CN112758299A - 一种飞行器低回波散射边缘部件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于雷达目标特征信号控制技术领域，具体涉及一种低雷达回波散射的边缘部件及其制备方法，该边缘部件外侧表面由外向内由透波层、吸波层和屏蔽层三层结构组成，所述的透波层为透波纤维增强复合材料，所述的吸波层为掺杂有固体雷达波吸收剂的有机高分子材料，所述的屏蔽底层为碳纤维增强复合材料或导电漆。本发明可应用于各种飞行器低散射翼面进气道唇口等部位的低散射设计，提高飞行器突防能力。
Description
技术领域
本发明属于飞行器雷达目标特征信号减缩设计技术领域，具体涉及一种飞行器低回波散射边缘部件及其制备方法，该边缘及其成型方法可应用于飞行器的翼面、进气道唇口等部位，可实现良好的雷达回波抑制效果。
背景技术
飞行器各类边缘对飞行器阻力有着重要影响，也是飞行器主要电磁散射部件之一，对飞行器的前向、侧向均有显著的电磁散射，对其采取措施可以显著降低飞行器的雷达散射截面，有利于提高战场生存力及突防能力。
现有的飞行器翼面的处理措施可以分为两类，一类是在金属(或碳纤维)翼面外表面应用雷达吸波材料，该类技术措施的特点是吸波材料直接应用于金属基材上，其耐老化性能较差，同时，由于吸波材料施工中需要用到有机溶剂等方面因素，该类材料应用于树脂基复合材料时，吸波材料与基底之间的结合力不高，容易带来脱落的风险，尤其是在飞行器的发动机进气道唇口部位风险更大。
吸波复合材料是另一类技术措施，通常情况下，各类吸波结构技术应用于飞行器边缘部位时需要占用较大的内部结构空间，应用后边缘部件接近于实心结构，不仅增重，而且容易带来空间上的干涉，难以很好的满足飞行器雷达回波信号抑制应用需求。
发明内容
本发明的目的是给出一种低雷达回波散射飞行器复合材料翼面。本发明的技术方案如下：
一种飞行器低回波散射边缘部件，该边缘部件外侧表面由外向内由透波层、吸波层和屏蔽层三层结构组成，所述的透波层为透波纤维增强复合材料，所述的吸波层为掺杂有固体雷达波吸收剂的有机高分子材料，所述的屏蔽底层为碳纤维增强复合材料或导电漆。所述的透波纤维指雷达波段相对介电常数不超过10的纤维材料。
所述的吸波层材料可以替换成由掺杂有固体雷达波吸收剂的有机高分子材料和连续透波纤维组成。
所述的透波层厚度为0.2mm～5mm。所述的吸波层厚度为0.5mm～1.5mm。
本发明同时给出了上述飞行器低回波散射边缘的制备方法，采用该型边缘的结构件可以按如下方法制备：
第一步：吸波层及屏蔽底层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成涂料；
将上述涂料涂覆在碳纤维编制布上，树脂固化后，得到带吸波层的碳纤维布材料；
在上述带吸波层的碳纤维布正反两面涂覆树脂材料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中依次放入带树脂的透波纤维布和准备好的带吸波层的碳纤维布材料，铺层时，要求碳纤维布上带吸波层的一面与透波层纤维布接触；
第三步：根据部件实际技术方案，在模具中继续放入其他纤维布或金属埋入件，按常规方法固化后脱模，得到带低回波散射边缘的飞行器部件。
一种改进的飞行器低回波散射边缘的制备方法，按如下方法制备：
第一步：吸波层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成涂料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中依次放入带树脂的透波纤维布，固化后，得到透波层；
第三步：在透波层材料内侧喷涂或刷涂所配制的含有雷达波吸收剂的涂料，固化后，完成吸波层材料制备；
第四步：在吸波层材料内侧放入带树脂的碳纤维材料，然后，根据部件实际技术方案，在模具中继续放入其他纤维布或金属埋入件，按常规方法固化后脱模，得到带低回波散射边缘的飞行器部件。
前述飞行器低回波散射边缘的制备方法，当采用导电漆作为屏蔽底层时，按如下方法制备：
第一步：吸波层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成涂料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中依次放入带树脂的透波纤维布，固化后，得到透波层；
第三步：在透波层材料内侧喷涂或刷涂所配制的含有雷达波吸收剂的涂料，固化后，完成吸波层材料制备；
第四步：在吸波层材料内侧喷涂或刷涂市售导电漆材料，完成屏蔽底层制备；
第五步：然后，根据部件实际技术方案，在模具中继续放入其他纤维布或金属埋入件，按常规方法固化后脱模，得到带低回波散射边缘的飞行器部件。
本发明的有益效果
与现有的技术方案相比，本发明中所提出的技术方案具有与基材结合强度高、电性能稳定可靠、占用结构空间小的突出优点，可以应用于飞行器翼面边缘、进气道唇口等部位实现雷达目标特征信号衰减的效果。本发明制备工艺性更好，特别是应用于复合材料进气道时，性能稳定可靠，且占用结构空间小，易于满足各类飞行器应用需求。
附图说明
图1为本发明的飞行器低回波散射边缘部件结构示意图
图中1-透波层，2-吸波层，3-屏蔽层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本方案做进一步说明。
基本原理：
分析认为，传统的吸波涂层可以直接应用于金属外表面，但应用于非金属基材时需要克服两大问题，一是非金属基材与吸波材料之间的结合力过低，容易带来脱落风险；二是如果非金属材料为透波介质，吸波材料的吸波特性难以正常发挥，会带来电性能剧烈波动的风险。
现有的含有吸波结构主要针对宽频段吸波设计，吸波层厚度较大，成本过高，在边缘部位应用时，一般需要占用靠近边缘位置的内部结构空间，因此在应用上受到较大的约束。同时，该类结构中透波层、吸波层、屏蔽底层之间的树脂堆积较大，对电性能带来不利影响，当吸波层层数较少时，影响更为严重。
针对上述不足，本发明中首先将吸波层从外露式改进为应用于结构内部，利用最外层透波纤维布的保护作用，降低了吸波层材料脱落的风险。同时，在实际制备中，一种方法是吸波层直接制备在碳纤维布屏蔽底层上，避免了屏蔽底层与吸波层在施工中位置错位带来的性能波动风险，而且减少了吸波层与屏蔽底层之间树脂局部堆积的影响。
另一种方案中，在透波层固化后，通过在透波层内侧涂覆涂料的方式来制备吸波层，这种方法可以避免吸波层与透波层之间局部树脂堆积的风险；在此基础上，进一步在吸波层内侧涂覆导电漆，可以减小屏蔽底层与吸波层之间的树脂堆积影响，使性能进一步稳定受控。
实施例1：
该边缘外形如图1所示，图中该边缘上下尺寸80mm，左右尺寸140mm，可以按如下方式成型
第一步：吸波层及屏蔽底层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成涂料；
将上述涂料涂覆在碳纤维编制布上，涂覆厚度为1.5mm，树脂固化后，得到带吸波层的碳纤维布材料；
在上述带吸波层的碳纤维布正反两面涂覆树脂材料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中放入10层0.2带树脂的石英纤维布，然后放入1层准备好的带吸波层的碳纤维布材料，铺层时，要求碳纤维布上带吸波层的一面与透波层纤维布接触；
第三步：在模具中继续放入带树脂的碳纤维布材料完成主承力结构的制备，按常规方法固化后脱模，得到带低回波散射边缘的飞行器部件。
实施例2：
该边缘外形如图1所示，图中该边缘上下尺寸50mm，左右尺寸50mm，可以按如下方式成型
第一步：吸波层材料准备
在高分子树脂中加入MZ-1雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成涂料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中依次放入2层0.1mm厚度的石英纤维布并刷涂环氧树脂，固化后，得到透波层；
第三步：在透波层材料内侧喷涂或刷涂所配制的含有雷达波吸收剂的涂料，涂覆1.5mm厚，固化后，完成吸波层材料制备；
第四步：在吸波层材料内侧放入带树脂的碳纤维材料，然后，根据部件实际技术方案，在模具中继续放入带树脂的玻璃纤维编制布及金属埋入件，得到带低回波散射边缘的飞行器部件。
实施例4：采用特殊薄层材料覆盖翼梁前缘的飞行器低散射翼面部件
该边缘外形如图1所示，图中该边缘上下尺寸50mm，左右尺寸50mm，可以按如下方式成型
第一步：吸波层材料准备
在高分子树脂中加入雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成涂料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中依次放入2层0.2mm厚度的芳伦纤维布并刷涂环氧树脂，固化后，得到透波层；
第三步：在透波层材料内侧喷涂或刷涂所配制的含有雷达波吸收剂的涂料，累计刷涂厚度0.5mm，固化后，完成吸波层材料制备；
第四步：在吸波层材料内侧喷涂或刷涂市售导电漆材料，刷涂厚度30微米～150微米，完成屏蔽底层制备；
第五步：然后，根据部件实际技术方案，在模具中继续放入玻璃布材料及金属埋入街头，按常规方法固化后脱模，得到带低回波散射边缘的飞行器部件。
实施例5：飞行器低回波散射边缘进气道部件的制备方法。
采用导电漆作为屏蔽底层时，按如下方法制备：
第一步：吸波层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成涂料，待用；
第二步：在透波层材料内侧喷涂或刷涂所配制的含有雷达波吸收剂的涂料，固化后，完成吸波层材料制备；
第三步：在吸波层材料内侧喷涂或刷涂市售导电漆材料，完成屏蔽底层制备；
第四步：按照常规复合材料件制备工艺在进气道通道及唇口外模具中放入浸有树脂的带屏蔽底层的吸波层材料,并固化,允许吸波层材料进行拼接或对接；固化后得到进气道吸波壳体。通过调整铺层方向使得屏蔽底层朝向模具一侧，称为外侧；
第五步：然后，根据进气道部件实际技术方案，在进气道吸波壳体内侧继续普带树脂的透波纤维布，固化后，得到透波层；在模具中继续放入其他纤维布或金属埋入件，按常规方法固化后脱模，得到带低回波散射边缘的飞行器进气道部件。
Claims (7)
1.一种飞行器低回波散射边缘部件，其特征在于：该边缘部件外侧表面由外向内由透波层、吸波层和屏蔽层三层结构组成；所述的透波层为透波纤维增强复合材料；所述的吸波层为掺杂有雷达波吸收剂的有机高分子材料；所述的屏蔽层为碳纤维增强复合材料或导电漆材料；所述的透波纤维指雷达波段相对介电常数不超过10的纤维材料。
2.根据权利要求1所述的飞行器低回波散射边缘部件，其特征在于：所述的吸波层材料替换成由掺杂有固体雷达波吸收剂的有机高分子材料和连续透波纤维组成。
3.根据权利要求1所述的飞行器低回波散射边缘部件，其特征在于：所述的透波层厚度为0.2mm～5mm，所述的吸波层厚度为0.5mm～1.5mm。
4.根据权利要求1所述的飞行器低回波散射边缘部件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：吸波层及屏蔽层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成涂料；将涂料涂覆在碳纤维布上，待树脂固化后，得到带吸波层的碳纤维布；在带吸波层的碳纤维布正反两面涂覆树脂材料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中依次放入带树脂的透波纤维布和准备好的带吸波层的碳纤维布，铺层时，要求碳纤维布上带吸波层的一面与透波纤维布接触；
第三步：根据部件实际技术方案，在模具中继续放入其他纤维布或金属埋入件，按常规方法固化后脱模，得到飞行器低回波散射边缘部件。
5.根据权利要求1所述的飞行器低回波散射边缘部件的制备方法，其特征在于：按如下步骤制备：
第一步：吸波层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成含有雷达波吸收剂的涂料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中依次放入带树脂的透波纤维布，固化后，得到透波层；
第三步：在透波层材料内侧喷涂或刷涂第一步所配制的含有雷达波吸收剂的涂料，固化后，完成吸波层材料制备；
第四步：在吸波层材料内侧放入带树脂的碳纤维材料，完成屏蔽层制备；
第五步：根据部件实际技术方案，在模具中继续放入其他纤维布或金属埋入件，按常规方法固化后脱模，得到飞行器低回波散射边缘部件。
6.根据权利要求1所述的飞行器低回波散射边缘部件的制备方法，其特征在于：当采用导电漆作为屏蔽层时，按如下步骤制备：
第一步：吸波层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成含有雷达波吸收剂的涂料，待用；
第二步：按照常规复合材料件制备工艺在阴模中依次放入带树脂的透波纤维布，固化后，得到透波层；
第三步：在透波层材料内侧喷涂或刷涂第一步所配制的含有雷达波吸收剂的涂料，固化后，完成吸波层材料制备；
第四步：在吸波层材料内侧喷涂或刷涂市售导电漆材料，完成屏蔽层制备；
第五步：根据部件实际技术方案，在模具中继续放入其他纤维布或金属埋入件，按常规方法固化后脱模，得到飞行器低回波散射边缘部件。
7.一种飞行器低回波散射边缘部件进气道的制备方法，其特征在于：当采用导电漆作为屏蔽底层时，按如下步骤制备：
第一步：吸波层材料准备
在高分子树脂中加入市售雷达波吸收剂，并充分搅拌使其均匀分散，制备成含有雷达波吸收剂的涂料，待用；
第二步：在透波层材料内侧喷涂或刷涂所配制的含有雷达波吸收剂的涂料，固化后，完成吸波层材料制备；
第三步：在吸波层材料内侧喷涂或刷涂市售导电漆材料，完成屏蔽层制备；
第四步：按照常规复合材料件制备工艺在进气道通道及唇口外模具中放入浸有树脂的带屏蔽底层的吸波层材料，并固化，允许吸波层材料进行拼接或对接；固化后得到进气道吸波壳体；通过调整铺层方向使得屏蔽底层朝向模具一侧，称为外侧；
第五步：根据进气道部件实际技术方案，在进气道吸波壳体内侧继续普带树脂的透波纤维布，固化后，得到透波层；在模具中继续放入其他纤维布或金属埋入件，按常规方法固化后脱模，得到飞行器低回波散射边缘部件进气道。
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