隐形涂料的分类
国外一些军用飞机和导弹都采用了闭式构型RAM,如SRAM导弹的水平安定面,A-12的机身边缘、机翼前缘和升力副翼,F-111的整流罩,B-1B与美英联合研制的Harrier-II飞机的进气道,复合材料的快速发展为结构吸波材料的发展提供了保障。新型热塑性PEEK(聚醚醚酮)、PES(聚醚砜)、PPS(聚苯硫醚)、热固性环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、异氰酸酯等都具有良好的介电性能,由其制成的复合材料具有良好的雷达透过率和透射率。使用的纤维包括具有良好介电透过率的应时纤维、具有高电磁波透过率的聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维和聚酰胺纤维。碳纤维对于吸波结构具有特殊的意义。国外对碳纤维进行了许多改进,如改变碳纤维的截面形状和尺寸,对碳纤维进行表面处理,以提高碳纤维的电磁特性,并将其用于吸波结构中。
美国空军发现,从PEEK、PEK、PPS中抽出的单丝制成复丝,与碳纤维、陶瓷纤维按一定比例交替混合形成纱束,再织成各种织物,再与PEEK或PPS制成复合材料,具有优异的雷达波吸收性能,重量轻,强度高,韧性好。据说美国先进战术战斗机(ATF)50%的结构都会使用这种结构吸波材料,材料品牌是APC(HTX)。
国外典型产品为B-2飞机机身和机翼蒙皮的雷达吸波结构,采用非圆形截面(三叶形和C形)碳纤维和蜂窝夹层复合材料结构。在这种结构中,吸波材料的密度由外向内递增,采用多层透明蒙皮作为表层,在多层蒙皮和蜂窝芯之间嵌入电阻,这样当雷达波照射B-2的机身和机翼时,首先被多层透明蒙皮引入,入射的雷达在蜂窝芯中被吸收。吸波材料的密度为0.032g/cm,蜂窝芯材的衰减达到20dB在6-18GHz。其他产品,如英国普莱西公司的泡沫LA-1吸波结构,以及在此基础上开发的LA-3、LA-4、LA-1,沿长度方向厚度为3.8 ~ 7.6 cm,厚度为12mm时重量为2.8kg/m2,材质为轻质聚氨酯泡沫,4.6 ~ 30 GHz。普莱西公司的另一款产品K-RAM,由芳纶纤维加磁损填料组成,厚度5 ~ 10 mm,重量7 ~ 15 kg/m2,在2 ~ 18 GHz衰减大于7dB。美国艾默生公司的Eccosorb CR和Eccosorb MC系列吸波性能良好,其中CR-114和CR-124已用于SRAM导弹的水平稳定器,密度为1.6 ~ 4.6 kg/m2,耐热性为180℃,抗弯强度为65438。日本防卫厅技术研究所和东丽公司开发的吸波结构由吸收层(由碳纤维或硅化纤维和树脂制成)、匹配层(由氧化锆、氧化铝、氮化硅或其他陶瓷制成)和反射层(由金属、薄膜或碳纤维织物制成)组成,厚度2mm,14-j24,10GHz的复介电常数。10dB .
在结构吸波材料领域,美国和日本的技术是西方国家中最先进的,特别是在复合材料、碳纤维、陶瓷纤维等研究领域。,日本表现出了强大的技术实力。英国的Plesey公司也是该领域的主要研究机构。雷达吸波涂层主要包括磁损耗涂层和电损耗涂层。
磁损耗涂层主要由分散在介电聚合物中的磁性填料如铁氧体组成。国外飞机的雷达吸波涂层大多属于这一类。这种涂层在低频段有良好的吸收。美国Condictron公司的铁氧体系列涂层厚度为1mm,在2 ~ 10 GHz内衰减10 ~ 12 dB,耐热500℃。艾默生Eccosorb涂层268E厚度为1.27mm,重量为4.9kg/m2,在常用雷达频段(1 ~ 1~16GHz)具有良好的衰减性能(10dB)。磁损耗涂层的实际重量通常为8 ~ 16 kg/m2,因此减轻重量是一个亟待解决的重要问题。
电损耗涂层通常由各种形式的碳、SiC粉末、金属或金属化纤维作为吸收剂和介电聚合物作为粘合剂组成。这种涂层重量轻(一般小于4kg/m2),高频吸收好,但厚度大,很难实现薄层宽带吸收。没有纯损耗涂层在飞机上使用的报道。20世纪90年代,美国卡内基-梅隆大学发现了一系列非铁氧体高效吸收剂,主要是一些视黄基席夫碱盐聚合物,其线性多烯主链含有连接二价基团的双链碳氮结构。据说涂层可以减少80%的雷达反射,其比重只有铁氧体的1/10。据悉,这种涂层已经在B-2飞机上使用。电路模拟吸振器是西方80年代研究的一种吸振机理和方法。它利用等铲电路技术,分析设计电阻的电感、电容等参数,衰减大部分入射能量。与电路模拟吸收器相关的设计问题是频率选择表面(FSS)设计。电路模拟吸波体可以由吸波材料中周期性的金属条、网格和薄片组成的电阻,或蚀刻成特殊设计的网格图案的带有金属或金属陶瓷涂层的介质膜或薄纤维织物制成,涂层材料和厚度决定了电路模拟膜网格单元的有效电阻值;栅格单元的周期间隔和膜厚度的电特性可以决定吸收器的电感和电容。该涂层可以通过气相沉积或溅射施加到介电膜的表面。典型的FSS有振子形、条形、正交线形、矩形和圆形。电路模拟吸收体图案很复杂,通常由多个薄膜层组成。每层的设计是不同的,并且沿着整个吸收器的厚度变化,并且层之间的距离由设计频率决定。这种吸波体一般用于吸收宽带电磁波,已用于隐身飞机座舱盖和隐身天线罩的设计中。
另一种吸波材料是电阻膜和纤维织物,称为R卡。这些材料由介电基质材料和非常薄的真空沉积层、溅射金属或金属陶瓷组成。r-card可以使用沉积厚度和/或电阻率逐渐变化的材料来形成分级涂层。R卡用在机翼上,可以满足气动外形的要求。它在吸收前缘表面的二次行波方面也是有用的。