JPH1013129A - レドーム - Google Patents

レドーム

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JPH1013129A
JPH1013129A JP8164689A JP16468996A JPH1013129A JP H1013129 A JPH1013129 A JP H1013129A JP 8164689 A JP8164689 A JP 8164689A JP 16468996 A JP16468996 A JP 16468996A JP H1013129 A JPH1013129 A JP H1013129A
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ceramics
foamed
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foamed ceramics
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Tomoji Goto
智司 後藤
Akito Fujii
明人 藤井
Chihiro Kawai
千尋 河合
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • B64C1/36Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like adapted to receive antennas or radomes
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーダーを保護するカバーとして用いる
レドームであって、耐候性、加工性、比誘電率に優れた
ものを提供する。 【解決手段】 発泡セラミックスを主構成体とするもの
で、樹脂あるいは非晶質シリカを被覆又は含浸させたも
の。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーダーを使用す
る際にレーダーを保護するカバーとして用いるものであ
り、固定レーダー、移動レーダーのカバーに関する。
【0002】
【従来の技術】レドームは、レーダーの保護カバーとし
て用いられるが、地上若しくは船舶で用いるレーダー
と、飛翔体や航空機に用いられるレーダーとでその要求
特性は異なる。
【0003】地上若しくは船舶等で用いるレーダーにお
いては周囲の過酷な気象条件からレーダーを守ることが
レドームの役割であり、飛翔体や航空機ではレーダーは
進行方向に向かって取り付けられるのが一般的であり、
従って空力特性が必要である。むろん、環境条件も過酷
である。
【0004】このような要求特性に加えて、レドームの
役割はレーダーの用途である電波の電気的遮蔽をしない
ことが重要となる。特にレドームにおける素材の特性と
して必要な要素は、電波を透過することであり、このた
め素材の誘電体損(tanδ)が小さく、また比誘電率
(εr)が小さいものが選ばれる。この性質が電波の電
力透過率を良くするものである。
【0005】従来の技術では、電波透過性を主体にその
素材が検討され、多くはFRP、セラミックス、樹脂多
孔体及びそれらの組み合わせから作成されている。特に
地上若しくは船舶等で用いるレドームは耐候性を主体に
考慮され、FRPを使用する例が多い。また航空機や飛
翔体の先端部に使用されるレドームは、耐熱性を必要と
することからセラミックス若しくはセラミックス強化物
が用いられている。
【0006】最近の技術では、セラミックスの繊維を用
いた電波透過材料が開示されているが(特開昭63−1
73403号公報)、この開示もFRP若しくはFRC
(セラミックスがマトリックス)を主眼においている。
【0007】また、光の透過とあわせて用いるために透
光性のセラミックスを用いたものもある(特開平3−2
41300号公報)。この場合は、電波の透過性と光の
透過性を併せ持つために、その材料は限定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】レドームには以上のよ
うな種々の用途があるが、樹脂系統のレドームでは耐候
性により劣化を伴い、セラミックスでは加工性が難し
く、地上用若しくは船舶用レドームでは耐候性を、航空
機や飛翔体では耐候性と共にセラミックスの加工性を改
善する必要があり、さらにはセラミックスの固有の比誘
電率(εr)により、使用周波数に制限が加えられるこ
ともある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、発泡セラミックスをレドームの主構成
体とするものである。セラミックスの比誘電率は大小あ
るが、発泡構造をとることにより比誘電率は減少し、特
に気孔率が35vol%以上にすればその効果は顕著に
なる。
【0010】発泡セラミックスは、レドームの要求特性
上、強度があって耐候性を持ち、かつ高速飛翔体などに
用いる場合は、耐熱性も要求されるので素材にはSi又
はAlの酸化物、窒化物、酸窒化物或いは複酸化物の何
れか1種以上からなるのが好ましい。最も好ましいの
は、Si34を主成分とすると、tanδ、εrが小さ
く、耐熱性があり、発泡体の強度も十分である。
【0011】さらには、発泡セラミックスの表面に樹脂
を被覆するか、発泡セラミックスの空孔内部に樹脂を含
浸させると、気密性を付加でき、好ましい。この被覆若
しくは含浸により、発泡セラミックスの表面又は内部に
空気等の気体や水等の液体の侵入を阻止する緻密な層を
設けるものである。樹脂は耐熱性を持つものが好まし
く、ポリエステル、シリコーン、ポリイミド又はエポキ
シの中から1種以上を選択するのがよい。エポキシ樹脂
は耐熱性を有するフェノール型、クレゾールノボラック
型、アミン系多官能型(例えばトリグリシジルメタアミ
ノフェノール)が望ましい。特に航空機等に用いる場合
は、耐熱性を重視するので、ポリイミド若しくはシリコ
ーンを選択するのが好ましい。
【0012】より耐熱性及び耐酸化性を高めるために
は、これらの樹脂の代わりに非晶質シリカ、ホウケイ酸
ガラスあるいは容易に非晶質シリカに変化する材料を用
いて、発泡セラミックスを被覆もしくは含浸させると良
い。この被覆もしくは含浸により、緻密な層が得られ
る。非晶質シリカを被覆若しくは含浸させる方法として
は、(1)粒径0.05〜30μmの非晶質シリカ粉末を
分散剤を添加した溶媒(水、アルコール等)に分散させ
たコロイド溶液を用いて含浸、塗布し、シリカガラスの
軟化温度以上で大気中で熱処理する方法、(2)例えばエ
チルシリケートのような金属アルコキシドの液状物を用
いて含浸又は被覆し、大気中での加熱処理(500℃以
上)により非晶質シリカに変換させる方法、(3)Siの
水酸化物・水和物の水溶液(例えば無機系接着剤)を用
いて被覆又は含浸し、大気中での加熱処理(100℃以
上)で脱水硬化させる方法がある。
【0013】また、その使用形状として、大型のレドー
ムを必要とする場合には、発泡セラミックスの板を固定
用フレームで組み合わせて用いれば良く、この場合、セ
ラミックスの電波吸収特性を考慮して、異種類の発泡セ
ラミックスを組み合わせて用いれば、さらに好ましいも
のとなる。もちろん、発泡セラミックスにあらかじめ樹
脂の被覆をしておけば気密性が増し、また発泡セラミッ
クスの空孔内に樹脂を含浸させれば同様に気密性を付与
できる。
【0014】小型のレーダーを保護する場合は、円筒形
の発泡セラミックスと円盤状の発泡セラミックスを組み
合わせることにより、コンパクトにレドームを纏めるこ
とができる。この場合も、円筒形の発泡セラミックスと
円盤状の発泡セラミックスの種類を変えれば、電波吸収
特性を考慮しうる。さらには、円筒を数種類の発泡セラ
ミックスで作成し、それを積み重ねるとより好ましい結
果が得られる。この場合も樹脂の被覆或いは含浸は前記
大型レドームと同様に処理できる。
【0015】飛翔体や航空機に用いる場合には、主とし
てその先端部にレーダーが取り付けられるので、レドー
ムの形状は空力抵抗の少ない放物面か半円球状にする。
素材がセラミックスであり、フレームを用いて組み合わ
せることもできるが、一体形状にすることが望ましく、
ブロック状の発泡セラミックスから加工によって形成す
るのが良い。
【0016】特に高速飛翔体に用いる場合は、セラミッ
クスの耐熱性が効果的であり、且つ発泡体であるが故に
加工性も良く軽量で丈夫である。この場合は、発泡セラ
ミックスを所要の形状に加工したのち、樹脂被覆或いは
含浸により気密性を高められる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明になる発泡セラミックス
は、母材となるセラミックス粉末に焼結助剤(希土類酸
化物等)、成形用バインダを添加し、溶媒(水、エタノ
ール等)中で混合する。
【0018】成形方法としては、混合したスラリーをス
プレードライ等の乾燥方法により造粒粉とした後、型押
プレス成形する方法やCIP(冷間静水圧プレス)する
方法と、スラリーを鋳込み型に流し込み成形するスリッ
プキャスト成形と呼ばれる方法がある。得られた成形体
を所定の温度でバインダを除去した後、焼結する。発泡
セラミックスの作製方法は、例えば平均粒径0.3μm
のα型窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素粉末に平均
粒径が0.5μmの酸化イットリウム粉末を添加したエ
タノールを溶媒としてボールミルを用いて72時間混合
し、混合粉末を作る。この混合粉末を乾燥した後、成形
助剤を添加し、圧力をかけ成形する。その後、最高温度
1700℃、キープ時間2時間、窒素分圧4気圧のもと
で焼成する。この時、添加する酸化イットリウム粉末の
量により焼成条件を変えることなく気孔率がコントロー
ルできる。本発明では、酸化イットリウムを9wt%添
加し、50%気孔率のSi34を得ている。このような
方法で発泡セラミックスが得られるが、その他の方法で
作製しても良い。セラミックス中の気孔は、細かく閉塞
した状態で存在するのが強度的に優れており好ましい。
【0019】これらの発泡セラミックスは、製法上、大
きさや形状の制限が少なく、1辺200mm以上の大型
品も容易に作成することができる。仕上げを均一にする
には、焼成後の表面を切削若しくは研磨等で取り除くと
良い。切削や研磨はセラミックスのみであれば非常に硬
く、加工困難であるが、発泡体であるので比較的簡単に
加工できる。特に気孔率が50%以上になると、一般の
切削工具で加工が可能である。
【0020】使用するセラミックスは発泡体で用いるた
め、焼結性に優れ、また焼結後の強度も大きく、耐熱性
・耐候性にも優れたものが要求される。この要求から好
ましくはSi34,Al23,AlN,SiO2の一種
以上を主成分材料とする。発泡体にするための助剤とし
て希土類元素酸化物を配合する。最も好ましくはSi3
4とY23の組み合わせが優れている。
【0021】レドームの形状は前記したように固定され
た使用と飛翔している状態での使用により異なるが、前
者では、発泡セラミックスのtanδ、εr及び使用波
長により材料の選定と板厚を考慮する。発泡セラミック
スの周波数依存性は使用する素材により異なるのは良く
知られており、発泡体にすることにより厚みに対する吸
収が減少するのでレドームの材料として優れている。
【0022】また、発泡セラミックスに樹脂を被覆若し
くは含浸することによりレドームの気密性の向上及び機
械的強度を改善することができる。用いる樹脂も、誘電
率及び誘電損失をもとに選定すればよい。表1に選定し
た樹脂を示す。
【0023】
【表1】
【0024】樹脂の被覆方法は、分子量や溶媒等で粘度
を調整した樹脂をスプレーで発泡セラミックスの表面に
塗布する方法、ローラーで塗布する方法、樹脂液に浸漬
する方法、スピンコートを用いる方法などがあるが、ど
の方法を用いても良い。
【0025】発泡セラミックスに樹脂を含浸する方法と
しては、液状樹脂を外面から圧入する方法、樹脂液に浸
漬する方法などが使えるが、含浸が不十分な場合には操
作を繰り返せばよい。
【0026】さらには、発泡セラミックスに非晶質のシ
リカを被覆若しくは含浸するには、金属アルコキシドで
あれば粘度調整をして上記のような手段で被覆若しくは
含浸できる。発泡セラミックスに固定するための加熱温
度を変えるだけで処理できる。
【0027】微粉状のシリカを用いる場合には、分散媒
を含む溶媒で液状にして、同様の操作をすれば達成でき
る。このようにすると、低誘電率・低誘電損失による高
い電波透過性と耐熱性、気密性を兼ね備えたさらなる高
品質レドームとなる。
【0028】地上におけるレドーム、船舶に設置するレ
ドームは共通して耐候性が要求される。この点、発泡セ
ラミックスは耐熱性があり、外部の熱を遮断する効果を
持ち、樹脂のように紫外線劣化等を誘発せず、長寿命で
ある。使用するフレームは樹脂・金属・セラミックスと
自由に用いられるが、前記寿命を考慮すれば耐候性の金
属か、セラミックスのフレームを用いるとさらに効果的
である。
【0029】さらなるレドームの形状として、円筒形の
場合は、発泡セラミックスが充分な強度を保有している
のでフレームを必要とせず発泡セラミックスのみで円筒
部分を作成し、その上に発泡セラミックスの円盤を乗せ
ることでレドームを構成する。小型のレドームにおいて
好適である。
【0030】飛翔体に用いるレドームはあらかじめ製品
より大きなブロックの発泡セラミックスを作成してお
き、設計寸法にあわせ削り込むのが好ましい。板材を組
み合わせることもできるが、信頼性に乏しい。発泡セラ
ミックスは機械加工が可能であるので、金属加工と同様
に加工すればよい。
【0031】実施例1 平均粒径が0.3μmのα型Si34を主成分とするS
34粉末に平均粒径が0.5μmのY23粉末を9w
t%、成型用バインダとしてPVA(ポリビニルアルコ
ール)を添加し、エタノールを溶媒としてボールミルで
72時間混合した。この混合粉末を乾燥・造粒した後、
加圧成形によりブロックに成形した。
【0032】このブロックを最高温度1700℃でN2
分圧が4atm下で2時間保持し、焼成した。出来上が
ったブロックは気孔率が50vol%であった。なお、
気孔率をさらに大きくするときには、添加するY23
量を増せばほぼ同一焼成条件で任意の気孔率の発泡セラ
ミックスを得ることができる。
【0033】Si34の他、SiO2、Al23でも焼
成温度を変え、気孔率50vol%の発泡セラミックス
のブロックを作成した。いずれも一辺が約250mmの
ブロックであり、そのブロックを、図1に示す放物面状
に加工した。この放物面体を用いて1〜20GHzでの
電波透過帯域(−3dB低下以内)とそれぞれ別に用意
したテストピースで曲げ強度を測定した。その結果を表
2に示す。この結果より、電波透過帯域が広く、また機
械強度も十分にあり、レドーム用材料に好適である。
【0034】
【表2】
【0035】実施例2 実施例1と同様にして表3に示すように、気孔率35〜
55%のSi34、Al23、AlN、溶融シリカ、ム
ライト(3Al23・2SiO2)で円盤状、円筒状及
びブロック状の発泡セラミックスを作成した。
【0036】出来上がった発泡セラミックスを加工した
後、表3に示す樹脂を被覆若しくは含浸した。樹脂含浸
は、真空チャンバー内に入れ真空度50Torr以下で
樹脂を浸漬したのち、加圧して樹脂含浸させることによ
り作製した。樹脂被覆は、発泡セラミックスの表面にデ
ィッピングにより樹脂を付着させ、乾燥加熱して被覆し
た。樹脂層の厚みは0.2mmであった。
【0037】同様にして非晶質シリカも被覆及び含浸し
たものを用意した。ホウケイ酸ガラスについては、被覆
のみ実施した結果を示す。
【0038】得られたレドームについて、比誘電率、誘
電損失、電波透過率、強度、耐熱性を調査した。その結
果を表3に示す。計測条件は以下の通りである。
【0039】比誘電率(εr)/誘電損失(tanδ)
はサンプル形状が10mm×22.8mm×tmmと
し、厚みtは材料により異なる。この測定では表3の電
波透過率測定の厚み付近に加工した。導波管にサンプル
をセットし、ネットワークアナライザを用いて、10G
Hz付近での共振周波数及び透過強度から、比誘電率及
び誘電損失を測定した。
【0040】電波透過率は、R100mmの半球状ドー
ムを作製し、レドームの有無によるアンテナの受信強度
から電波透過率を測定した。電波透過率は、2、10、
25GHzの3つの周波数で測定した。
【0041】強度は、JIS R1601に基づき3点
曲げ法で測定した。
【0042】耐熱性は、恒温槽を用いて大気中で300
℃と500℃の雰囲気で1時間暴露し、重量変化の有無
で耐熱性を評価した。
【0043】
【表3】
【0044】
【表4】
【0045】
【表5】
【0046】表3からわかるようにいずれもレドームと
して優れた高い電波透過率と機械的強度を示した。発泡
セラミックス単体、非晶質シリカ含浸材、非晶質シリカ
被覆材は全て酸化雰囲気で500℃以上の耐熱性があ
る。
【0047】
【発明の効果】以上のように、本発明によるレドームは
耐候性も十分にあり、またセラミックスにくらべ加工性
が良く、さらに気孔のないセラミックスより格段に比誘
電率を小さくするものであるため、あらゆるレドームに
利用できる。さらに樹脂を被覆若しくは含浸させたもの
は気密性や強度に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による発泡セラミックスを放物面状に加
工したものである。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発泡セラミックスを主構成体とするレド
    ーム。
  2. 【請求項2】 前記発泡セラミックスの気孔率が35v
    ol%以上であることを特徴とする請求項1記載のレド
    ーム。
  3. 【請求項3】 前記発泡セラミックスが、Si又はAl
    の酸化物、窒化物、酸窒化物或いは複酸化物の何れか1
    種以上からなる請求項1又は2記載のレドーム。
  4. 【請求項4】 発泡セラミックスとその表面或いは空孔
    に比誘電率が3.4以下の樹脂が被覆又は含浸された構
    造である請求項1記載のレドーム。
  5. 【請求項5】 前記比誘電率が3.4以下の樹脂が、ポ
    リエステル、シリコーン、ポリイミド、エポキシの何れ
    か1種以上からなる請求項4記載のレドーム。
  6. 【請求項6】 発泡セラミックスとその表面或いは空孔
    に非晶質シリカ又はホウケイ酸ガラスのいずれかが1種
    以上被覆又は含浸された構造であることを特徴とする請
    求項1記載のレドーム。
  7. 【請求項7】 発泡セラミックスの板、若しくは樹脂が
    表面に被覆された或いはセラミックスの空孔内に含浸さ
    れた状態の板と、固定用フレームで組み合わされ、ドー
    ム状に形成されたレドーム。
  8. 【請求項8】 発泡セラミックス、若しくは樹脂が表面
    に被覆された或いはセラミックスの空孔内に含浸された
    状態の円筒状物と円盤状物を組み合わせることによりな
    るレドーム。
  9. 【請求項9】 発泡セラミックス、若しくは樹脂が表面
    に被覆された或いはセラミックスの空孔内に含浸された
    状態のレドームであって、放物面又は半球面状に形成さ
    れていることを特徴とするレドーム。
JP8164689A 1996-06-25 1996-06-25 レドーム Pending JPH1013129A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8164689A JPH1013129A (ja) 1996-06-25 1996-06-25 レドーム
US08/881,128 US6091375A (en) 1996-06-25 1997-06-24 Radome

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8164689A JPH1013129A (ja) 1996-06-25 1996-06-25 レドーム

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Publication Number Publication Date
JPH1013129A true JPH1013129A (ja) 1998-01-16

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ID=15797993

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8164689A Pending JPH1013129A (ja) 1996-06-25 1996-06-25 レドーム

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JP (1) JPH1013129A (ja)

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