三,磁损耗,此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗,此类损耗可以细化为:磁滞损耗,旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等,其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。
此外,最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点。
雷达吸波结构复合材料主要指纤维增强吸波复合材料和夹层结构吸波复合材料。
纤维增强吸波复合材料一般由玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等增强,树脂基体中填充吸收剂或直接由本身吸收雷达波性能好的纤维与树脂构成。
夹层结构吸波复合材料是用透波性能好、强度高的复合材料做成面板,其夹芯制成蜂窝、波纹或角锥结构,在夹芯壁上涂覆吸波涂层或在夹芯中填充轻质泡沫型吸收材料,构成夹层结构吸波材料。
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雷达吸波结构复合材料
随着现代科学技术的发展,电磁波辐射对环境的影响日益增大。
在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点;在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。
因此,治理电磁污染,寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料,已成为材料科学的一大课题。
电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害。
研究证实,铁氧体吸波材料性能最佳,它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。
将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射,能达到消除电磁干扰的目的。
根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率铁氧体引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。
吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类:
其一,电阻型损耗,此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗,即导电率越大,载流子引起的宏观电流(包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流)越大,从而有利于电磁能转化成为热能。
其二,电介质损耗,它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制,即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。
电介质极化过程包括:电子云位移极化,极性介质电矩转向极化,电铁体电畴转向极化以及壁位移等。
其三,磁损耗,此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗,此类损耗可以细化为:磁滞损耗,旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等,其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。
此外,最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点。
雷达吸波结构复合材料主要指纤维增强吸波复合材料和夹层结
构吸波复合材料。
纤维增强吸波复合材料一般由玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等增强,树脂基体中填充吸收剂或直接由本身吸收雷达波性能好的纤维与树脂构成。
夹层结构吸波复合材料是用透波性能好、强度高的复合材料做成面板,其夹芯制成蜂窝、波纹或角锥结构,在夹芯壁上涂覆吸波涂层或在夹芯中填充轻质泡沫型吸收材料,构成夹层结构吸波材料。
1、吸波复合材料的优点
吸波复合材料不仅具有一般复合材料比重低、比强度高、比模量高的力学优点,同时还能有效地吸收和衰减雷达波,使反射信号显著降低这种特点就决定了吸波复合材料在有效吸收衰减雷达波使飞机
隐身的同时,本身还是一种结构料,起着承载和减重的作用。
减重对隐身飞机来讲有着更为特殊的意义。
因为隐身飞机外涂的吸波材料如铁氧体等,一般不能承载且增加重量;若能通过采用吸波复合材料抵消吸波涂料增加的重量,则可获得更好的吸波效果且不会影响飞机的其他性能。
复合材料从制造工艺上能够实现复杂外形结构的大面积精确整
体成型,从而更好地保证飞机的气动外形。
如号称“飞翼”的B-2,高度的翼身融合,外形曲面极其复杂,若采用金属结构,将极为困难;但采用复合材料结构,则只要模具能制造出来,成型就不成问题,从而使制造工艺上的难题迎刃而解。
2、目前应用的主要吸波复合材料
(1)碳-碳复合材料
美国威廉斯国际公司研制的碳-碳复合材料适用于高温部位,能很好地抑制红外辐射并吸收雷达波。
在发动机部位用致密炭泡沫层来吸收发动机排气的热辐射,还可制成机翼前缘、机头及机尾。
(2)含铁氧体的玻璃钢材料
这种材料质轻、强度和刚度高,日本已将它装备在空对舰导弹(ASM-1)的尾翼上,其弹翼也将使用这种材料改装,使其隐身性能
大为提高。
(3)充填石墨的复合材料
美国在石墨-热塑性复合材料和石墨-环氧树脂复合材料的
研制方面取得很大进展,这些材料在低温下仍保持韧性。
(4)玻塑材料
这种由美国道尔化学公司研制的材料型号为Fibalog,是在塑料中加入玻璃纤维而制成的,据报道,这种材料较坚硬,可作为飞机蒙皮和一些内部构件,而无需加金属加强筋,并具有较好的吸收雷达波特性。
(5)碳纤维复合材料
美国空军材料实验室研制的碳纤维复合材料能吸收辐射热,而不反射辐射热,既能降低雷达波特性,又能降低红外线特征,用它可制作发动机舱蒙皮、机翼前缘以及机身前段。
(6)碳化硅纤维、碳化硅-碳纤维复合材料
碳化硅纤维中含硅,不仅吸波特性好,能减弱发动机红外信号,而且具有耐高温、相对密度小、韧性好、强度大、电阻率高等优点,是国外发展很快的吸波材料之一,但仍存在一些问题,如电阻率太高等。
将碳、碳化硅以不同比例,通过人工设计的方法,控制其电阻率,便可制成耐高温、抗氧化、具有优异力学性能和良好吸波性能的SiC-C复合纤维。
SiC-C复合纤维与环氧树脂制成的复合材料,由SiC-C纤维和接枝酰亚胺基团与环氧树脂共聚改性为基体组成的结构材料,吸波性能都很优异。
(7)混杂纤维增强复合材料
混杂纤维复合材料是指两种或两种以上的纤维增强同一种
基体得到的复合材料。
在力学性能上,混杂纤维复合材料不仅能保留单一纤维复合材料的优点,还可做到不同纤维间性能取长补短、匹配协调,使之具有优异的综合性能。
根据不同部位、不同结构的不同要求,隐身飞机上可能较多地采用了混杂复合材料,以增加吸波效果、拓宽吸波频带。
玻璃纤维、芳纶、碳纤维等可混杂使用,即可层内混杂或层间混杂。
目前已能制造出吸波性能很好的混杂纤维增强复合材料,广泛用于飞机制造中。
(8)特殊碳纤维增强的碳-热塑性树脂基复合材料
与热固性复合材料相比,热塑性复合材料具有耐高温、韧性好、损伤容限能力强、便于大面积整体成型和再加工等一系列优点,是国外正在发展的一种新型的复合材料。
如PEEK、PEK和PPS等树脂都具有比较好的雷达传输和介电透射特性,当雷达波透射到这些树脂基复合材料时,不容易形成爬行的电磁波。
这种材料具有极好的吸波性能,能使频率为0.1MHz~50GHz的脉冲大幅度衰减,现在已用于先进战斗机(ATF)的机身和机翼,其型号为APC(HTX)。
另外APC-2是CelionG40-700碳纤维与PEEK复丝混杂纱单向增强的品级,特别适宜制造直升机旋翼和导弹壳体,美国隐身直升机LHX已经采用此种复合材料。
(9)结构手征复合材料
手征材料特征是指物体与其镜像不存在几何对称性,而且不能使用任何方法使物体与镜像相重合。
手征材料的研究是当前吸波材料的一个热门领域,它与普通材料相比,有两个优势:一是调整手征参数比调节介电参数和磁导率容易,大多数材料的介电参数和磁导率很难在较宽的频带上满足反射要求;二是手征材料的频率敏感性比介电参数和磁导率小,容易实现宽频吸波。
在实际应用中主要有本征手征物体及结构手征物体两类,本征手征物体本身的几何形状如螺旋线等,使其成为手征物体,结构手征物体各向异性的不同部分与其它成分成一角度关系,从而产生手征行为,结构手征材料可由多层纤维增强材料构成,其中纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维等,可将每层的纤维方向看作该层的轴线,将各层纤维材料以角度渐变的方式叠合时,构成结构手征复合材料。