本發(fā)明涉及一種透波構(gòu)件及其制備方法，尤其涉及一種可應(yīng)用于雷達罩或衛(wèi)星天線罩的透波構(gòu)件及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，雷達大量應(yīng)用于飛機、導(dǎo)彈、航海等領(lǐng)域，雷達罩的運用也日趨廣泛。雷達罩是電磁波的窗口，其作用是保護天線，防止環(huán)境對雷達天線工作狀態(tài)造成影響和干擾，從而減少驅(qū)動天線運轉(zhuǎn)的功率，提高其工作可靠性，保證雷達天線全天候工作。雷達罩的存在，延長了天線的使用壽命，簡化了天線的結(jié)構(gòu)，減輕了結(jié)構(gòu)的重量。雷達罩作為雷達系統(tǒng)的重要組成部分，其性能好壞直接影響到雷達系統(tǒng)的功能?？梢哉f，雷達罩與天線同等重要。一般要求雷達罩對天線的電磁輻射特性的影響最小，并且滿足相關(guān)技術(shù)指標的要求?，F(xiàn)有泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的雷達罩或天線罩均為單層泡沫夾芯結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式為：防護層/增強層/泡沫夾芯層/增強層。該結(jié)構(gòu)得到了廣泛使用，但該結(jié)構(gòu)也存在嚴重不足：例如不能滿足雙波段、多頻段的使用要求；增強層容易分層，產(chǎn)品力學(xué)性能不足等。尋求一種可替代現(xiàn)有單層泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的雷達罩或天線罩以解決上述技術(shù)問題，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說具有重要意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上
背景技術(shù)：
中提到的不足和缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可滿足雙波段、多頻段使用要求、力學(xué)性能優(yōu)異的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件；還相應(yīng)提供一種工藝可靠、效率高、成本低、易于操作和批量化生產(chǎn)的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種可應(yīng)用于雷達罩或衛(wèi)星天線罩的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件，所述透波構(gòu)件由外到內(nèi)包括有外防護層、外增強層、周期性疊層結(jié)構(gòu)以及位于最內(nèi)側(cè)的內(nèi)增強層；所述周期性疊層結(jié)構(gòu)主要由多個單元結(jié)構(gòu)層疊加組成，所述單元結(jié)構(gòu)層是由上增強層、泡沫夾芯層、下增強層疊加組合形成；所述外增強層、內(nèi)增強層、上增強層和下增強層均采用纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，所述泡沫夾芯層采用聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫材料。上述的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件，優(yōu)選的，所述周期性疊層結(jié)構(gòu)的各單元結(jié)構(gòu)層之間是通過采用縫合工藝連接成一整體，以便于提高產(chǎn)品的力學(xué)性能。更優(yōu)選的，所述縫合時開設(shè)的縫合孔的孔徑為0.6～2.0mm，孔距為30～70mm。上述的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件，優(yōu)選的，所述纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料中的增強纖維選用石英纖維、低介電玻璃纖維、高硅氧纖維中的一種。上述的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件，優(yōu)選的，所述外增強層、內(nèi)增強層、上增強層和下增強層的厚度均控制在0.06～0.6mm(各增強層厚度可以相同，也可以不同)；所述各泡沫夾芯層的厚度均控制在1～6mm(各泡沫夾芯層厚度可以相同，也可以不同)。上述的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件，優(yōu)選的，所述周期性疊層結(jié)構(gòu)中單元結(jié)構(gòu)層的疊加個數(shù)為2～6個。作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件的制備方法，包括以下步驟：(1)制作單元結(jié)構(gòu)層：依次鋪設(shè)下增強層的增強纖維、泡沫夾芯、上增強層的增強纖維和輔助層，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂，固化(固化方式為在助劑的輔助下常溫固化)；(2)疊加制作單元結(jié)構(gòu)層：以已經(jīng)制作的單元結(jié)構(gòu)層為基礎(chǔ)，去除其上鋪設(shè)的輔助層，然后在其上依次鋪設(shè)下增強層的增強纖維、泡沫夾芯、上增強層的增強纖維和輔助層，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂，固化；(3)按照周期性疊層結(jié)構(gòu)中設(shè)計的單元結(jié)構(gòu)層的疊加個數(shù)，重復(fù)上述疊加制作單元結(jié)構(gòu)層的操作直至滿足要求；(4)將步驟(3)后得到的疊層結(jié)構(gòu)從模具中脫出，去除輔助層；在疊層結(jié)構(gòu)上鉆縫合孔，然后用增強纖維將所述疊層結(jié)構(gòu)的各層縫合成一整體，得到周期性疊層結(jié)構(gòu)，縫合時可以在產(chǎn)品的上下表面再鋪設(shè)纖維增強層，此時也要將上下表面再鋪設(shè)的纖維增強層縫合成一整體；(5)在終產(chǎn)品成型模具上鋪設(shè)外增強層纖維和輔助層，環(huán)氧樹脂真空灌注成型得到外增強層；(6)將步驟(5)的輔助層去除，將步驟(4)得到的周期性疊層結(jié)構(gòu)放入終產(chǎn)品成型模具，再鋪設(shè)內(nèi)增強層纖維和輔助層，環(huán)氧樹脂真空灌注成型；(7)對上述步驟(6)獲得的半成品的外層進行表面處理和外圍尺寸加工，噴涂功能涂料，得到多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件。上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)中，所述泡沫夾芯上開設(shè)有導(dǎo)膠通孔，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂時是以所述導(dǎo)膠通孔作為泡沫夾芯的上、下增強層的進膠通路，所述導(dǎo)膠通孔的孔徑為0.6～2.0mm，孔距為30～70mm。上述的制備方法，優(yōu)選的，將所述導(dǎo)膠通孔同時作為所述步驟(4)中各層縫合時的縫合孔。上述的制備方法，優(yōu)選的，所述泡沫夾芯的分割通過電腦設(shè)計進行分割，泡沫夾芯的隨形(和模具的型面一致)變形采用外力或熱變形的方式；所述真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂的進膠方式為四周進膠-中間抽氣方式或者四周抽氣-中間進膠方式。本發(fā)明的上述技術(shù)方案主要基于以下原理和思路：為了解決現(xiàn)有透波構(gòu)件存在的種種問題，尤其是需要滿足透波性能和常溫固化的要求，并進一步提高產(chǎn)品的力學(xué)性能，經(jīng)過我們反復(fù)的研究和試驗，我們總結(jié)得出，應(yīng)用于透波構(gòu)件的材料至少需滿足以下技術(shù)要求：1)滿足雙波段、多頻段的使用要求；2)具有較好的力學(xué)性能；3)具有較小的面密度，確保構(gòu)件質(zhì)量不超過設(shè)計要求；4)構(gòu)件滿足耐候性要求；5)加工成型工藝簡單。經(jīng)過我們反復(fù)探索、設(shè)計和對比試驗分析，我們最終提出了上述“結(jié)構(gòu)改進+匹配新的材料體系+設(shè)計新的內(nèi)外增強層的連接方式”的綜合性改進方案，提出采用多層式、周期性、復(fù)式泡沫夾芯結(jié)構(gòu)來作為透波構(gòu)件的結(jié)構(gòu)主體，此種結(jié)構(gòu)的選材、加工及應(yīng)用方式在本領(lǐng)域尚屬首次。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)采用本發(fā)明的透波構(gòu)件，其透波性能要明顯優(yōu)于現(xiàn)有的單層泡沫夾芯結(jié)構(gòu)；(2)采用本發(fā)明的透波構(gòu)件，其產(chǎn)品的力學(xué)性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有的單層泡沫夾芯結(jié)構(gòu)。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例1中周期性疊層結(jié)構(gòu)的照片。圖3為本發(fā)明實施例2中周期性疊層結(jié)構(gòu)的照片。圖4為本發(fā)明實施例2中透波構(gòu)件產(chǎn)品的照片。圖例說明1、外防護層；2、外增強層；3、周期性疊層結(jié)構(gòu)；4、單元結(jié)構(gòu)層；41、上增強層；42、泡沫夾芯層；43、下增強層；5、內(nèi)增強層。具體實施方式為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說明書附圖和較佳的實施例對本發(fā)明作更全面、細致地描述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。需要特別說明的是，當某一元件被描述為“固定于、固接于、連接于或連通于”另一元件上時，它可以是直接固定、固接、連接或連通在另一元件上，也可以是通過其他中間連接件間接固定、固接、連接或連通在另一元件上。除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過市場購買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。實施例1：一種如圖1所示可應(yīng)用于雷達罩或衛(wèi)星天線罩的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件(平板構(gòu)件)，該透波構(gòu)件由外到內(nèi)包括有外防護層1、外增強層2、周期性疊層結(jié)構(gòu)3以及位于最內(nèi)側(cè)的內(nèi)增強層5；該周期性疊層結(jié)構(gòu)3主要由多個單元結(jié)構(gòu)層4疊加組成，每個單元結(jié)構(gòu)層4是由上增強層41、泡沫夾芯層42、下增強層43疊加組合形成；外增強層2、內(nèi)增強層5、上增強層41和下增強層43均采用纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，泡沫夾芯層采用聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫材料。如圖2所示，本實施例的周期性疊層結(jié)構(gòu)3的各單元結(jié)構(gòu)層4之間是通過采用縫合工藝連接成一整體，以便于提高產(chǎn)品的力學(xué)性能?？p合時開設(shè)的縫合孔的孔徑為1.5mm，孔距為50mm。本實施例的纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料中的增強纖維選用石英纖維。本實施例的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件中，外增強層2、內(nèi)增強層5、上增強層41和下增強層43的厚度均控制在0.18mm；各泡沫夾芯層42的厚度均控制在3.2mm。本實施例的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件，周期性疊層結(jié)構(gòu)3中單元結(jié)構(gòu)層4的疊加個數(shù)為4個。上述本實施例的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件的制備方法，具體包括以下步驟：(1)制作單元結(jié)構(gòu)層：依次鋪設(shè)下增強層43的增強纖維、泡沫夾芯、上增強層41的增強纖維和輔助層，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂，固化(固化方式為在助劑的輔助下常溫固化)；泡沫夾芯上開設(shè)有導(dǎo)膠通孔，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂時是以導(dǎo)膠通孔作為泡沫夾芯的上、下增強層的進膠通路，導(dǎo)膠通孔的孔徑為1.5mm，孔距為50mm；泡沫夾芯的分割通過電腦設(shè)計進行分割，泡沫夾芯的隨形(和模具的型面一致)變形采用外力或熱變形的方式；真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂的進膠方式為四周進膠、中間抽氣；(2)疊加制作單元結(jié)構(gòu)層：以已經(jīng)制作的第一個單元結(jié)構(gòu)層4為基礎(chǔ)，去除其上鋪設(shè)的輔助層，然后在其上依次鋪設(shè)下增強層43的增強纖維、泡沫夾芯、上增強層41的增強纖維和輔助層，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂，固化；(3)按照周期性疊層結(jié)構(gòu)中設(shè)計的單元結(jié)構(gòu)層4的疊加個數(shù)，重復(fù)上述疊加制作單元結(jié)構(gòu)層4的操作直至滿足要求；(4)將步驟(3)后得到的疊層結(jié)構(gòu)從模具中脫出，去除輔助層；在疊層結(jié)構(gòu)上鉆縫合孔，本實施例中直接將上述導(dǎo)膠通孔同時作為各層縫合時的縫合孔，然后用增強纖維將疊層結(jié)構(gòu)的各層縫合成一整體，得到如圖2所示的周期性疊層結(jié)構(gòu)3，縫合時可以在產(chǎn)品的上下表面再鋪設(shè)纖維增強層；(5)在終產(chǎn)品成型模具上鋪設(shè)外增強層纖維和輔助層，環(huán)氧樹脂真空灌注成型得到外增強層2；(6)將步驟(5)的輔助層去除，將步驟(4)得到的周期性疊層結(jié)構(gòu)放入終產(chǎn)品成型模具，再鋪設(shè)內(nèi)增強層纖維和輔助層，環(huán)氧樹脂真空灌注成型；(7)對上述步驟(6)獲得的半成品的外層進行表面處理和外圍尺寸加工，噴涂功能涂料，得到多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件。我們以本發(fā)明實施例1的產(chǎn)品與單層泡沫夾芯的產(chǎn)品進行透波率的對比，對比結(jié)果如下表1所示：表1：兩種構(gòu)件的透波率對比序號結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別頻率(GHz)透波率對比例單層泡沫夾芯2～1885％本發(fā)明多層泡沫夾芯0～3290％我們以本發(fā)明實施例1的產(chǎn)品與單層泡沫夾芯的產(chǎn)品進行力學(xué)性能的對比，對比結(jié)果如下表2所示：表2：兩種構(gòu)件的力學(xué)性能對比實施例2：一種如圖1、圖4所示可應(yīng)用于雷達罩或衛(wèi)星天線罩的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件(圓形模擬構(gòu)件)，該透波構(gòu)件由外到內(nèi)包括有外防護層1、外增強層2、周期性疊層結(jié)構(gòu)3以及位于最內(nèi)側(cè)的內(nèi)增強層5；該周期性疊層結(jié)構(gòu)3主要由多個單元結(jié)構(gòu)層4疊加組成，每個單元結(jié)構(gòu)層4是由上增強層41、泡沫夾芯層42、下增強層43疊加組合形成；外增強層2、內(nèi)增強層5、上增強層41和下增強層43均采用纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，泡沫夾芯層采用聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫材料。如圖3所示，本實施例的周期性疊層結(jié)構(gòu)3的各單元結(jié)構(gòu)層4之間是通過采用縫合工藝連接成一整體，以便于提高產(chǎn)品的力學(xué)性能?？p合時開設(shè)的縫合孔的孔徑為1.2mm，孔距為40mm。本實施例的纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料中的增強纖維選用石英纖維。本實施例的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件中，外增強層2、內(nèi)增強層5、上增強層41和下增強層43的厚度均控制在0.25mm；各泡沫夾芯層42的厚度均控制在4.0mm。本實施例的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件，周期性疊層結(jié)構(gòu)3中單元結(jié)構(gòu)層4的疊加個數(shù)為3個。上述本實施例的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件的制備方法，具體包括以下步驟：(1)制作單元結(jié)構(gòu)層：依次鋪設(shè)下增強層43的增強纖維、泡沫夾芯、上增強層41的增強纖維和輔助層，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂，固化(固化方式為在助劑的輔助下常溫固化)；泡沫夾芯上開設(shè)有導(dǎo)膠通孔，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂時是以導(dǎo)膠通孔作為泡沫夾芯的上、下增強層的進膠通路，導(dǎo)膠通孔的孔徑為1.2mm，孔距為40mm；泡沫夾芯的分割通過電腦設(shè)計進行分割，泡沫夾芯的隨形(和模具的型面一致)變形采用外力或熱變形的方式；真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂的進膠方式為四周抽氣、中間進膠；(2)疊加制作單元結(jié)構(gòu)層：以已經(jīng)制作的第一個單元結(jié)構(gòu)層4為基礎(chǔ)，去除其上鋪設(shè)的輔助層，然后在其上依次鋪設(shè)下增強層43的增強纖維、泡沫夾芯、上增強層41的增強纖維和輔助層，真空導(dǎo)入環(huán)氧樹脂，固化；(3)按照周期性疊層結(jié)構(gòu)中設(shè)計的單元結(jié)構(gòu)層4的疊加個數(shù)，重復(fù)上述疊加制作單元結(jié)構(gòu)層4的操作直至滿足要求；(4)將步驟(3)后得到的疊層結(jié)構(gòu)從模具中脫出，去除輔助層；在疊層結(jié)構(gòu)上鉆縫合孔，本實施例中直接將上述導(dǎo)膠通孔同時作為各層縫合時的縫合孔，然后用增強纖維將疊層結(jié)構(gòu)的各層縫合成一整體，得到如圖3所示的周期性疊層結(jié)構(gòu)3，縫合時可以在產(chǎn)品的上下表面再鋪設(shè)纖維增強層；(5)在終產(chǎn)品成型模具上鋪設(shè)外增強層纖維和輔助層，環(huán)氧樹脂真空灌注成型得到外增強層2；(6)將步驟(5)的輔助層去除，將步驟(4)得到的周期性疊層結(jié)構(gòu)放入終產(chǎn)品成型模具，再鋪設(shè)內(nèi)增強層纖維和輔助層，環(huán)氧樹脂真空灌注成型；(7)對上述步驟(6)獲得的半成品的外層進行表面處理和外圍尺寸加工，噴涂功能涂料，得到如圖4所示的多層泡沫夾芯的透波構(gòu)件。當前第1頁1 2 3