雷达罩的材料工艺和结构特点介绍

随着现代高科技的发展，雷达广泛应用于飞机、导弹、导航等领域，天线罩的应用也日益广泛。天线罩是电磁波的窗口，其作用是保护天线，防止环境对雷达天线工作状态的影响和干扰，从而降低驱动天线的功率，提高其工作可靠性，保证雷达天线全天工作。天线罩的存在延长了天线的使用寿命，简化了天线的结构，减轻了结构重量。天线罩作为雷达系统的重要组成部分，其性能直接影响着雷达系统的功能。可以说雷达天线罩和天线一样重要。要求天线罩对天线的电磁辐射特性影响最小，满足战术技术指标要求。

雷达天线罩技术结合了材料、工艺、机械、电磁学、空气动力学和结构力学的知识，使其难以设计和制造。由于天线罩工作环境复杂、特殊，对材料的要求非常严格，其主要材料是玻璃纤维复合材料。

1、在透波复合材料中最早使用的是E玻璃纤维,后来又有特种玻璃纤维, 是指高强度玻璃纤维(S-glass),高模量玻璃纤维(M-glass)和低介电玻璃纤维(D-glass)[2]。真正用于雷达罩的专用玻璃纤维主要是D玻璃纤维、石英纤维和高硅氧玻璃纤维，D玻璃纤维专用于雷达罩,它具有较低的介电常数和正切损耗,但同时,机械性能较低,一般仅为E玻璃纤维的70%,为达到一定的介电性能时,往往采用 D玻璃纤维。

2、高硅氧玻璃纤维中二氧化硅的含量为91～99%,它是以酸浸洗E玻璃纤维,除去碱金属,再于670～800℃加热烧结而形成高硅氧玻璃纤维。

3、芳纶纤维是高度定向的芳香族聚酰胺纤维的统称，其代表品种为美国杜邦公司生产的Kevlar－49。由于芳纶纤维具有较低的密度、优越的抗冲击性和比刚度高、比强度高等特性，在航空上得到广泛应用，一度有取代玻璃纤维的趋势。

4、石英纤维的化学成份是纯度达99.5% 以上的二氧化硅,经熔融制成纤维,其介电常数和正切损耗与上述玻璃纤维相比都是最小的,石英纤维的机械性能取决于制造工艺技术,另外,石英纤维的线膨胀系数较小,而且具有弹性模量随温度增高而增加的罕见特性。

5.聚乙烯纤维是一种密度最低、介电性能优异的增强纤维。由于其表面惰性，纤维与树脂之间的附着力较差，因此需要对纤维进行表面处理，选择合适的树脂体系。Dyneema和Spectra系列等超高模量聚乙烯纤维(UHMPE)强度高、不吸水、耐冲击，在X波段至mm波段具有优异的介电性能，与树脂浸润性好，复合材料的抗弹性和力学性能在高温下保持稳定，是一种很有前途的高性能天线罩增强材料。它通常与其他纤维混合形成透波混合复合材料。

国内透波复合结构材料可以使用的增强以及纤维发展仍以E玻璃纤维和S玻璃进行纤维细胞为主,M玻璃作为纤维之间只有较少量资金使用。雷达实现天线罩用增强中国纤维（织物）仍以E-玻璃具有纤维（密度=2.54g/cm3、ε=6.13、tgδ=0.0055）和S-玻璃形成纤维（密度=2.49、ε=5.12、tgδ=0.0068），同类研究纤维通过国外电子密度比国内低0.15左右，ε低0.2左右、tgδ小0.0015左右。且纤维产品种类少，织物不同种类数量更少，只有两维仿形编织套。

环氧树脂仍然是雷达罩最常用的树脂基材之一。由于先进的天线罩全频带、低介电损耗、耐高温、耐候性及其他性能要求不断改进，其他如氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、硅树脂等。

天线罩用的夹层材料是轻质PMI泡沫，广泛应用于航天、太空等领域——轻质、坚固。由于其优良的透波性和对雷达波的低干扰性，也成为天线罩的主要结构。