雷达吸波复合材料制备及应用技术

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雷达吸波复合材料制备及应用技术雷达吸波材料利用吸波复合材料的特殊电磁特性，将入射的电磁波能量转化成热能而耗损掉，以缩减飞行器某些关键部位的雷达回波强度。

目录

简介

它是重要的隐身措施之一。 隐身复合材料包括涂敷性吸波材料、结构型复合吸波材料及有源吸波材料等。吸波材料的机理是使入射电磁波能量在分子水平上产生振荡，转化为热能，有效地衰减雷达回波强度。按吸收机理不同，可分为吸收型、谐振型和衰减型三大类。 1）涂敷性吸波材料 涂敷性吸波材料是用于涂在机体表面的一种吸收雷达波的涂料。80年代广泛应用的吸波涂料是各种铁氧体吸波材料，如用于厘米波段的锤-镐铁氧体，用于毫米波段的镍-锌铁氧体，加宽频带的有锤-锌铁氧体。f-1l7a、b-2、f-22隐身飞机主要采用了铁氧体吸波涂层。1987年美国还研制出一种非铁氧体基吸波材料，它是由多种视黄基席夫碱盐组成的含双键的聚合物，其吸波性能良好，重量仅为铁氧体的1/10，对雷达波的衰减可达80%以上。美国研制出的另一种新型“铁球状”吸波涂层，其特点是价格便宜，涂敷方便，可耐5000℃高温。此外，国外还正在研制含有放射性同位素的涂料和半导体涂料，其特点是吸收频带宽，反射衰减率高，使用寿命长，能较好地满足超音速飞行的气动要求。 2）结构型吸波材料 结构型吸波材料是一种既可作承力部件，又具有优良的电磁波吸收性能的复合材料。目前国外研制的大致有吸收剂散布型、层板型和夹心结构型三种。吸收剂散布型是由热塑性peek、pps等树脂纺成单丝和复丝分别和碳纤维、玻璃纤维等特殊纤维按一定比例交替混杂成纱束，再将其编织成织物与同类树脂制成复合材料(f-117的v形垂尾、f-22的机身和机翼蒙皮采用了此吸波材料)。层板型是将复合材料制成多层结构，最外层为透波材料，中间层为电磁损耗层，最内层则由具有反射雷达波性能的材料构成。夹心结构型是用透波性良好且强度高的复合材料作面板，以蜂窝结构、波纹结构或锥形结构作芯子，再用石墨、磁粉、泡沫吸收材料填充而制成的复合材料。由于夹心结构型复合材料重量轻、比刚度、比强度高，易做成复杂曲线结构，因此该型复合材料在隐身飞机上已得到广泛应用。例如a-12、f-19、b-lb、b-2、yf-23等飞机上均不同程度地采用了该种材料，其中b－lb飞机上运用的该种材料竟占整个结构材料的30%。 目前传统吸波复合材料存在频带窄、密度大、匹配厚度大以及低频吸波效果差等不足，而宽频高效雷达吸波复合材料能很好的解决这些问题。 2、技术原理、技术要点 系统研究了低频-高频范围内的宽频高效雷达吸波复合材料电磁参数设计和相关过程控制工艺，并对制备的吸波复合材料产品电磁性能和环境适应性进行评估。针对目前传统吸波复合材料面临频带窄、密度大、匹配厚度大以及低频吸波效果差等不足之处，本项目基于超材料的逆向设计思维，结合CST、COMSOL、FEKO等数值仿真软件对材料电磁参数进行设计，通过由性能模拟仿真到试验验证、由性能迭代到工艺优化的技术路径，建立“建模仿真计算-电磁参数调制-产品性能测试”的研究思路，突破目前军用武器装备在宽频、高强雷达吸波隐身材料领域的技术瓶颈。本项目成功开发出具有低成本、电磁吸收频段可控、耐腐蚀的电磁吸波剂材料；高性能吸收、密度低、柔顺性好的吸波贴片产品；渐变可调性吸波蜂窝产品；高强度、高过载、耐高温特性的吸波预浸料。

应用情况及效果

本项目成功开发出具有低成本、电磁吸收频段可控、耐腐蚀的电磁吸波剂材料；高性能吸收、密度低、柔顺性好的吸波贴片产品；渐变可调性吸波蜂窝产品；高强度、高过载、耐高温特性的吸波预浸料；产品已在中国人民解放军63888部队、深圳光启尖端技术有限责任公司、深圳光启高等理工研究院、深圳光启岗达创新科技有限公司等多家单位得到应用，广泛应用于机载通信天线、尾翼、电磁窗、舰船桅杆、雷达罩等电磁结构件制造中。

服务“科创中国” 濮阳、菏泽、泰安、兰州新区、天水、巴音郭楞、温州、荆门、七台河、铜陵、长兴等

知识产权、奖项、重要参考文献

已获得奖项： 河南省科技进步奖，二等奖（2020年）。