雷達(dá)罩-材料和結(jié)構(gòu)

隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，雷達(dá)大量應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、航海等領(lǐng)域，雷達(dá)罩的運(yùn)用也日趨廣泛。雷達(dá)罩是電磁波的窗口，其作用是保護(hù)天線，防止環(huán)境對(duì)雷達(dá)天線工作狀態(tài)的影響和干擾，從而減少驅(qū)動(dòng)天線運(yùn)轉(zhuǎn)的功率，提高其工作可靠性，保證雷達(dá)天線全天候工作。雷達(dá)罩的存在，延長(zhǎng)了天線的使用壽命，簡(jiǎn)化了天線的結(jié)構(gòu)，減輕了結(jié)構(gòu)的重量。雷達(dá)罩作為雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分，其性能好壞直接影響到雷達(dá)系統(tǒng)的功能?？梢哉f(shuō)，雷達(dá)罩與天線同等重要。要求雷達(dá)罩對(duì)天線的電磁輻射特性的影響最小，并且滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的要求。

雷達(dá)罩技術(shù)綜合了材料、工藝、機(jī)械、電磁、空氣動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等學(xué)科的知識(shí)，設(shè)計(jì)和制造難度較大。由于雷達(dá)罩工作在一種復(fù)雜的特殊環(huán)境中，對(duì)材料的要求十分苛刻，主要使用玻璃纖維復(fù)合材料。

1、在透波復(fù)合材料中最早使用的是E玻璃纖維,后來(lái)又有特種玻璃纖維, 是指高強(qiáng)度玻璃纖維(S-glass),高模量玻璃纖維(M-glass)和低介電玻璃纖維(D-glass)[2]。真正用于雷達(dá)罩的專用玻璃纖維主要是D玻璃纖維、石英纖維和高硅氧玻璃纖維，D玻璃纖維專用于雷達(dá)罩,它具有較低的介電常數(shù)和正切損耗,但同時(shí),機(jī)械性能較低,一般僅為E玻璃纖維的70%,為達(dá)到一定的介電性能時(shí),往往采用 D玻璃纖維。

2、高硅氧玻璃纖維中二氧化硅的含量為91～99%,它是以酸浸洗E玻璃纖維,除去堿金屬,再于670～800℃加熱燒結(jié)而形成高硅氧玻璃纖維。

3、芳綸纖維是高度定向的芳香族聚酰胺纖維的統(tǒng)稱，其代表品種為美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的Kevlar－49，其性能見(jiàn)表1示。由于芳綸纖維具有較低的密度、優(yōu)越的抗沖擊性和比剛度高、比強(qiáng)度高等特性，在航空上得到廣泛應(yīng)用，一度有取代玻璃纖維的趨勢(shì)。

4、石英纖維的化學(xué)成份是純度達(dá)99.5% 以上的二氧化硅,經(jīng)熔融制成纖維,其介電常數(shù)和正切損耗與上述玻璃纖維相比都是最小的,石英纖維的機(jī)械性能取決于制造工藝技術(shù),另外,石英纖維的線膨脹系數(shù)較小,而且具有彈性模量隨溫度增高而增加的罕見(jiàn)特性。

5、聚乙烯纖維是密度最小，介電性能優(yōu)良的一種增強(qiáng)纖維，由于其表面惰性導(dǎo)致纖維與樹(shù)脂粘附性差，必須對(duì)纖維進(jìn)行表面處理，同時(shí)選擇合適的樹(shù)脂體系。超高模量聚乙烯纖維（UHMPE），如Dyneema和Spectra系列，強(qiáng)度高、不吸水抗沖擊，在X波段至mm波段范圍內(nèi)，具有優(yōu)良的介電性能，與樹(shù)脂浸潤(rùn)性好，復(fù)合材料的防彈性和力學(xué)性能在高溫下保持穩(wěn)定，是一種很有前途的高性能雷達(dá)罩增強(qiáng)材料。常與其他纖維混合成透波混雜復(fù)合材料使用。例如Spectra/玻璃纖維（25/75 ） 復(fù)合材料的介電常數(shù)為2.9； Spectra/石英混雜體系能夠獲得優(yōu)良的電/機(jī)械性能。國(guó)外導(dǎo)彈天線罩大多已采用此種纖維。

國(guó)內(nèi)透波復(fù)合材料使用的增強(qiáng)纖維仍以E玻璃纖維和S玻璃纖維為主,M玻璃纖維只有較少量使用。雷達(dá)天線罩用增強(qiáng)纖維（織物）仍以E-玻璃纖維（密度=2.54g/cm3、ε=6.13、tgδ=0.0055）和S-玻璃纖維（密度=2.49、ε=5.12、tgδ=0.0068），同類纖維國(guó)外密度比國(guó)內(nèi)低0.15左右，ε低0.2左右、tgδ小0.0015左右。且纖維種類少，織物種類更少，只有兩維仿形編織套。

環(huán)氧樹(shù)脂仍是雷達(dá)罩最常用的樹(shù)脂基體之一。由于先進(jìn)雷達(dá)罩對(duì)全頻帶、低介電損耗、耐高溫，耐天候等性能要求的不斷提升，其他如氰酸酯樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂等。

雷達(dá)罩使用的夾心材料為輕質(zhì)PMI泡沫，此種泡沫被大量使用在航天、太空等領(lǐng)域----質(zhì)輕且堅(jiān)固。由于優(yōu)良的透波性以及對(duì)雷達(dá)波的低干擾，也成為雷達(dá)罩的主要結(jié)構(gòu)。