KR101975231B1 - Wing airfoil structure including metal-coated fiber to absorb electromagnetic wave - Google Patents

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Abstract

항공기용 날개 구조물은, 유선형 단면을 가지는 베이스 구조물 및 상기 베이스 구조물의 표면을 커버하며, 베이스 섬유의 표면을 둘러싸는 금속 코팅층을 포함하는 금속 코팅 섬유 및 상기 금속 코팅 섬유가 함침된 제1 수지 기재로 이루어진 전자파 흡수층을 포함한다. 상기 항공기용 날개 구조물은, 개선된 전자파 흡수 성능을 가질 수 있으며, 설계 단계에서의 자유도가 증가될 수 있다.The aircraft wing structure comprises a base structure having a streamlined cross section and a metal coating fiber covering the surface of the base structure and comprising a metal coating layer surrounding the surface of the base fiber, and a first resin substrate impregnated with the metal coating fiber And an electromagnetic wave absorbing layer made of a metal. The aircraft wing structure can have improved electromagnetic wave absorption performance and the degree of freedom in the designing stage can be increased.

Figure R1020170044414
Figure R1020170044414

Description

금속 코팅 섬유를 포함하는 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물{WING AIRFOIL STRUCTURE INCLUDING METAL-COATED FIBER TO ABSORB ELECTROMAGNETIC WAVE}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an electromagnetic wave absorbing wing structure for aircraft,

본 발명은 항공기용 날개 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자파 흡수 성능을 갖도록 금속 코팅 섬유를 포함하는 항공기용 날개 구조물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aircraft wing structure, and more particularly, to an aircraft wing structure including metal coated fibers so as to have an electromagnetic wave absorbing performance.

스텔스 기술(Stealth technology)은 상대방의 레이더 적외선 신호(Infra-red Signiture), 음향 신호(Acoustic Signature), 광학적 신호(Optical Signiture), 그리고 레이더에 의한 전자적 신호(Electronic Signiture)를 쉽게 잡히지 않도록 아군 무기체계에 각종 신호들을 축소 또는 통제하는 기술을 말한다. Stealth technology is a technology that is used to prevent the enemy's infra-red signage, acoustic signatures, optical signatures, and radar-based electronic signatures from being easily captured. To reduce or control various signals.

스텔스 기술을 항공기에 구현하는 경우, 전자파를 흡수 또는 산란시켜 레이더의 포착면적(Radar cross section, RCS)을 줄이는 것이 중요하다.When implementing stealth technology on an aircraft, it is important to reduce the radar cross section (RCS) of the radar by absorbing or scattering electromagnetic waves.

레이더 포착 면적(Radar cross section, RCS) 이란 입사되는 파워를

Figure 112017033518057-pat00001
라 하고, 대상의 면적을
Figure 112017033518057-pat00002
라고 하면 그 면적에 입사되는 에너지는
Figure 112017033518057-pat00003
가 된다. 이 때 물체의 등방성으로 재 방사 되는 에너지를
Figure 112017033518057-pat00004
고려하면 최종적으로 RCS 는,
Figure 112017033518057-pat00005
로 나타낼 수 있다. 즉 RCS 는 단위 각도 당 전 방향으로 반사된 에너지와 입사된 에너지의 비로 나타낼 수 있다. Radar cross section (RCS) means the incoming power
Figure 112017033518057-pat00001
And the area of the object
Figure 112017033518057-pat00002
The energy incident on the area is
Figure 112017033518057-pat00003
. At this time, the energy that is re-emitted as isotropy of the object
Figure 112017033518057-pat00004
Finally, considering the RCS,
Figure 112017033518057-pat00005
. In other words, RCS can be expressed as a ratio of energy reflected in all directions per unit angle and incident energy.

상기 RCS를 낮추기 위한 방법은, 크게 3가지의 기술로 나눠지는데, 항공기 설계 단계에서 레이더부터 입사하는 전자기파를 레이더 방향이 아닌 다른 방향으로 산란시키는 형상 설계 (Shaping design) 방법, 전자파를 직접 흡수 할 수 있는 물질을 직접 항공기 표면에 적용하는 방법 (Radar Absorbing Material, RAM) 그리고 형상 설계 및 RAM이 가지고 있는 취약한 내구성을 보완하기 위해서 전자파 흡수 재료자체가 전자파를 흡수하는 동시에 하중을 지지하는 구조물의 역할을 수행하는 전자파 흡수 구조체(Radar Absorbing Structure, RAS)를 이용하는 방법이 있다. A method for lowering the RCS can be divided into three techniques: a shape design method in which an electromagnetic wave incident from a radar is scattered in a direction other than a radar direction in an aircraft designing stage, In order to compensate for the weak durability of shape design and RAM, the electromagnetic wave absorbing material itself absorbs the electromagnetic wave and acts as a supporting structure for supporting the load (Radar Absorbing Material, RAM) (Radar Absorbing Structure, RAS).

일반적인 전자파 흡수체는 강화 섬유 (Fiber), 기지 재료 (Matrix) 그리고 그 흡수능에 기인되는 다양한 나노 입자 첨가물 (Filler, carbonaceous nano-conductive particles) 로 구성되어 있다. 이러한 다양한 나노 입자 첨가물 [Carbon nanotubes (CNT), Carbon black (CB), carbon nanofibers (CNF)]의 함량에 따라 다양한 전자기 물성을 얻을 수 있는데 결국 흡수 성능을 높이기 위해서는 높은 무게 분율 (Weight percent, wt.%)의 나노 입자 첨가물을 기지 재료에 분산 시켜 전자파 흡수체를 설계하게 된다. Typical electromagnetic wave absorbers consist of fiber, matrix and various carbonaceous nano-conductive particles due to their absorption capacity. Various electromagnetic properties can be obtained depending on the contents of various nanoparticle additives such as carbon nanotubes (CNT), carbon black (CB) and carbon nanofibers (CNF). In order to improve the absorption performance, a weight percentage, wt. %) Nanoparticle additives are dispersed in the matrix material to design the electromagnetic wave absorber.

하지만, 이러한 나노 손실 재료를 기지에 분산시켜 전자파 흡수체를 설계하는 방법은 매우 복잡하고 작업자의 따라서 분산하는 방법의 차이가 많기 때문에 설계 단계에서 불확실도(Uncertainty)를 증가시킨다. 또한 재료의 분산도에 따라서 두께 방향에 대한 차이가 발생하기 때문에 불 균질성(Non-homogeneity)을 가지게 되어 흡수 성능에 악 영향을 미치게 된다. 또한 설계된 전자파 흡수체를 항공기용 곡면형 날개에 적용할 때 나노 입자 첨가물 (Filler)의 높은 점성의 영향으로 성형 압력의 따라 두께방향으로 과도한 수지 이동이 발생하거나 점성의 영향으로 적절하게 분포하지 못하는 복합재 변형을 일으킬 수 있어 항공기의 곡면형 구조물에 적용시 한계점이 발생한다. However, the method of designing the electromagnetic wave absorber by dispersing such nano-loss materials on the base is very complicated and increases the uncertainty in the design stage because of the difference in the method of dispersing according to the operator. In addition, since there is a difference in the thickness direction depending on the degree of dispersion of the material, it has non-homogeneity and adversely affects the absorption performance. In addition, when the designed electromagnetic wave absorber is applied to a curved blade for aircraft, excessive resin migration occurs in the thickness direction due to the high viscosity of the nanoparticle additive (Filler) or the composite material deformed due to the viscosity, And thus a limit is imposed on the curved structure of the aircraft.

종래의 기술로써, 특허문헌 1은 단일 복합재료를 이용한 가변 전자기특성을 갖는 맞춤형 전자파 흡수체의 제조방법과 그에 따른 전자파 흡수체에 관한 것으로, 나노 물질을 포함하는 프리프레그를 이용 성형압력에 따른 복합재료 전자기 특성 변화를 이용하여 그에 따른 다양한 전자파 흡수체를 제안하고 있으나, 이 방법 또한 나노 입자를 기지 재료에 분산하는 방법으로서, 단일 복합재료를 이용하여 성형 압력의 변화만으로는 다양한 전자파 흡수체를 구현하기 위한 전자기 물성의 자유도의 제약이 크며 제작 단계에서 두께를 제어하는데 한계점이 존재한다.Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a customized electromagnetic wave absorber having a variable electromagnetic characteristic using a single composite material and a related electromagnetic wave absorber. In the method of manufacturing a composite electromagnetic wave absorber according to a molding pressure using a prepreg containing a nanomaterial, Although various electromagnetic wave absorbers have been proposed based on the change of properties, this method is also a method of dispersing the nanoparticles in a matrix material. As a method of dispersing nanoparticles in a matrix material, electromagnetic properties There is a limitation in the degree of freedom and there is a limit in controlling the thickness at the manufacturing stage.

1. 한국등록특허 제10-1578484호(2015.12.11.)1. Korean Patent No. 10-1578484 (Dec. 11, 2015)

본 발명의 일 과제는 제조 및 전자파 흡수 성능의 조절이 용이하며, 우수한 기계적 물성을 가질 수 있는 항공기용 날개 구조물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an aircraft wing structure which is easy to manufacture and to control the electromagnetic wave absorption performance and has excellent mechanical properties.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the above-described embodiments and various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 항공기용 날개 구조물은, 유선형 단면을 가지는 베이스 구조물 및 상기 베이스 구조물의 표면을 커버하며, 베이스 섬유의 표면을 둘러싸는 금속 코팅층을 포함하는 금속 코팅 섬유 및 상기 금속 코팅 섬유가 함침된 제1 수기 기재로 이루어진 전자파 흡수층을 포함한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, there is provided an aircraft wing structure including a base structure having a streamlined cross section and a metal covering the surface of the base structure, And an electromagnetic wave absorbing layer comprising a metal coated fiber including a coating layer and a first water repellent base impregnated with the metal coated fiber.

일 실시예에서, 상기 금속 코팅층은 은(Ag), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.In one embodiment, the metal coating layer comprises at least one selected from the group consisting of silver (Ag), nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe).

일 실시예에서, 상기 금속 코팅층은 무전해 도금을 통하여 상기 베이스 섬유 상에 형성된다.In one embodiment, the metal coating layer is formed on the base fiber through electroless plating.

일 실시예에서, 상기 항공기용 날개 구조물은, 상기 베이스 구조물과 상기 전자파 흡수층 사이에 배치되며, 제2 수지 기재 및 상기 제2 수지 기재에 함침된 보강 섬유를 포함하는 지지층을 더 포함한다.In one embodiment, the aircraft wing structure further includes a support layer disposed between the base structure and the electromagnetic wave absorbing layer, the support layer including a reinforcing fiber impregnated in the second resin base material and the second resin base material.

일 실시예에서, 상기 제1 수지 기재 및 상기 제2 수지 기재는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지 및 폴리에스터 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.In one embodiment, the first resin substrate and the second resin substrate include at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, an acrylic resin, and a polyester resin.

일 실시예에서, 상기 보강 섬유는, 유리 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함한다.In one embodiment, the reinforcing fibers comprise glass fibers or aramid fibers.

일 실시예에서, 상기 베이스 섬유는 유리 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함한다.In one embodiment, the base fibers comprise glass fibers or aramid fibers.

일 실시예에서, 상기 항공기용 날개 구조물은, C-Ku-밴드 대역에 해당하는 4 내지 18GHz의 전자파를 흡수한다.In one embodiment, the aircraft wing structure absorbs electromagnetic waves of 4 to 18 GHz corresponding to the C-Ku-band band.

상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 섬유 또는 이를 포함하는 직물에 금속 코팅층을 제공하여 항공기용 날개 구조물을 위한 전자파 흡수체로 이용함으로써, 불균일 분산에 의한 비경면 산란 요소(표면의 요철, 불연속 점 등)를 감소시킬 수 있으며, 전자파 흡수체의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물은 개선된 전자파 흡수 성능을 가질 수 있으며, 설계 단계에서의 자유도가 증가될 수 있다.As described above, according to exemplary embodiments of the present invention, by providing a metal coating layer on a fiber or a fabric containing it, by using it as an electromagnetic wave absorber for an aircraft wing structure, non-surface scattering elements Unevenness, discontinuity, etc.) can be reduced, and the mechanical properties of the electromagnetic wave absorber can be improved. Therefore, the electromagnetic wave absorbing wing structure for an aircraft can have improved electromagnetic wave absorption performance, and the degree of freedom in the designing step can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A를 확대 도시한 단면도이다.
도 3은, 도 2에 도시된 금속 코팅 섬유를 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물을 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 시편 1 및 시편 2의 니켈-코팅 유리 섬유 표면의 함량을 분석한 에너지분산분광(EDS) 분석 그래프이다.
도 6은 시편 1 및 시편 2를 이용하여 설계된 평판형 전자파 흡수체의 반사 손실(return loss) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 1의 RCS(Radar cross section) 해석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 2의 RCS 해석 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view illustrating an electromagnetic wave absorbing wing structure for an aircraft according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of FIG. 1 A. FIG.
3 is an enlarged cross-sectional view of the metal coated fiber shown in Fig.
4 is an enlarged cross-sectional view of an electromagnetic wave absorbing wing structure for an aircraft according to another embodiment of the present invention.
5 is an energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis graph of the content of the surface of the nickel-coated glass fiber of the specimen 1 and the specimen 2. Fig.
6 is a graph showing return loss measurement results of the planar electromagnetic wave absorber designed using the test pieces 1 and 2.
FIG. 7 is a graph showing the results of an RCS (Radar cross section) analysis according to the first embodiment. FIG.
8 is a graph showing the results of RCS analysis of the second embodiment.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms " comprises ", or " having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof, , Steps, operations, elements, or combinations thereof, as a matter of principle, without departing from the spirit and scope of the invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물을 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1의 A를 확대 도시한 단면도이다. 도 3은, 도 2에 도시된 금속 코팅 섬유를 확대 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an electromagnetic wave absorbing wing structure for an aircraft according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of FIG. 1 A. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the metal coated fiber shown in Fig.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물(100)은 유선형 단면을 가지며, 베이스 구조물(110)의 표면에 피복된 전자파 흡수층(120)을 포함한다. 1 to 3, an aircraft electromagnetic wave absorbing wing structure 100 has a streamlined cross-section and includes an electromagnetic wave absorbing layer 120 coated on the surface of the base structure 110.

상기 베이스 구조물(110)은, 알려진 항공기용 날개 구조물을 구성하는 재료를 제한 없이 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 구조물(110)은, 금속, 카본, 수지, 섬유 등을 포함할 수 있다.The base structure 110 may include, without limitation, the materials that make up the known aircraft wing structure. For example, the base structure 110 may include metal, carbon, resin, fiber, and the like.

상기 전자파 흡수층(120)은, 금속 코팅 섬유(122)를 포함한다. 예를 들어, 전자파 흡수층(120)은, 경사와 위사로 교차하는 금속 코팅 섬유(122)로 형성된 직물일 수 있다. 예를 들어, 상기 경사와 위사는 각각 복수의 금속 코팅 섬유(122)의 집합 또는 꼬임에 의해 형성된 것일 수 있다.The electromagnetic wave absorbing layer 120 includes a metal coating fiber 122. For example, the electromagnetic wave absorbing layer 120 may be a fabric formed of metal coated fibers 122 that intersect the warp and weft. For example, the warp and weft yarns may be formed by a set or twist of a plurality of metal coated fibers 122, respectively.

상기 전자파 흡수층(120)은, 상기 전자파 흡수 날개 구조물에서, 유전 손실 또는 전자기 손실을 증가시킬 수 있다.The electromagnetic wave absorbing layer 120 can increase dielectric loss or electromagnetic loss in the electromagnetic wave absorbing vane structure.

상기 금속 코팅 섬유(122)는, 베이스 섬유(122a) 및 상기 베이스 섬유(122a) 상에 코팅된 금속 코팅층(122b)을 포함한다. The metal coated fiber 122 includes a base fiber 122a and a metal coating layer 122b coated on the base fiber 122a.

예를 들어, 상기 베이스 섬유(122a)는, 유리 섬유, 아라미드(케블라) 섬유 등을 포함할 수 있다. For example, the base fibers 122a may include glass fibers, aramid (Kevlar) fibers, and the like.

예를 들어, 상기 금속 코팅층(122b)은, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 은(Ag) 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 금속 코팅층(122b)은, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등과 같은 강자성체 물질을 포함할 수 있다.For example, the metal coating layer 122b may include iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), silver (Ag), or the like. In one embodiment, the metal coating layer 122b may include a ferromagnetic material such as iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or the like.

상기 전자파 흡수층(120)에서, 상기 금속 코팅 섬유(122)는 제1 수지 기재(124)에 함침될 수 있다. 상기 전자파 흡수체가 목적하는 전자파에 따라, 유전율 또는 투자율을 조절하기 위하여, 상기 전자파 흡수층(120)에서, 제1 수지 기재(124)와 금속 코팅 섬유(122)의 함량 비율은 조절될 수 있다.In the electromagnetic wave absorptive layer 120, the metal coating fiber 122 may be impregnated in the first resin base material 124. The content ratio of the first resin base material 124 to the metal coating fiber 122 in the electromagnetic wave absorbing layer 120 can be adjusted in order to adjust the permittivity or the permeability according to a desired electromagnetic wave of the electromagnetic wave absorber.

예를 들어, 상기 제1 수지 기재(124)는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리에스터 수지 등과 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 일 실시예서, 상기 제1 수지 기재(124)는, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지로 이루어질 수 있다.For example, the first resin base material 124 may include a polymer resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, an acrylic resin, and a polyester resin. In one embodiment, the first resin base material 124 may be made of a thermosetting resin such as an epoxy resin.

전자파 흡수체는 사용하는 재료와 각 층의 두께를 변화시켜가며 입력 임피던스를 정합시켜 설계될 수 있다. 상기 전자파 흡수체에 있어서, 설계한 입력 임피던스가 자유 공간의 고유 임피던스에 가까울수록 반사 손실(예를 들면, 전자파 흡수능)이 우수하다고 할 수 있다. 예를 들면, 목표 주파수 대역에서 전자파 흡수체의 성능을 최적화하려면 전자파 흡수체 재료의 두께는 상기 재료 내에서 전자파 파장의 약 1/4이 될 수 있다. 그러나, 통상적인 절연체의 유전율 또는 투자율은 마이크로파 대역에서 거의 일정한 값을 가지고 있으므로 전자파 파장의 약 1/4이 되는 조건이 매우 제한적이다.The electromagnetic wave absorber can be designed by matching the input impedance while changing the thickness of each layer and the material used. In the electromagnetic wave absorber, it can be said that the closer the input impedance designed to the intrinsic impedance of the free space, the better the reflection loss (for example, the electromagnetic wave absorbing ability). For example, in order to optimize the performance of the electromagnetic wave absorber in the target frequency band, the thickness of the electromagnetic wave absorber material may be about 1/4 of the electromagnetic wave wavelength in the material. However, since the permittivity or permeability of a typical insulator has a substantially constant value in the microwave band, the condition of about 1/4 of the electromagnetic wave wavelength is very limited.

하지만, 강자성체가 전자파 흡수체의 재료로 채용되는 경우, 마이크로파 대역에서 투자율의 변화가 크므로 재료 내에서 전자파 파장의 약 1/4이 되는 조건의 범위를 넓힐 수 있으며, 광대역 전자파 흡수체 설계가 구현될 수 있다.However, when the ferromagnetic material is employed as the material of the electromagnetic wave absorber, since the change of the magnetic permeability in the microwave band is large, it is possible to widen the range of the condition of about 1/4 of the electromagnetic wave wavelength in the material and to realize the broadband electromagnetic wave absorber design have.

또한, 목적하는 흡수 전자파에 따라, 유전율 또는 투자율을 조절하기 위하여, 상기 금속 코팅 섬유(122)에서, 상기 금속 코팅층(122b)의 두께 또는 함량은 조절될 수 있다. Further, in order to adjust the permittivity or the permeability according to a desired absorption electromagnetic wave, the thickness or the content of the metal coating layer 122b in the metal coating fiber 122 may be adjusted.

예를 들어, 상기 금속 코팅 섬유(122)는 무전해 도금을 통하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 도금조 내의 금속염 수용액에 베이스 섬유로 이루어진 직물(또는 베이스 섬유)를 침지시켜 베이스 섬유(122a) 표면에 금속 코팅층(122b)을 석출시킬 수 있다.For example, the metal coated fibers 122 may be formed through electroless plating. Specifically, the metal coating layer 122b may be deposited on the surface of the base fiber 122a by immersing a fabric (or base fiber) made of base fibers into the aqueous metal salt solution in the plating bath.

예를 들어, 상기 금속염 수용액은 금속염 화합물 및 환원제를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 금속염 화합물로서 니켈 염 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 니켈 염 화합물은 황산 니켈, 초산 니켈 또는 염화 니켈을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.For example, the metal salt aqueous solution may include a metal salt compound and a reducing agent. In one embodiment, a nickel salt compound may be used as the metal salt compound. For example, the nickel salt compound may include nickel sulfate, nickel acetate or nickel chloride. These may be used alone or in combination of two or more.

상기 금속염 수용액 내에 상기 환원제를 포함시킴으로써, 실질적으로 자기 촉매 도금(auto catalytic plating) 공정이 진행될 수 있다. 상기 자기 촉매 도금 공정에 의해, 별도의 전기 에너지 공급 없이 상기 환원제를 통한 화학 에너지 및 석출되는 금속의 촉매 작용에 의해 금속 코팅층(122b)이 형성될 수 있다.By including the reducing agent in the metal salt aqueous solution, an auto catalytic plating process can be substantially carried out. The metal coating layer 122b can be formed by the above-mentioned self-catalytic plating process by the chemical energy through the reducing agent and the catalytic action of the metal to be precipitated without supplying any additional electric energy.

따라서, 불균일한 전류 분포의 문제가 제거되므로 균일한 도금막이 형성될 수 있다. 따라서, 전자파 흡수체 전체 영역에 걸쳐 원하는 타겟 주파수 영역에서 균일한 전자파 흡수능을 구현할 수 있다.Therefore, a uniform plating film can be formed because the problem of uneven current distribution is eliminated. Therefore, it is possible to realize a uniform electromagnetic wave absorbing ability in a desired target frequency region over the entire area of the electromagnetic wave absorber.

일 실시예에 있어서, 상기 환원제로서 차아인산나트륨과 같은 인산 염 또는 메틸 아민보론과 같은 붕소 화합물이 사용될 수 있다. 상기 환원제의 농도가 증가하면, 인(P) 또는 붕소(B)의 농도가 증가하며, 도금 속도가 증가될 수 있다.In one embodiment, as the reducing agent, a phosphate salt such as sodium hypophosphite or a boron compound such as methylamine boron may be used. As the concentration of the reducing agent increases, the concentration of phosphorus (P) or boron (B) increases, and the plating rate can be increased.

예를 들어, 상기 환원제로서 차아인산나트륨이 사용되고, 니켈 도금을 수행하는 경우, 상기 금속 코팅층(122b)은 니켈-인(Ni-P) 합금을 포함할 수 있으며, 상기 환원제로서 상기 붕소 화합물이 사용되는 경우 니켈-붕소(Ni-B) 합금을 포함할 수 있다. 이와 같이 P 또는 B와 같은 도펀트가 금속 코팅층(122b)에 포함됨에 따라, 예를 들면 전기도금을 통해 형성되는 도금층보다 경도 및 내마모성과 같은 기계적 물성이 향상될 수 있다.For example, when sodium hypophosphite is used as the reducing agent and nickel plating is performed, the metal coating layer 122b may include a nickel-phosphorus (Ni-P) alloy, and the boron compound Nickel-boron (Ni-B) alloys. As the dopant such as P or B is included in the metal coating layer 122b, mechanical properties such as hardness and abrasion resistance can be improved as compared with a plating layer formed through electroplating, for example.

예를 들면, 상기 금속염 화합물 및 상기 환원제로서 각각 황산 니켈 및 차아인산나트륨을 사용하는 경우, 아래의 반응식에 의한 자기 촉매 도금 공정이 진행될 수 있다.For example, when nickel sulfate and sodium hypophosphite are used as the metal salt compound and the reducing agent, the autocatalytic plating process according to the following reaction formula can be carried out.

[반응식][Reaction Scheme]

NiSO4 + 2NaH2PO2 +2HO → Ni + 2NaH2PO3 + H2 + H2SO4 NiSO 4 + 2NaH 2 PO 2 + 2HO → Ni + 2NaH 2 PO 3 + H 2 + H 2 SO 4

일 실시예에 있어서, 상기 금속염 수용액에는 pH 조절제가 더 포함될 수 있다. 상기 pH 조절제에 의해 금속염 수용액의 pH가 예를 들면, 약 4 내지 약 6 범위로 유지될 수 있다. 상기 pH 조절제의 예로서 수산화나트륨 또는 암모니아를 들 수 있다.In one embodiment, the metal salt aqueous solution may further contain a pH adjusting agent. The pH adjuster may maintain the pH of the aqueous metal salt solution in the range of, for example, about 4 to about 6. Examples of the pH adjusting agent include sodium hydroxide and ammonia.

일 실시예에 있어서, 금속염 수용액은 도금조 보호 및 불균일 석출 방지를 위한 안정제, 계면 활성제 등을 더 포함할 수도 있다. 상기 안정제의 예로서 납(Pb), 카드뮴(Cd)과 같은 중금속 염 화합물을 들 수 있다.In one embodiment, the metal salt aqueous solution may further include a stabilizer for protecting the plating bath and prevention of uneven deposition, a surfactant, and the like. Examples of the stabilizer include heavy metal salt compounds such as lead (Pb) and cadmium (Cd).

일 실시예에 있어서, 상술한 무전해 도금 코팅 수행 후 금속 코팅층(122b)이 형성된 금속 코팅 섬유(122)를 도금조로부터 취출하고, 열처리 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 열처리에 의해 상기 금속 코팅층(122b)과 상기 베이스 섬유(122a) 사이의 접착성 및 상기 금속 코팅층(122b)의 경도가 향상될 수 있다. 상기 열처리는 예를 들면, 약 300℃ 내지 약 500℃ 온도에서 약 1 시간 내지 약 2 시간 동안 수행될 수 있다.In one embodiment, the metal coated fiber 122 having the metal coating layer 122b formed thereon after the electroless plating coating described above is removed from the plating bath, and a heat treatment process may be further performed. The adhesion between the metal coating layer 122b and the base fiber 122a and the hardness of the metal coating layer 122b can be improved by the heat treatment. The heat treatment may be performed, for example, at a temperature of about 300 캜 to about 500 캜 for about 1 hour to about 2 hours.

예를 들어, 상기 무전해 도금 코팅으로 형성되는 금속 코팅층(122b)는 수 nm 내지 수십 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 두께 조절이 용이하다. 예를 들어, 금속염 수용액에서 금속염의 함량을 조절함으로써 금속 코팅층의 두께 또는 상기 금속 코팅 섬유 내에서 금속의 무게 분율을 조절할 수 있다.For example, the metal coating layer 122b formed of the electroless plating coating may have a thickness of several nanometers to several tens of micrometers, and the thickness thereof is easily adjusted. For example, the thickness of the metal coating layer or the weight fraction of the metal in the metal coating fiber can be controlled by controlling the content of the metal salt in the aqueous metal salt solution.

상기 금속 코팅 섬유(122) 또는 이로부터 형성된 직물을 포함하는 전자파 흡수층(120)은 그 자체로 전자파 흡수체의 기능을 할 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물에 제공되는 전자파 흡수층(120)은 단일층 구조를 가질 수 있다.The electromagnetic wave absorbing layer 120 including the metal coated fiber 122 or the fabric formed therefrom can function as an electromagnetic wave absorber by itself. That is, in one embodiment, the electromagnetic wave absorbing layer 120 provided in the electromagnetic wave absorbing vane structure for an aircraft may have a single layer structure.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물을 확대 도시한 단면도이다. 4 is an enlarged cross-sectional view of an electromagnetic wave absorbing wing structure for an aircraft according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물은 유선형 단면을 가지며, 베이스 구조물(110)의 표면에 피복된 전자파 흡수층(120) 및 지지층(130)을 포함한다. 상기 지지층(130)은 상기 전자파 흡수층(120)과 상기 베이스 구조물(110) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전자파 흡수층(120)과 상기 지지층(130)은 전자파 흡수체를 구성할 수 있다.Referring to FIG. 4, the electromagnetic wave absorbing wing structure for an aircraft has a streamlined cross section and includes an electromagnetic wave absorbing layer 120 and a support layer 130, which are coated on the surface of the base structure 110. The support layer 130 may be disposed between the electromagnetic wave absorbing layer 120 and the base structure 110. The electromagnetic wave absorption layer 120 and the support layer 130 may constitute an electromagnetic wave absorber.

상기 전자파 흡수층(120)은 기설명된 것과 동일한 구성을 가질 수 있으믈, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The electromagnetic wave absorbing layer 120 may have the same structure as that described above, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 지지층(130)은 상기 전자파 흡수층(120)을 지지하고, 전자파 흡수체의 유전율을 조절하는 역할을 할 수 있다.The support layer 130 supports the electromagnetic wave absorbing layer 120 and may control the dielectric constant of the electromagnetic wave absorber.

상기 지지층(130)은, 제2 수지 기재(matrix, 134) 및 상기 제2 수지 기재(134) 내부에 함침된 보강 섬유(132)를 포함할 수 있다. 상기 전자파 흡수체가 목적하는 전자파에 따라, 유전율 또는 투자율을 조절하기 위하여, 상기 지지층(130)에서, 제2 수지 기재와 보강 섬유의 함량 비율은 조절될 수 있다.The support layer 130 may include a second resin matrix 134 and reinforcing fibers 132 impregnated in the second resin base material 134. In order to adjust the permittivity or the permeability of the electromagnetic wave absorber according to a desired electromagnetic wave, the content ratio of the second resin base material and the reinforcing fiber in the support layer 130 may be adjusted.

예를 들어, 상기 제2 수지 기재(134)는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리에스터 수지 등과 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 일 실시예서, 상기 제2 수지 기재(134)는, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지로 이루어질 수 있다.For example, the second resin base material 134 may include a polymer resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, an acrylic resin, and a polyester resin. In one embodiment, the second resin base material 134 may be made of a thermosetting resin such as an epoxy resin.

예시적인 실시예들에 따르면, 보강 섬유(132)는 유리 섬유, 아라미드(케블라) 섬유, 탄소 섬유 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게 직물 형태로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 보강 섬유(132)로서 유리 섬유를 사용할 수 있다. According to exemplary embodiments, the reinforcing fibers 132 may comprise glass fibers, aramid (Kevlar) fibers, carbon fibers, and the like, and may preferably be provided in the form of a fabric. In one embodiment, glass fibers may be used as the reinforcing fibers 132.

상기 전자파 흡수체의 두께(전자파 흡수층 단일 구조의 경우에는 전자파 흡수층의 두께, 전자파 흡수층과 지지층의 이층 구조의 경우에는 이층 구조의 두께)는, 흡수하고자 하는 전자파에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 전자파 흡수체의 두께는 흡수하고자 하는 파장의 1/4일 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 상기 전자파 흡수체는 X-밴드 대역에 해당하는 8.2 내지 12.4GHz의 전자파를 흡수할 수 있으며, 보다 넓은 대역, 예를 들어, C-Ku-밴드 대역에 해당하는 4 내지 18GHz의 전자파를 흡수할 수도 있다. 예를 들어, 상기 전자파 흡수체는 1 내지 2mm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 전자파 흡수체의 전체 두께 등은 유전 알고리즘(genetic algorithm)에 의해 계산/최적화될 수 있다.The thickness of the electromagnetic wave absorber (the thickness of the electromagnetic wave absorption layer in the case of a single structure of the electromagnetic wave absorption layer and the thickness of the two-layer structure in the case of the two-layer structure of the electromagnetic wave absorption layer and the support layer) can be adjusted according to the electromagnetic wave to be absorbed. For example, the thickness of the electromagnetic wave absorber may be 1/4 of the wavelength to be absorbed. For example, for example, the electromagnetic wave absorber may absorb an electromagnetic wave of 8.2 to 12.4 GHz corresponding to the X-band band, and may absorb electromagnetic waves of 4 to 20 GHz corresponding to a wider band, for example, a C- It is possible to absorb electromagnetic waves of 18 GHz. For example, the electromagnetic wave absorber may have a thickness of 1 to 2 mm. For example, the total thickness of the electromagnetic wave absorber and the like can be calculated / optimized by a genetic algorithm.

본 발명의 실시예들에 따르면, 섬유 또는 이를 포함하는 직물에 금속 코팅층을 제공하여 항공기용 날개 구조물을 위한 전자파 흡수체로 이용함으로써, 불균일 분산에 의한 비경면 산란 요소(표면의 요철, 불연속 점 등)를 감소시킬 수 있으며, 전자파 흡수체의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물은 개선된 전자파 흡수 성능을 가질 수 있으며, 설계 단계에서의 자유도가 증가될 수 있다.According to embodiments of the present invention, by providing a metal coating layer on a fiber or a fabric including the fiber and using it as an electromagnetic wave absorber for an aircraft wing structure, non-surface scattering elements (surface irregularities, discontinuities, etc.) And the mechanical properties of the electromagnetic wave absorber can be improved. Therefore, the electromagnetic wave absorbing wing structure for an aircraft can have improved electromagnetic wave absorption performance, and the degree of freedom in the designing step can be increased.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예 및 실험을 통하여, 본 발명의 구성 및 효과를 설명하기로 한다.Hereinafter, the structure and effects of the present invention will be described with reference to specific examples and experiments of the present invention.

실시예Example

유리섬유직물(1180, Muhan Composite)에 무전해 도금을 수행하여 니켈층을 포함하는 코팅 섬유를 준비하였다. A glass fiber fabric (1180, Muhan Composite) was subjected to electroless plating to prepare coated fibers including a nickel layer.

도 5는 시편 1 및 시편 2의 니켈-코팅 유리 섬유 표면의 함량을 분석한 에너지분산분광(EDS) 분석 그래프이다. (a)는 시편 1의 분석 결과를 나타내며, (b)는 시편 2의 분석 결과를 나타낸다.5 is an energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis graph of the content of the surface of the nickel-coated glass fiber of the specimen 1 and the specimen 2. Fig. (a) shows the analysis result of the specimen 1, and (b) shows the analysis result of the specimen 2.

도 5를 참조하면, 니켈의 원자 비율이 1.08 내지 1.17at% 이며, 이를 통하여 니켈층이 수십 nm 이하의 얇은 두께로 도금되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the atomic ratio of nickel is 1.08 to 1.17 at%, and the nickel layer is plated to a thin thickness of several tens nm or less.

도 6은 시편 1 및 시편 2를 이용하여 설계된 평판형 전자파 흡수체의 반사 손실(return loss) 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 6에서, 시편 1은 단일층 구조의 전자파 흡수체(single-slab absorber)로 사용되었으며, 시편 2는 유리섬유-에폭시 복합체 프리프레그와 결합되어 2층 구조의 전자파 흡수체(double-slab absorber)로 사용되었다. 6 is a graph showing return loss measurement results of the planar electromagnetic wave absorber designed using the test pieces 1 and 2. In FIG. 6, specimen 1 was used as a single-slab absorber. Specimen 2 was combined with a glass fiber-epoxy composite prepreg and used as a double-slab absorber having a two-layer structure. .

구체적으로, 상기 시편 1의 니켈 코팅 섬유와 접착 필름(AF126 Scotchweld, 3M)을 적층하고, 오토클레이브 장치(필 플라이, 천공이형필름, 브리더, 진공 백 필름 이용)에서 성형하여 단일층 구조의 전자파 흡수체를 제작하였으며, 상기 시편ㅇ 2의 니켈 코팅 섬유에 상기 접착 필름 및 유리섬유-에폭시 복합체 프리프레그(GEP 118, Muhan Composite)를 배치한 후, 동일한 방법으로 성형하여 2층 구조의 전자파 흡수체를 제작하였다.Specifically, the nickel-coated fibers of the specimen 1 were laminated with an adhesive film (AF126 Scotchweld, 3M) and molded in an autoclave device (using a filler, a perforated release film, a breather or a vacuum bag film) , And the adhesive film and the glass fiber-epoxy composite prepreg (GEP 118, Muhan Composite) were placed on the nickel-coated fiber of the specimen 2 and molded in the same manner to produce a two-layered electromagnetic wave absorber .

상기 단일층 구조의 전자파 흡수체의 두께는 1.88mm이었으며, 목표 주파수 10GHz에서 ­32.32db의 성능을 갖는 것으로 측정되었다(10GHz에서의 복소유전율: 16.31-j4.84). 또한, 상기 2층 구조의 전자파 흡수체에서, 니켈-코팅 유리섬유로 구성된 전자파 흡수층의 두께는 0.66m, 유리섬유-에폭시 복합체로 구성된 지지층의 두께는 1.85mm로서 전체 전자파 흡수체의 두께는 2.51mm이었으며, 목표 주파수 10GHz에서 ­43.90db의 성능을 갖는 것으로 측정되었다(10GHz에서 니켈-코팅 유리섬유의 복소유전율: 11.94-j9.42, 유리섬유-에폭시 복합체의 복소유전율: 4.69-j0.05). The thickness of the electromagnetic wave absorber of the single layer structure was 1.88 mm, and it was measured to have a performance of 32.32 db at a target frequency of 10 GHz (complex permittivity at 10 GHz: 16.31-j 4.84). In the electromagnetic wave absorber having the two-layer structure, the thickness of the electromagnetic wave absorbing layer composed of the nickel-coated glass fiber was 0.66 m, the thickness of the support layer composed of the glass fiber-epoxy composite was 1.85 mm and the thickness of the total electromagnetic wave absorber was 2.51 mm, (Complex permittivity of nickel-coated glass fiber at 11 GHz: 11.94-j9.42, complex permittivity of glass fiber-epoxy composite: 4.69-j0.05) at a target frequency of 10 GHz.

도 7은 실시예 1의 RCS(Radar cross section) 해석 결과를 나타내는 그래프이고, 도 8은 실시예 2의 RCS 해석 결과를 나타내는 그래프이다. 실시예 1은 시편 1을 이용하여 설계된 단층 구조의 전자파 흡수체를 항공기 날개 구조물(NACA 0012)의 표면에 적층한 것이며, 실시예 2는 시편 2를 이용하여 설계된 2층 구조의 전자파 흡수체를 항공기 날개 구조물(NACA 0012)의 표면에 적층한 것이다. 상기 항공기 날개 구조물에서, 폭 (Span)과 시위 길이 (Chord length) 는 모두 300 mm 이다. 상기 RCS 평가는 날개 형상에 대한 전자파 편파에 따라 두 가지의 경우가 수행되었다. 전자기파 (Electromagnetic wave) 는 전기장과 자기장이 수직으로 교차하여 진행되는데 이때 전자기파의 진행방향에 대한 전장의 극성 방향을 편파라고 하고 TM 편파는 자기장이 앞전(Leading Edge)에 평행한 편파이며, TE 편파는 전기장이 앞전에 평행한 편파이다. 이 편파에 따라 전기장에 의해 표면 전류가 유도되는 정도가 다르기 때문에 산란 (Scattering) 의 특징에서 차이가 발생한다. FIG. 7 is a graph showing the results of the RCS (Radar cross section) analysis of the first embodiment, and FIG. 8 is a graph showing the results of the RCS analysis of the second embodiment. In Example 1, the electromagnetic wave absorber having a single-layer structure designed using the specimen 1 was laminated on the surface of the aircraft wing structure (NACA 0012). In Example 2, the electromagnetic wave absorber having a two- (NACA 0012). In the aircraft wing structure, both the span and the chord length are 300 mm. The RCS evaluation was carried out in two cases according to the electromagnetic wave polarization for the wing shape. Electromagnetic wave propagates perpendicularly to the electric field and magnetic field. The polarization direction of the electric field with respect to the traveling direction of the electromagnetic wave is referred to as polarization. The TM polarized wave is a polarized wave whose magnetic field is parallel to the leading edge. The electric field is polarized parallel to the front. Due to this polarization, the difference in scattering characteristics arises because the degree of surface current induced by the electric field is different.

따라서, RCS 측정은 TM 편파와 TE 편파에 대하여 측정하였으며, 또한, 경사입사각을 0˚, 20˚ 및 40˚로 나누어 측정하였다. 비교예로서, 완전 전기 도체(PEC)의 편파가 측정되었다.Therefore, the RCS measurement was performed with respect to the TM polarized wave and the TE polarized wave, and the oblique incident angle was measured by dividing by 0, 20 and 40 degrees. As a comparative example, the polarization of the perfect electrical conductor (PEC) was measured.

도 7의 RCS 해석 결과(6-14 GHz)를 참조하면, TE 편파에 대하여 모든 경사 입사각에 대하여 최대 ­10 dB 이상의 RCS 감소 효과 및 유사한 RCS의 변동 폭을 볼 수 있었다. 또한, TM 편파에 대하여 경사입사각 40˚를 제외하고 최대 ­10 dB 이상의 RCS 감소 효과 및 유사한 RCS의 변동 폭을 볼 수 있었다. Referring to the RCS analysis results (6-14 GHz) in FIG. 7, RCS reduction effects of up to 10 dB or more and similar RCS fluctuation widths were observed for all the oblique incidence angles with respect to the TE polarized wave. In addition, the RCS reduction effect of 10 dB or more and the variation range of similar RCS were observed, except for the oblique incident angle 40 ° with respect to the TM polarized wave.

일반적으로 TM 편파가 날개 형상에 입사할 때 유도된 표면의 전류는 앞전 부분부터 유도되어 크게는 날개의 시위 방향 끝 부분 (Tailing edge) 까지 진행된다. 이때 일부가 산란이 되는데 날개의 앞전 방향으로 돌아오면서 많은 간섭을 일으키게 되는 것이다. 때문에 표면에 유도되는 전류가 많을수록 (경사각일 클수록) 앞전 방향으로 돌아오는 전류가 많은 간섭을 일으키게 되어 RCS 변동 폭이 커지는 것이다. 반면에, TE 편파가 날개 형상에 입사할 때는 유도된 표면전류가 시위방향으로 진행하면서 TM 편파 보다 상대적으로 큰 표면전류가 유도된다. 또한 이는 시위 방향으로 연속적으로 변하는 위상(Phase)에 기인하므로 서로 다른 위상을 갖는 표면 전류는 방향에 따라 보강 및 상쇄 간섭이 반복 적으로 발생하고 파장에 따라 그 간섭의 발생 위치도 변하기 때문에 TM 편파 보다 TE 편파가 상대적으로 RCS 의 변동 폭이 크다. Generally, when the TM polarized wave is incident on the wing shape, the induced current on the surface is derived from the leading edge and propagates largely to the tailing edge of the wing. At this time, a part of it is scattered, and it returns to the front direction of the wing and causes a lot of interference. Therefore, as the current induced in the surface increases (the greater the angle of inclination), the current that returns in the forward direction causes a lot of interference, which increases the RCS variation width. On the other hand, when the TE polarized wave is incident on the wing shape, the induced surface current proceeds in the direction of the protrusion, and a relatively large surface current is induced than the TM polarized wave. In addition, since the phase currents are continuously varied in the direction of the protrusion, the surface currents having different phases generate repetitive and destructive interference repeatedly depending on the directions, and the positions of the interference occur depending on the wavelengths. The variation of RCS in TE polarized wave is relatively large.

도 8의 RCS 해석 결과(4-18 GHz)를 참조하면, 단층형 전자파 흡수체와 마찬가지로 TE 편파와 TM 편파 모두 경사입사각 40˚를 제외하고 4-18 GHz 에서 최대 ­10 dB의 RCS 감소 효과를 볼 수 있었다. 해석 결과로 참조하면, 비경면 산란 요소 (Non-specular)를 억제 하지 못한다면 이층형 전자파 흡수체와 같이 Mono-static 레이다를 전제로 경면 반사(specular reflection)가 우수한 성능을 보여도 이에 따른 RCS 감소 효과에 미치는 영향은 제한적이므로, 경사입사각 또는 서로 다른 편파 모드에서 비경면 산란 요소를 최소화하고 목표 주파수에서 높은 흡수 성능을 갖는 흡수체가 우수한 RCS 감소 효과를 보일 것을 예상할 수 있다.Referring to the RCS analysis result (4-18 GHz) in FIG. 8, RCS reduction effect of 10 dB at 4-18 GHz except for 40 ° of oblique incident angle can be seen in both TE polarized wave and TM polarized wave like the single layer type electromagnetic wave absorber there was. As a result of the analysis, if the non-specular element can not be suppressed, the specular reflection performance is superior to the mono-static radar like the two-layer type electromagnetic wave absorber. Since the effect is limited, it can be expected that minimizing the non-surface scattering elements at oblique incidence angles or different polarization modes and absorbers with high absorption performance at the target frequency will have a good RCS reduction effect.

전술한 예시적인 실시예들에 따른 항공기용 전자파 흡수 날개 구조물은 스텔스 기술이 적용되는 항공 우주 분야 등에 적용될 수 있다.The electromagnetic wave absorbing wing structure for aircraft according to the above-described exemplary embodiments can be applied to the aerospace field to which the stealth technique is applied.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims. It can be understood that it is possible.

110: 베이스 구조물
120: 전자파 흡수층
122: 금속 코팅 섬유
130: 지지층
110: base structure
120: Electromagnetic wave absorbing layer
122: metal coated fiber
130: Support layer

Claims (8)

유선형 단면을 가지는 베이스 구조물; 및
상기 베이스 구조물의 표면을 커버하며, 베이스 섬유의 표면을 둘러싸는 금속 코팅층을 포함하는 금속 코팅 섬유로 이루어진 직물 및 상기 직물이 함침된 제1 수지 기재로 이루어진 전자파 흡수층을 포함하고,
상기 베이스 구조물과 상기 전자파 흡수층 사이에 배치되며, 제2 수지 기재 및 상기 제2 수지 기재에 함침된 보강 섬유를 포함하는 지지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 날개 구조물.
A base structure having a streamlined cross section; And
An electromagnetic wave absorbing layer comprising a fabric made of metal coated fibers covering a surface of the base structure and including a metal coating layer surrounding the surface of the base fibers and a first resin base impregnated with the fabric,
Further comprising a support layer disposed between the base structure and the electromagnetic wave absorbing layer, the support layer including a reinforcing fiber impregnated into the second resin base material and the second resin base material.
제1항에 있어서, 상기 금속 코팅층은 은(Ag), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 날개 구조물.The aircraft wing structure according to claim 1, wherein the metal coating layer comprises at least one selected from the group consisting of silver (Ag), nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe). 제2항에 있어서, 상기 금속 코팅층은 무전해 도금을 통하여 상기 베이스 섬유 상에 형성된 것을 특징으로 하는 항공기용 날개 구조물.The aircraft wing structure according to claim 2, wherein the metal coating layer is formed on the base fiber through electroless plating. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 수지 기재 및 상기 제2 수지 기재는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지 및 폴리에스터 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 날개 구조물.
The method according to claim 1,
Wherein the first resin base material and the second resin base material comprise at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, an acrylic resin, and a polyester resin.
제1항에 있어서, 상기 보강 섬유는, 유리 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 날개 구조물.The aircraft wing structure according to claim 1, wherein the reinforcing fiber comprises glass fiber or aramid fiber. 제1항에 있어서, 상기 베이스 섬유는 유리 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 날개 구조물.The aircraft wing structure according to claim 1, wherein the base fibers comprise glass fibers or aramid fibers. 제1항에 있어서, 10GHz의 전자파에 대한 RCS가, 20˚ 이하의 입사각에서, 완전 전기 도체(perfect electric conductor) 대비 -10dB 이상인 것을 특징으로 하는 항공기용 날개 구조물.The aircraft wing structure according to claim 1, wherein the RCS for an electromagnetic wave of 10 GHz is -10 dB or more with respect to a perfect electric conductor at an incident angle of 20 degrees or less.
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