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隨著雷達天線罩工作頻率 (X波段或以上) 的升高,特別是隱身天線罩的需求,傳統(tǒng)的蒙皮透波材料 (高強玻璃布增強環(huán)氧樹脂體系) 已不能滿足高透過、低反射、耐高功率的要求,石英/氰酸酯體系就應運而生,可以滿足現代高性能天線罩的需求。
國外復合材料產品如BASF公司的的石英纖維/氰酸酯復合材料天線罩,其綜合性能優(yōu)異。與傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂天線罩相比,其ε降低了75%,tanδ降低了10%,另外具有更低的吸水率,因此濕態(tài)介電性能更加優(yōu)異[2]。
目前國外已經商品化的預浸料樹脂主要有Hexcel公司的M22,Bryte公司的EX-1515、EX-1505等。國內產品有航天材料及工藝研究所的QWB/701系列石英布/氰酸酯預浸料及復合材料,耐180℃高溫,介電性能優(yōu)異,已經在某些型號上得到了應用。
圖 1列出航天材料及工藝研究所生產的石英布或高強玻璃布作為增強材料,氰酸酯或環(huán)氧樹脂作為樹脂基體,組合得到4種復合材料的介電性能對比。
圖 1 四種雷達天線罩用復合材料的介電性能對比
通過對比可以看出,增強材料和樹脂基體的選擇均對介電常數和損耗角正切有較大的影響。氰酸酯樹脂基復合材料的tanδ均顯著小于環(huán)氧樹脂基復合材料;石英布增強復合材料ε均顯著小于玻璃布增強復合材料。QWB/701系列石英布/氰酸酯復合材料的介電性能*為優(yōu)異:與傳統(tǒng)產品玻璃布/環(huán)氧復合材料相比,ε降低了24%,tanδ降低了78%。該復合材料的介電常數滿足3.28±0.15,損耗角正切值滿足≤0.006的要求,符合天線罩用蒙皮材料電性能要求。表 3結果表明,QWB/701系列石英/氰酸酯復合材料的力學性能同樣滿足高性能天線罩材料力學性能設計要求。
QWB/701系列石英/氰酸酯復合材料經過了一系列環(huán)境試驗的考核驗證。結果表明該復合材料在高/低溫、交變濕熱 (參照GJB150.9A—2009標準)、鹽霧 (參照GJB150.11A—2009標準)、水煮 (參照GJB150.10A—2009標準) 和介質 (參照GB3857—2005標準,采用液壓油和燃油) 環(huán)境試驗后其力學性能和介電性能具有較好的性能保持率,均滿足高性能天線罩材料的設計要求。參照GJB150.10A標準進行了黑曲霉、黃曲霉、雜曲霉、繩狀青霉和球毛殼霉共計五種霉菌試驗。結果表明恒溫恒濕環(huán)境下經28 d試驗后,未發(fā)現孢子生長,級別為0級。說明該復合材料具有良好的抗霉菌性能,滿足天線罩材料的設計要求。
綜上所述,QWB/701系列石英/氰酸酯復合材料的力學性能、介電性能及環(huán)境性能均滿足高性能天線罩制造材料設計要求。