机载雷达天线罩常用透波复合材料研究进展
多孔陶瓷材料在天线罩上的应用进展
《陶瓷学报》 JOURNAL OF CERAMICS 第29卷第4期2008年12月 Vol.29,No.4Dec.2008 文章编号：1000-2278（2008）04-0384-06 多孔陶瓷材料在天线罩上的应用进展 邬浩雷景轩赵中坚胡伟王萍萍 （上海玻璃钢研究院，上海：２０１４０４） 摘要 现代导弹的发展对天线罩的性能提出了更高的要求，多孔陶瓷材料有着优良的介电性能及耐热性能，是理想的天线罩用材料；介绍了多孔陶瓷材料的分类方法及制备工艺，综述了几种体系多孔陶瓷材料在天线罩上的应用进展情况，并指出了今后多孔陶瓷材料在天线罩领域的重点研究方向。关键词多孔陶瓷，天线罩，进展中图分类号：TQ174.75文献标识码：A 收稿日期：2008-04-19 通讯联系人：邬浩，男，E-mail:scwuhao@https://www.360docs.net/doc/a41475871.html, １前言 导弹天线罩是制导武器弹头结构的重要组成部分，是安装在导弹雷达导引头天线外面、起保护作用的外罩，又是保护天线系统不受高速飞行造成的恶劣气动环境影响、正常进行信号传输工作的屏障[1]。随着导弹飞行马赫数的增加以及新一代导弹向宽频多模方向发展，对导弹天线罩材料的性能提出了新的要求。多孔陶瓷透波材料本身密度低，气孔率高，介电常数较小，抗腐蚀耐热性能良好，使用寿命长，且介电常数可以根据气孔率的多少进行调节，能在较大温度范围内正常使用，优异的性能使其在航天透波天线罩方面有很大的应用空间，是一种理想的新型高性能天线罩候选材料。 ２多孔陶瓷材料分类及制备方法 多孔陶瓷材料的分类方法很多，以材质分类可将多孔陶瓷分为[2]： (1)高硅质硅酸盐材料；(2)铝硅酸盐材料；(3)精陶质材料瓷材料；(4)硅藻土质材料；(5)纯碳质材料；(6)刚玉和金刚砂材料；(7)堇青石、钛酸铝材料；(8)采用工业废料、尾矿和石英玻璃或普通玻璃为原料构成的材料。根据孔径大小可将多孔陶瓷分为三 类[3]:微孔陶瓷(孔径尺寸小于2nm)， 介孔陶瓷(孔径尺寸在2nm 和50nm 之间)，宏孔陶瓷(孔径尺寸大于50nm)。而根据结构又通常将多孔陶瓷材料分为两类[4]：网状（或开孔）陶瓷材料以及泡沫（或闭孔）陶瓷材料。但随着缠结纤维网络结构（或粘结纤维）多孔陶瓷的发展以及在多孔陶瓷膜方面取得的进展，D.A.Hirschfeld 等将这两种结构的多孔陶瓷单独分类，将多孔陶瓷分为了以下四类[4]:开孔结构、闭孔结构、缠结纤维网结构、膜。 由于材料的应用要求各不相同，而多孔陶瓷材料的气孔率、孔径及其分布对材料的性能和功能有着重大的影响，因此多孔陶瓷的制备工艺除具有普通陶瓷工艺的特点外，还具有一些特有的工艺机制。其中工艺比较成熟，应用比较广泛的制备方法有粉末烧结法、 添加造孔剂法、料浆发泡法、有机泡沫浸浆法、溶胶凝胶法等[5]，后来又发展了微波加热工艺、水热－热静压工艺、注凝成型工艺、颗粒堆积工艺、凝胶铸造工艺等新的制备技术[6-9]。 ３多孔陶瓷材料在天线罩方面应用的 研究进展 陶瓷材料在天线罩上的应用始于20世纪50年代，从第一种商业化天线罩材料氧化铝至今，陶瓷天
天线罩的研究
天线罩的研究 ------应用电磁学与电磁兼容大作业天线罩主要有航空天线罩、地面天线罩、充气天线罩、壳体结构天线罩及空间骨架天线罩五种结构。 天线罩是保护天线系统免受外部环境影响的结构物。它在电气上具有良好的电磁透过性能，在结构上能经受外部恶劣环境的作用。 天线通常置于露天工作，直接受到自然界中暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等的侵袭，致使天线精度降低、寿命缩短和工作可靠性差。使用天线罩的目的是：保护天线系统免受风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射等的影响，使天线系统工作性能比较稳定可靠，同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命；消除风负荷和风力矩，减小转动天线的驱动功率，减轻机械结构重量，减小惯量，提高固有频率；有关设备和人员可在罩内工作，不受外界环境影响，提高设备的使用效率和改善操作人员的工作条件；对于高速飞行的飞行器，天线罩可以解决高温、空气动力负荷和其他负荷给天线带来的问题。 但是,天线罩是天线前面的障碍物,对天线辐射波会产生吸收和反射,改变天线的自由空间能量分布,并在一定程度上影响天线的电气性能。其原
因有：天线罩壁的反射和不均匀部分的绕射会引起天线主波瓣电轴偏移，从而产生瞄准误差；天线罩对高频能量的吸收和反射会引起传输损耗，从而影响天线增益（接收时使系统噪声温度增加）；天线罩引起的天线波瓣畸变,使天线主瓣宽度改变、零点深度提高和旁瓣电平增加。 天线罩分类方面：从使用上分为航空型和地面(含舰载)型两大类；航空型天线罩气动载荷分析的目的，首先是保证飞机良好的气动外形。其二，为天线罩强度/刚度设计提供载荷依据。 从电气上根据天线辐射波的入射角分为垂直入射天线罩和大入射角 天线罩。辐射波射线与罩壁法线的夹角为入射角。入射角小于30°的称垂直入射天线罩。天线在罩内扫描到任何位置、入射角的变化范围都比较大（从0～75以上）,称为大入射角天线罩。后者电气性能比前者大为降低；按天线罩壁横断面形状，天线罩分为均匀单壁结构、夹层结构和空间骨架结构三种；根据天线罩的成形方式，地面天线罩分为充气罩和刚性罩两种。 天线罩的结构和其他建筑结构的不同点在于，设计时对结构型式、构件尺寸、罩壁厚度、材料选择以及结构细节等都必须考虑电气特性。罩壁厚度：与工作波长有关。在电气上，为了使反射最小，必须按工作波长设计均匀单壁壁厚或夹层结构的夹芯厚度。但所选择的壁厚必须能承受预计的最大空气动力负荷和其他负荷而不被破坏或不产生大的变形。壁厚的具体选择应根据工作波长、天线罩尺寸和形状、环境条件、所用材料等在电气和结构性能上互相兼顾；材料选择：对天线罩壁所用介质材料要考虑的