一種夾層頻率選擇表面復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種夾層頻率選擇表面復(fù)合材料的制備方法，屬于雷達(dá)隱身技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)隱身技術(shù)可大幅提高武器裝備的作戰(zhàn)和生存能力，具有重要的軍事價(jià)值，已成為現(xiàn)代武器裝備不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一。雷達(dá)隱身的主要目標(biāo)是減縮目標(biāo)的雷達(dá)散射截面，即對(duì)敵方雷達(dá)探測(cè)的回波信號(hào)盡可能弱，從而實(shí)現(xiàn)隱身效果。以飛行器為例，座艙、進(jìn)氣道、雷達(dá)艙等部件都是導(dǎo)致強(qiáng)散射的因素，減縮這些分部件的雷達(dá)散射截面是全機(jī)雷達(dá)隱身的重要技術(shù)途徑。其中雷達(dá)艙是最為特殊的目標(biāo)，其散射機(jī)理除了物理部件形成的腔體散射，還包括天線系統(tǒng)的輻射，隱身設(shè)計(jì)因天線系統(tǒng)自身的工作特點(diǎn)而受到限制。為保證自身雷達(dá)波正常發(fā)射和接收，不可能簡(jiǎn)單的采用外形隱身或吸波材料等常規(guī)隱身措施，因而雷達(dá)天線系統(tǒng)隱身成為飛行器及其他武器裝備的隱身設(shè)計(jì)中至關(guān)重要而又最難解決的冋題。
[0003]雷達(dá)天線系統(tǒng)隱身的一種重要措施是利用基于頻率選擇表面技術(shù)的帶通雷達(dá)罩，即在介質(zhì)雷達(dá)罩表面或內(nèi)部置入導(dǎo)電屏并按一定規(guī)律形成的縫隙陣列，從而濾波特性。在我方雷達(dá)工作頻帶之外，該雷達(dá)罩等效為全反射金屬罩，利用其流線形表面的低散射特性，將威脅雷達(dá)波散射到其他方向；在雷達(dá)工作頻帶內(nèi)，具有良好的透波性能，不影響我方雷達(dá)的正常工作，與其他措施相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)艙的全頻帶隱身。另一方面，取得明顯隱身效果的同時(shí)不改變?cè)瓉?lái)飛行器雷達(dá)罩外形設(shè)計(jì)、不影響原雷達(dá)系統(tǒng)的電氣特性和雷達(dá)罩機(jī)械強(qiáng)度。頻率選擇表面帶通雷達(dá)罩對(duì)于解決雷達(dá)天線系統(tǒng)隱身提供了實(shí)用而且可行的技術(shù)途徑，對(duì)現(xiàn)役飛行器隱身改裝和新型隱身飛行器設(shè)計(jì)均具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]頻率選擇表面的研宄作為電磁學(xué)的重要研宄方向，一直受到廣泛的關(guān)注，目前在電性能分析和設(shè)計(jì)方面的研宄已有很大發(fā)展。然而，大量的研宄工作停留在理論和算法上，頻率選擇表面技術(shù)的工程化發(fā)展受到試驗(yàn)件制作工藝水平的制約。一般的加工方法是在電介質(zhì)板或薄膜表面鍍金屬層，然后通過(guò)機(jī)械銑刻或光化學(xué)蝕刻加工縫隙陣列。但這種試件具有很大的局限性，將頻率選擇表面金屬層置于介質(zhì)表面導(dǎo)致維護(hù)性能差，環(huán)境適應(yīng)性差，表面防護(hù)涂層還會(huì)影響試件的電磁特性甚至導(dǎo)致性能失效。另一方面，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的電磁性能需求，頻率選擇表面設(shè)計(jì)中需要用到介質(zhì)雙側(cè)加載的情形。因此，夾層頻率選擇表面在維護(hù)性能、機(jī)械性能、電磁性能等方面均具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，制備夾層頻率選擇表面復(fù)合材料是飛行器雷達(dá)天線系統(tǒng)隱身技術(shù)工程化發(fā)展和應(yīng)用的必經(jīng)途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種夾層頻率選擇表面復(fù)合材料的制備方法，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜介質(zhì)加載的頻率選擇電磁特性，用于雷達(dá)天線系統(tǒng)隱身。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:制作頻率選擇表面膜，在玻璃纖維布和環(huán)氧樹脂的預(yù)浸料鋪層中間將薄膜加入，夾在預(yù)浸料層間，進(jìn)行一體化層合。
[0007]本發(fā)明一種夾層頻率選擇表面復(fù)合材料的制備方法，該方法具體步驟如下:
[0008]步驟一:選用氰酸脂樹脂和環(huán)氧樹脂制備混合樹脂；
[0009]步驟二:將步驟一中配好的混合樹脂放入浸膠槽中，制備0.1mm厚的玻璃纖維預(yù)浸料備用；
[0010]步驟三:采用印制電路板技術(shù)在無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔上蝕刻頻率選擇表面(FSS)縫隙單元，縫隙單元根據(jù)所需選擇的頻率范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)；
[0011]步驟四:選用步驟二所制備預(yù)浸料和步驟3所制備的刻蝕頻率選擇表面縫隙單元的無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔，按下料圖或下料模板剪裁下料；
[0012]步驟五:將模具表面進(jìn)行清理，然后放入烘箱中進(jìn)行預(yù)熱，溫度控制在35?40°C ;
[0013]步驟六:按設(shè)計(jì)和工藝要求進(jìn)行鋪設(shè)步驟4中所下好的預(yù)浸布和無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔；
[0014]步驟七:將步驟六所鋪設(shè)好的預(yù)浸料和無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔進(jìn)行抽真空，真空度小于 I X KT1MPa ；
[0015]步驟八:將步驟七完成的試件按相應(yīng)的吸膠準(zhǔn)備，加鋪半透膜，進(jìn)真空罐吸膠，吸膠完畢后，拆封撤掉吸膠材料，察看試件表面，較大的褶痕如超出表面Imm的作相應(yīng)處理；
[0016]步驟九:將步驟八完成的試件裝入真空熱壓釜內(nèi)；
[0017]步驟十:將步驟九裝入的試件進(jìn)行冷抽，真空達(dá)到-0.1MPa以下，時(shí)間不少于I小時(shí)；
[0018]步驟十一:將步驟十冷抽后的試驗(yàn)進(jìn)行加溫、加壓，在I小時(shí)內(nèi)將壓力升至4?5MPa，溫度升到130?150度，保溫保壓I小時(shí)；
[0019]步驟十二:將步驟十一完成的試件出爐，根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行機(jī)加工。
[0020]其中，所述步驟一中所述的混合樹脂是由兩個(gè)組分混合而成；具體為:組分一:氰酸脂樹脂，占混合樹脂總組分的質(zhì)量百分比為80%?100%，組分二:環(huán)氧樹脂，占混合樹脂總組分的質(zhì)量百分比為20%?0%。
[0021]其中，所述步驟三中所述的蝕刻用紫外燈波長(zhǎng)為340nm，功率為5kW，顯影液為體積分?jǐn)?shù)2%的Na2CO3溶液，顯影速度0.87m/min，顯影溫度30°C ;蝕刻期間CuCl 2溶液的質(zhì)量濃度160g/L，刻蝕速度0.45m/min，溫度54°C。
[0022]其中，所述步驟六中所述的設(shè)計(jì)包含多種設(shè)計(jì)方案；方案1:單層無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔置于復(fù)合材料板的一側(cè)，方案2:雙層無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔置于復(fù)合材料板的兩側(cè)，方案3:單層或雙層無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔置于復(fù)雜曲面復(fù)合材料罩。
[0023]其中，所述步驟六和步驟七中所述的鋪設(shè)與抽真空需根據(jù)設(shè)計(jì)厚度不同，以鋪疊5層為標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)抽真空，修補(bǔ)，最后達(dá)到最終鋪層要求。
[0024]本發(fā)明一種夾層頻率選擇表面復(fù)合材料的制備方法，其有益效果是:不改變?cè)瓉?lái)飛行器雷達(dá)罩外形設(shè)計(jì)的情況下取得明顯隱身效果、不影響原雷達(dá)系統(tǒng)的電氣特性和雷達(dá)罩機(jī)械強(qiáng)度。頻率選擇表面帶通雷達(dá)罩對(duì)于解決雷達(dá)天線系統(tǒng)隱身提供了實(shí)用而且可行的技術(shù)途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]圖1夾層頻率選擇表面復(fù)合材料制備流程示意圖。
[0027]圖2夾層頻率選擇表面復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形式示意圖，其中每一層的預(yù)浸布層數(shù)可以設(shè)計(jì)，無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔的位置和數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)，從而得到不同鋪層結(jié)構(gòu)的夾層頻率選擇表面復(fù)合材料試件。
[0028]圖3實(shí)施例1中平板試件各層結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)示意圖。
[0029]圖4實(shí)施例1中FSS膜層的圓環(huán)形單元陣列結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5實(shí)施例1中介質(zhì)材料與與FSS復(fù)合隱身材料的透波率對(duì)比示意圖。
[0031]圖6實(shí)施例2中雷達(dá)罩示意圖。
[0032]圖7實(shí)施例2中雷達(dá)罩罩壁各層結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)示意圖。
[0033]圖8實(shí)施例2中FSS膜層平面及曲面展開的陣列形式示意圖。
[0034]圖9實(shí)施例2中介質(zhì)材料與與FSS復(fù)合隱身材料的透波率對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例1:
[0036]見(jiàn)圖1一圖9，本發(fā)明一種夾層頻率選擇表面復(fù)合材料的制備方法，該方法具體步驟如下:
[0037]1、選用氰酸脂樹脂和環(huán)氧樹脂制備混合樹脂；
[0038]2、將步驟I中配好的混合樹脂放入浸膠槽中，制備0.1mm厚的玻璃纖維預(yù)浸料備用；
[0039]3、選擇500X500的無(wú)膠聚酰亞胺覆銅箔，采用印制電路板技術(shù)在銅箔上蝕刻頻率選擇表面縫隙單元，單元形式采用圓環(huán)單元；
[0040]4、選用步驟2所制備預(yù)浸料裁剪成500X500 ；
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