CN105670370B - 一种毛条型宽频隐身材料 - Google Patents

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Abstract

公开了一种毛条型宽频雷达隐身材料，所述隐身材料包括针叶状细丝、金属骨架；其中，沿所述金属骨架的长度方向缠绕有至少一簇针叶状细丝，并且每簇针叶状细丝均以金属骨架上固定的缠绕点为中心呈放射状分布；所述针叶状细丝的横截面为层状结构，包括基材、涂覆在基材表面的吸波涂层；其中，所述吸波涂层的面电阻阻值范围为110Ω/m2～130Ω/m2。根据本发明的隐身材料，具有用途广泛、对2GHz～40GHz频段的雷达波具有较低的平均反射率等优点。

Description

一种毛条型宽频隐身材料
技术领域
本发明涉及一种隐身材料，尤其涉及一种毛条型宽频隐身材料。
背景技术
以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。
隐身技术可降低武器装备及阵地重要目标的特征信号，提高作战时的机动突防能力和生存能力。目前，在新型武器系统研制以及现役武器系统改造中采用隐身技术已成为一个重要的发展趋势。
隐身材料是隐身技术的重要组成部分，是提高武器系统隐身性能的重要技术途径。按照应用方式的不同，隐身材料可分为涂覆型吸波材料、结构型复合吸波材料和披挂遮障式隐身材料。
涂覆型吸波材料由于具有制造简单、使用方便、价格便宜等优点，因而备受人们重视，发展也比较成熟。但是，涂覆型吸波材料由于必须依附在其他物体表面，受到厚度、重量和空间位置等因素的限制，因而存在很大的应用难度。结构型复合吸波材料是一种具有独立承载功能的隐身材料，其不必依附在物体表面，但是其具有制造成本高等缺点。
披挂遮障式隐身材料在武器装备上的应用日渐普及。其最大的优点是吸波性能好，而且可根据需要进行任意的折叠、裁剪，施工方便。尤其对于固定军事目标，如机场、电站、油料洞库等，披挂遮障式隐身材料更加具有优势。
鉴于披挂遮障式隐身材料的重要性，本发明提供了一种毛条型宽频雷达隐身材料。本发明的宽频雷达隐身材料用途广泛，可用于军事、民事领域。军事领域可用于军事掩体、作战阵地、舰船甲板、车辆等军事目标的隐身；民事领域可用于机场、气象台、通信部门的机房、发射塔等目标的电磁防护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种毛条型宽频雷达隐身材料，具有用途广泛、对2GHz～40GHz频段的雷达波具有较低的平均反射率等优点。
本发明的毛条型宽频雷达隐身材料包括金属骨架、针叶状细丝；沿所述金属骨架的长度方向缠绕有至少一簇针叶状细丝，并且每簇针叶状细丝均以金属骨架上固定的缠绕点为中心呈放射状分布；所述针叶状细丝的横截面为层状结构，包括基材、涂覆在基材表面的吸波涂层；其中，所述吸波涂层的面电阻阻值范围为110Ω/m2～130Ω/m2。
优选的，所述针叶状细丝的一端与缠绕点之间的距离l、沿金属骨架分布的线密度ρ与雷达波的反射率r满足以下关系：在2GHz～40GHz频段的低频侧，雷达波的反射率r随l的增大而降低，在2GHz～40GHz频段的高频侧，雷达波的反射率r随l的增大而升高；在2GHz～40GHz频段内，雷达波的反射率r随ρ的增大而降低。
优选的，所述针叶状细丝的一端与缠绕点之间的距离l、沿金属骨架分布的线密度ρ满足：
0＜l＜120mm；
2200根/米<ρ<3200根/米。
优选的，所述吸波涂层涂覆在所述基材的上表面。
优选的，所述层状结构还包括涂覆在所述吸波涂层上表面的第一面涂层、涂覆在所述基材下表面的第二面涂层。
优选的，所述吸波涂层包括第一吸波涂层、第二吸波涂层；其中，第一吸波涂层涂覆在所述基材的上表面，第二吸波涂层涂覆在所述基材的下表面。
优选的，所述层状结构还包括涂覆在第一吸波涂层上表面的第一面涂层、涂覆在第二吸波涂层下表面的第二面涂层。
优选的，所述吸波涂层中使用的吸收剂由高结构炭黑、短切碳纤维组成。
优选的，所述基材的厚度范围为0.05mm～0.1mm。
优选的，所述基材为阻燃聚氯乙烯薄膜。
根据本发明的毛条型宽频雷达隐身材料，通过将针叶状细丝设计为包含吸波涂层的层状结构，因而当雷达波进入层状结构以后，一部分能量的雷达波被透射，一部分能量的雷达波被反射，还有一部分能量的雷达波被吸波涂层衰减吸收；通过将吸波涂层的面电阻阻值范围设置为110Ω/m2～130Ω/m2，能使该层状结构具有最佳的吸波效果；通过将针叶状细丝缠绕在金属骨架上构成毛条型的三维立体结构，能够使经层状结构反射的雷达波在毛条型的三维立体结构中多次散射衰减，进一步降低雷达波的反射率。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1a是本发明实施例的毛条型宽频雷达隐身材料的结构示意图；
图1b是本发明实施例的毛条型宽频雷达隐身材料的实物图；
图2a是本发明实施例的针叶状细丝横截面的一种层状结构示意图；
图2b是本发明实施例的针叶状细丝横截面的另一种层状结构示意图；
图3是本发明实施例的毛条型宽频雷达隐身材料盘绕成隐身毯的示意图；
图4是图3所示的隐身毯对2～26.5GHz频段的雷达波的反射率曲线；
图5是图3所示的隐身毯对26.5～40GHz频段的雷达波的反射率曲线；
1、针叶状细丝；2、金属骨架；11、基材；12、吸波涂层；13、面涂层；121、第一吸波涂层；122、第二吸波涂层；131、第一面涂层；132、第二面涂层。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
鉴于披挂遮障式隐身材料在军事、民事领域的重要应用，本发明实施例提供了一种毛条型宽频雷达隐身材料。本发明的主要思路是，设计包含吸波涂层的层状结构薄膜，并将所述层状结构薄膜经过切割、缠绕等工艺制成毛条型三维立体散射结构，以实现对雷达波的衰减，降低雷达波的反射率。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。
本发明实施例的毛条型宽频雷达隐身材料如图1所示，包括金属骨架2、针叶状细丝1。其中，沿金属骨架2的长度方向缠绕有至少一簇针叶状细丝，并且每簇针叶状细丝均以金属骨架2上固定的缠绕点为中心呈放射状分布。在具体实施时，金属骨架2可以由两根直径分别不超过0.5mm的金属细丝构成。为了增强抗拉强度，在金属骨架中还可以添加强度比较大的非金属细丝，比如马克线。在将针叶状细丝1缠绕至金属骨架2时，可通过民用领域的拉花工艺来进行。优选的，在进行缠绕处理时，针叶状细丝1的两端与在金属骨架2上的缠绕点之间的距离大致相等。
本发明中的针叶状细丝1的横截面为层状结构，如图2a、图2b所示。其中，图2a为优选的一种层状结构的示意图，包括基材11、涂覆在基材11表面的吸波涂层12。具体的，吸波涂层12涂覆在基材11的上表面。为使该层状结构具有较佳的吸波效果，吸波涂层12的面电阻阻值的优选范围为110Ω/m2～130Ω/m2。为了使隐身材料与自然环境更易融合，所述层状结构还包括面涂层(图2a未示出)。所述面涂层包括涂覆在吸波涂层12上表面的第一面涂层131、涂覆在基材11下表面的第二面涂层132。第一面涂层131、第二面涂层132所用的涂料，可根据该隐身材料的具体应用背景确定，比如可选用绿色装饰涂料或者三色或四色迷彩伪装涂料。
图2b为另一种优选的层状结构的示意图，包括基材11、涂覆在基材表面的吸波涂层12。其中，吸波涂层12包括涂覆在基材11上表面的第一吸波涂层121，涂覆在基材11下表面的第二吸波涂层122。优选的，第一吸波涂层121和第二吸波涂层整体的面电阻阻值为110Ω/m2～130Ω/m2。优选的，在图2b中还包括面涂层(图2b未示出)，所述面涂层包括涂覆在第一吸波涂层121上表面的第一面涂层131、涂覆在第二吸波涂层下表面的第二面涂层132。第一面涂层131、第二面涂层132所用的涂料，可选用绿色装饰涂料或者三色或四色迷彩伪装涂料。
在具体实施时，图2a或图2b中基材11的厚度可根据实际应用需求进行调整。优选的，基材10的厚度范围为0.05mm～0.1mm。为满足阻燃要求，以及满足涂装工艺所需的耐温条件，基材11可优先选择阻燃聚氯乙烯薄膜。在选好基材10后，通过滚涂的方式在基材11的上表面涂覆吸波涂层12，或者在基材11的上表面涂覆第一吸波涂层121、在基材11的下表面涂覆第二吸波涂层122。其中，第一吸波涂层121与第二吸波涂层122的总厚度等于吸波涂层12的厚度。优选的，吸波涂层12中使用的吸收剂主要由高结构炭黑组成。为了调节隐身材料的电磁参数，使该层状结构具有较佳的吸波效果，吸收剂中还混合了一定比例的短切碳纤维。在经过涂装工艺得到图2a或图2b所示层状结构的薄膜后，将其切割为针叶状细丝1。其中，针叶状细丝1的宽度一般为1mm。
更优的，在本发明的隐身材料中，针叶状细丝1的一端与缠绕点之间的距离l、沿金属骨架2分布的线密度ρ与雷达波的反射率r满足以下关系：在2GHz～40GHz频段的低频侧，雷达波的反射率r随l的增大而降低，在2GHz～40GHz频段的高频侧，雷达波的反射率r随l的增大而增高；在2GHz～40GHz频段，雷达波的反射率r随ρ的增大而降低。也就是说，本发明中可通过改变针叶状细丝1与缠绕点之间的距离l、针叶状细丝沿金属骨架2分布的线密度ρ对不同频段的雷达波反射率进行相应的调整。在具体实施时，当ρ一定时，可通过增加l使本发明的隐身材料对于低频雷达波具有良好隐身效果，可通过减小l使本发明的隐身材料对于高频雷达波具有良好的隐身效果。优选的，针叶状细丝1的一端与缠绕点之间的距离l、沿金属骨架2分布的线密度ρ满足：
0＜l＜120mm；
2200根/米<ρ<3200根/米。
本发明实施例通过在基材上涂装吸波涂层，形成弱导电网络。当雷达波进入吸波涂层后，一部分能量被透射，一部分能量被反射，还有一部分能量转换成导电网络的热能而被衰减吸收。进一步的，通过针叶状细丝与金属骨架构成的三维立体散射结构，使经吸波涂层反射的雷达波在三维立体结构中多次散射衰减。因此，本发明的隐身材料可在2GHz～40GHz频段内有效降低雷达波的反射率。
本发明实施例的毛条型宽频雷达隐身材料的使用方式灵活多变，可编织、缝纫成网或者制成隐身毯，用于遮盖目标，也可以直接缠绕在目标上。图3示出了本发明实施例的隐身材料盘绕成隐身毯的示意图。其中，当隐身毯中的针叶状细丝的一端与缠绕点之间的距离为80mm，针叶状细丝沿金属骨架表面分布的线密度ρ为2700根/米，隐身毯的面密度为700g/m2时，对2GHz～26.5GHz的雷达波的反射率如图4所示，对26.5GHz～40GHz的雷达波的反射率如图5所示。从图4，图5可见，本发明实施例的隐身材料制成的隐身毯，在2GHz～40GHz能显著降低雷达波的反射率，具有很好的隐身性能。
虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。

Claims (9)

1.一种毛条型宽频雷达隐身材料，其特征在于，所述隐身材料包括金属骨架、针叶状细丝；沿所述金属骨架的长度方向缠绕有至少一簇针叶状细丝，并且每簇针叶状细丝均以金属骨架上固定的缠绕点为中心呈放射状分布；
所述针叶状细丝的横截面为层状结构，包括基材、涂覆在基材表面的吸波涂层；其中，所述吸波涂层的面电阻阻值范围为110Ω/m2～130Ω/m2；
其中，所述针叶状细丝的一端与缠绕点之间的距离l、沿金属骨架表面分布的线密度ρ满足：
0<l<120mm；
2200根/米<ρ<3200根/米。
2.如权利要求1所述的隐身材料，其特征在于，所述针叶状细丝的一端与缠绕点之间的距离l、沿金属骨架分布的线密度ρ与雷达波的反射率r满足以下关系：
在2GHz～40GHz频段的低频侧，雷达波的反射率r随l的增大而降低，在2GHz～40GHz频段的高频侧，雷达波的反射率r随l的增大而升高；在2GHz～40GHz频段内，雷达波的反射率r随ρ的增大而降低。
3.如权利要求1所述的隐身材料，其特征在于，所述吸波涂层涂覆在所述基材的上表面。
4.如权利要求3所述的隐身材料，其特征在于，所述层状结构还包括涂覆在所述吸波涂层上表面的第一面涂层、涂覆在所述基材下表面的第二面涂层。
5.如权利要求1所述的隐身材料，其特征在于，所述吸波涂层包括第一吸波涂层、第二吸波涂层；其中，第一吸波涂层涂覆在所述基材的上表面，第二吸波涂层涂覆在所述基材的下表面。
6.如权利要求5所述的隐身材料，其特征在于，所述层状结构还包括涂覆在第一吸波涂层上表面的第一面涂层、涂覆在第二吸波涂层下表面的第二面涂层。
7.如权利要求1所述的隐身材料，其特征在于，所述吸波涂层中使用的吸收剂由高结构炭黑、短切碳纤维组成。
8.如权利要求1所述的隐身材料，其特征在于，所述基材的厚度范围为0.05mm～0.1mm。
9.如权利要求7所述的隐身材料，其特征在于，所述基材为阻燃聚氯乙烯薄膜。
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