CN104763099A - 具有雷达隐身功能的方舱大板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有雷达隐身功能的方舱大板及其制备方法。该方舱大板包括外蒙皮层和内蒙皮层，外蒙皮层与内蒙皮层之间设有加强框，外蒙皮层、内蒙皮层、加强框之间形成的空腔内以及加强框内均设有交替叠置的硬质泡沫层和吸波材料层。制备方法包括（1）成型外蒙皮；（2）制备复合材料槽型型材，并拼接为加强框，在加强框内交替叠置硬质泡沫和吸波材料；（3）将外蒙皮与加强框粘接，然后在外蒙皮与加强框外的空间内交替叠置硬质泡沫和吸波材料，再粘接内蒙皮；（4）整个板材加压定型，得到方舱大板。本发明的方舱大板重量轻、雷达隐身性能好，制备方法简单方便。

Description

具有雷达隐身功能的方舱大板及其制备方法

技术领域

本发明属于方舱技术领域，具体涉及一种具有雷达隐身功能的方舱大板及其制备方法。

背景技术

方舱是指能为人员和装备提供适宜的工作环境和安全防护，便于实施多种方式装卸和运输的工作间。方舱是一种类似于集装箱的结构，可由汽车、火车运输，可为舱内设备、人员提供适宜的环境，可以装载各种功能设备，形成指挥控制方舱、通信方舱、气象方舱、电子侦察方舱、机械维修方舱、医院方舱等等。

上世纪五十年代美国开始着手研制方舱，经过几十年的发展及检验，充分证明了方舱在机动性、灵活性、经济性、后勤保障等方面的优越性，已被世界各国所重视，各类各型方舱的列装量逐年增加。方舱已成为各种地面系统最重要的载体，其本身也已成为重要的地面装备。近年来，国外方舱技术不断发展，主要表现为：从专用系统向标准化、系列化和通用化发展；从单一舱体向可扩展、可重组方舱发展；从基本结构承载用途向电磁屏蔽、抗核加固、防弹、隐身等多功能一体化发展。

方舱大板是制造方舱的主要材料，方舱大板通过铆接形成方舱的四壁和顶板、底板，采用雷达隐身的大板制造方舱，可以有效降低其雷达散射截面积。

申请号为201120579785.4的中国专利文献（授权公告日为2012年9月12日）公开了一种具有毫米雷达波及厘米雷达波吸收涂层的隐身方舱，在舱外增加一层厚度不大于2mm的吸波涂层，该吸波涂层对毫米雷达波及厘米雷达波具有吸收作用。该专利文献并未提供雷达隐身性能数据，并且采用吸波涂层会大大增加额外重量，同时过厚的涂层维护较困难。

申请号为201210384896.9的中国专利文献（申请公布日为2013年1月16日）公开了一种具有免维护的毫米雷达波和厘米雷达波结构隐身的方舱，所用壁板包括外蒙板和内蒙板，内外蒙板之间夹持有泡沫板，该泡沫板可以提供雷达吸波性能。但是，具有吸波性能的泡沫板一般需要较大的厚度，或者需要制备成尖锥状，如微波暗室用尖锥吸波材料，会导致方舱板壁过厚等问题，并且该专利文献未提供吸波性能数据。

申请号为201210384897.3的中国专利文献（申请公布日为2013年1月16日）公开了一种具有壁板防穿透兼结构雷达隐身的方舱，其壁板由外至内依次为外防穿透层、吸波夹心层和内蒙板，内蒙板与外防穿透层之间设有骨架。该专利文献的方舱雷达隐身性能主要依靠雷达吸收材料填充的泡沫实现，防弹性能依靠高强纤维增强的外防穿透层提供。单纯依靠填充泡沫达到吸波性能会导致舱壁过厚等问题。该专利文献未提供具体的吸波性能数据，也未提供具体的防弹性能数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种轻质的具有雷达隐身功能的方舱大板及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种具有雷达隐身功能的方舱大板，包括外蒙皮层和内蒙皮层，所述外蒙皮层与内蒙皮层之间设有加强框，所述外蒙皮层、内蒙皮层、加强框之间形成的空腔内以及所述加强框内均设有交替叠置的硬质泡沫层和吸波材料层。

上述的方舱大板中，优选的，所述加强框是由树脂基复合材料构成；所述树脂基复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料、玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料或玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。

上述的方舱大板中，优选的，所述外蒙皮层是由树脂基复合材料构成；所述树脂基复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料、玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料或玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。

上述的方舱大板中，优选的，所述吸波材料层是由吸波材料构成，所述吸波材料包括吸波织物或吸波薄膜；所述吸波织物包括碳纤维布、浸涂有吸波涂料的玻璃纤维布、表面涂覆有吸波涂层的玻璃纤维布或经过热处理的聚丙烯腈纤维布，所述吸波薄膜包括电阻片、电阻型容性频率选择表面或表面涂覆有吸波涂层的塑料薄膜。

上述的方舱大板中，优选的，所述硬质泡沫层是由硬质泡沫构成；所述硬质泡沫包括阻燃硬质聚氨酯泡沫、阻燃聚氯乙烯泡沫和阻燃聚酰亚胺闭孔泡沫中的一种或多种。

上述的方舱大板中，优选的，所述内蒙皮层是由铝合金或树脂基复合材料构成；所述树脂基复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料、玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料或玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。

上述的方舱大板中，优选的，所述外蒙皮层的厚度为0.5mm～5mm，所述吸波材料层的厚度为0.1mm～1mm，所述硬质泡沫层的厚度为2mm～60mm，所述内蒙皮层的厚度为0.5mm～5mm。

上述的方舱大板中，优选的，所述方舱大板的总厚度为20mm～100mm，面密度＜20kg/m²；所述方舱大板在3GHz～18GHz范围内，雷达反射率小于-10dB。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的具有雷达隐身功能的方舱大板的制备方法，包括以下步骤：

（1）采用真空灌注工艺、层压工艺或手糊工艺成型外蒙皮；

（2）采用真空灌注工艺、拉挤工艺或手糊工艺制备复合材料槽型型材，将复合材料槽型型材拼接为加强框，并在加强框内按预设要求交替叠置硬质泡沫和吸波材料；

（3）将外蒙皮与含硬质泡沫和吸波材料的加强框进行粘接，然后在外蒙皮与加强框外的空间内按预设要求交替叠置硬质泡沫和吸波材料，再粘接内蒙皮；

（4）将步骤（3）得到的整个板材加压定型，得到具有雷达隐身功能的方舱大板。

本发明中，吸波材料采用电阻型容性频率选择表面时，方阻Rs为20W/□～400W/□，可优选采用公开号为CN103158299A的中国专利文献中的电阻型容性频率选择表面，公布日期为2013.06.19；吸波材料采用电阻片（吸波薄膜）时，电阻片的方阻Rs为20W/□～500W/□，可优选采用公开号CN102179968A的中国专利文献中的电阻片，公布日期为2011.09.14。

本发明中，加强框内的硬质泡沫层和吸波材料层的排布方式、各层材质、厚度等优选与外蒙皮层、内蒙皮层、加强框之间形成的空腔内的硬质泡沫层和吸波材料层的设置相同。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明提供了一种方舱大板，通过结构-功能一体化设计，使外蒙皮在承载的同时作为结构吸波材料的一部分，填充泡沫在承载隔热的同时也作为结构吸波材料的一部分。本发明采用树脂基复合材料制备外蒙皮和加强框，替代传统铝合金大板的铝合金蒙皮和钢质骨架，减轻了整个大板的质量和厚度。本发明制备的大板每平米不大于20kg，大板厚度最小可达20mm，且耐撞击等力学性能满足方舱标准要求。

（2）本发明的方舱大板通过在外蒙皮层、内蒙皮层和加强框之间形成的空腔内以及加强框内设置交替叠加的硬质泡沫层和吸波材料层，通过优选吸波材料（如电阻型容性频率选择表面、电阻片的方阻等），优选吸波材料的插入位置，使方舱大板具有较宽的吸收带宽，在3GHz～18GHz频率范围内雷达反射率小于-10dB，即可吸收90%以上的入射雷达波。

（3）本发明基本不额外增加方舱大板的重量，每平方米的吸波材料质量不大于200克，3层吸波材料总质量每平米不大于600克，而现有技术中外加的吸波涂层厚度为2mm时，每平米质量通常超过3kg（采用电损耗吸收剂时），甚至超过8kg（采用磁损耗吸收剂时）。

附图说明

图1为本发明实施例中方舱大板的剖面结构示意图。

图2为本发明实施例中方舱大板的制备工艺流程图。

图3为本发明实施例中方舱大板的雷达反射率曲线图。

图例说明：

1、外蒙皮层；2、加强框；3、内蒙皮层；4、第一吸波材料层；5、第二吸波材料层；6、第三吸波材料层；7、第一硬质泡沫层；8、第二硬质泡沫层；9、第三硬质泡沫层、10、第四硬质泡沫层。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例：

一种本发明的具有雷达隐身功能的方舱大板，如图1所示，包括外蒙皮层1和内蒙皮层3，外蒙皮层1与内蒙皮层3之间设有加强框2，外蒙皮层1、内蒙皮层3和加强框2之间形成的空腔内、以及加强框2内均设有交替叠置的硬质泡沫层和吸波材料层。

本实施例中，加强框2是由玻璃纤维织物增强乙烯基酯树脂复合材料构成，呈开口的槽型结构，壁厚为2mm。加强框2内由外到内依次填充有第一吸波材料层4、第一硬质泡沫层7、第二吸波材料层5、第二硬质泡沫层8、第三吸波材料层6和第三硬质泡沫层9。

本实施例中，外蒙皮层1是由玻璃纤维织物增强乙烯基酯树脂复合材料构成，厚度为3.3mm。内蒙皮层3为铝合金板，厚度为1mm。外蒙皮层1、内蒙皮层3和加强框2三者所形成的空腔内由外到内依次填充有第一吸波材料层4、第一硬质泡沫层7、第二吸波材料层5、第二硬质泡沫层8、第三吸波材料层6和第四硬质泡沫层10。

本实施例中，第一吸波材料层4为表面涂覆有吸波涂层的玻璃纤维布，厚度为0.2mm，第一吸波材料层4紧贴外蒙皮层1，第二吸波材料层5为表面涂覆有吸波涂层的玻璃纤维布，厚度为0.2mm，第三吸波材料层6为碳纤维布，厚度为0.2mm。

本实施例中，第一硬质泡沫层7、第二硬质泡沫层8和第三硬质泡沫层9均为阻燃硬质聚氨酯泡沫，第一硬质泡沫层7、第二硬质泡沫层8的厚度均为6.7mm，第三硬质泡沫层9的厚度为40.3mm，第四硬质泡沫层10的厚度为42.3mm。

一种上述本实施例的具有雷达隐身功能的方舱大板的制备方法，工艺流程可参见图2，包括以下步骤：

（1）采用手糊工艺（也可采用真空灌注工艺或层压工艺）成型外蒙皮。

（2）采用拉挤工艺（也可采用真空灌注工艺或手糊工艺）制备复合材料槽型型材，然后将复合材料槽型型材拼接成加强框2，并在加强框2的槽内按上述要求交替叠置各硬质泡沫和各吸波材料，其中，第一吸波材料层4可预先粘接于外蒙皮的内表面，一部分作为加强框2内部的吸波层，另一部分作为外蒙皮、加强框2、内蒙皮三者形成的空腔内的吸波层。

（3）将带有第一吸波材料层4的外蒙皮与带有硬质泡沫和吸波材料的加强框2用结构胶粘接，然后在第一吸波材料层4与加强框2外所形成的空间内交替叠置硬质泡沫和吸波材料，叠置方式与加强框2内的叠置方式相同，最后粘接内蒙皮。硬质泡沫与吸波材料之间、吸波材料与外蒙皮之间、硬质泡沫与内蒙皮之间均用结构胶粘接。

（4）将步骤（3）得到的整个板材加压定型，压力为0.5MPa，结构胶固化后得到具有雷达隐身功能的方舱大板。

本实施例制备的方舱大板的总厚度为60.6mm，面密度为18kg/m²。该方舱大板在3GHz～18GHz频率范围内，雷达反射率小于-10dB，即可吸收90%以上的入射雷达波。该方舱大板强度好，可承受直径76mm、质量31kg、一端为半球形的钢圆柱体从760mm高度自由落下的撞击。

上述本实施例制备的方舱大板中，每平方米的吸波材料质量不大于200克，3层吸波材料总质量每平米不大于600克，而现有外加的吸波涂层厚度为2mm时，每平米质量通常超过3kg（采用电损耗吸收剂时），甚至超过8kg（采用磁损耗吸收剂时）。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有雷达隐身功能的方舱大板，包括外蒙皮层和内蒙皮层，其特征在于，所述外蒙皮层与内蒙皮层之间设有加强框，所述外蒙皮层、内蒙皮层、加强框之间形成的空腔内以及所述加强框内均设有交替叠置的硬质泡沫层和吸波材料层。

2.根据权利要求1所述的方舱大板，其特征在于，所述加强框是由树脂基复合材料构成；所述树脂基复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料、玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料或玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。

3.根据权利要求1所述的方舱大板，其特征在于，所述外蒙皮层是由树脂基复合材料构成；所述树脂基复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料、玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料或玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。

4.根据权利要求1所述的方舱大板，其特征在于，所述吸波材料层是由吸波材料构成，所述吸波材料包括吸波织物或吸波薄膜；所述吸波织物包括碳纤维布、浸涂有吸波涂料的玻璃纤维布、表面涂覆有吸波涂层的玻璃纤维布或经过热处理的聚丙烯腈纤维布，所述吸波薄膜包括电阻片、电阻型容性频率选择表面或表面涂覆有吸波涂层的塑料薄膜。

5.根据权利要求1所述的方舱大板，其特征在于，所述硬质泡沫层是由硬质泡沫构成；所述硬质泡沫包括阻燃硬质聚氨酯泡沫、阻燃聚氯乙烯泡沫和阻燃聚酰亚胺闭孔泡沫中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的方舱大板，其特征在于，所述内蒙皮层是由铝合金或树脂基复合材料构成；所述树脂基复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料、玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料或玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的方舱大板，其特征在于，所述外蒙皮层的厚度为0.5mm～5mm，所述吸波材料层的厚度为0.1mm～1mm，所述硬质泡沫层的厚度为2mm～60mm，所述内蒙皮层的厚度为0.5mm～5mm。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的方舱大板，其特征在于，所述方舱大板的总厚度为20mm～100mm，面密度＜20kg/m²；所述方舱大板在3GHz～18GHz范围内，雷达反射率小于-10dB。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的具有雷达隐身功能的方舱大板的制备方法，包括以下步骤：

（1）采用真空灌注工艺、层压工艺或手糊工艺成型外蒙皮；

（2）采用真空灌注工艺、拉挤工艺或手糊工艺制备复合材料槽型型材，将复合材料槽型型材拼接为加强框，并在加强框内按预设要求交替叠置硬质泡沫和吸波材料；

（3）将外蒙皮与含硬质泡沫和吸波材料的加强框进行粘接，然后在外蒙皮与加强框外的空间内按预设要求交替叠置硬质泡沫和吸波材料，再粘接内蒙皮；

（4）将步骤（3）得到的整个板材加压定型，得到具有雷达隐身功能的方舱大板。