多功能防护与多频谱隐身结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多功能防护与多频谱隐身结构及其制备方法，该隐身结构具备可见光、红外、雷达多频谱高隐身性能与多功能防护性能。该隐身结构沿电磁波传播方向依次包括表层透波防护层组、第一吸波防护层组、第二吸波防护层组以及结构承载屏蔽层，第一吸波防护层组沿电磁波传播方向依次由多个耐冲击载荷结构层和高频吸波材料层交替排布构成，耐冲击载荷结构层采用透波蜂窝材料或硬质透波泡沫材料制备；第二吸波防护层组包括周期栅格结构和多个低频吸波防护层，低频吸波防护层设置在期栅格结构栅格单元内；低频吸波防护层沿电磁波传播方向由多个交替排列的防弹防护层和第一低频吸波材料层构成；结构承载屏蔽层用于隐身结构的结构承载和电磁屏蔽反射。

【技术实现步骤摘要】
多功能防护与多频谱隐身结构及其制备方法
本专利技术属于隐身材料与防护材料设计
，涉及一种多功能防护与多频谱隐身结构及其制备方法，尤其涉及一种多功能防护与兼容可见光、红外与雷达多频谱的隐身结构及其制备方法。
技术介绍
战场环境下，地面武器装备主要会受到多种类型探测器的远程与抵近探测威胁，从探测器工作频谱来看，主要包含雷达、红外、可见光三种频谱。通过开展多频谱隐身与伪装设计，是降低其被发现并打击概率的重要技术途径之一；通过提高地面武器装备自身防护性能，是提高其在受到打击情况下生存概率的重要技术途径之一。因此，地面武器装备迫切需要通过应用多功能防护与兼容可见光、红外与雷达多频谱隐身的隐身结构护板或者壳体，以提高在战场环境下的生存能力。地面武器装备传统防护结构采用金属材料或高强度复合材料制备，当需采取隐身设计时，一般是在其原防护结构表面喷涂吸波涂料，或在防护结构外侧额外增加伪装隐身结构或材料。但一般存在以下弊端：当严格控制隐身材料厚度、增重时，隐身材料应用较少，隐身效果较差或难以兼顾多频谱超宽频隐身；当优先保障隐身性能时，隐身材料需占用较大厚度空间，增重较大，且隐身材料易损坏，使用维护成本较高。国内近几年开展了兼顾防护、隐身的吸波结构研究，并公开了部分技术成果，但仍存在一定局限性：专利申请CN111516340A公开了一种拥有一级隐身性能、防弹抗毁效果和高性能电磁屏蔽的复合材料体系，其不足之处在于，吸波材料层仅为吸波泡沫层，吸波材料厚度设计空间有限，且存在吸波泡沫材料普遍存在的吸波性能不稳定问题。专利申请CN210123261U)公开了一种基于超材料吸波的隐身防弹板，其不足之处在于，隐身频段无法覆盖地面武器装备经常面临的探测威胁，且在部分频段内隐身效果不理想。因此，有待于研制一种同时具备光学(包含可见光与红外)与P～Ka超宽频段雷达波多频谱隐身性能，耐复杂温度条件、耐湿热、防水、隔热等耐环境性能，耐磕碰、耐撞击、防弹等防护性能，以及良好承载性能的多功能防护与多频谱隐身结构。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种多功能防护与多频谱隐身结构及其制备方法，该隐身结构具备可见光、红外、雷达多频谱高隐身性能与多功能防护性能。根据一方面，提供一种多功能防护与多频谱隐身结构，沿电磁波传播方向，该隐身结构依次包括表层透波防护层组、第一吸波防护层组、第二吸波防护层组以及结构承载屏蔽层，其中：表层透波防护层组用于实现所述隐身结构的表层防护以及隐身结构在可见光和红外波段的隐身和变形伪装；第一吸波防护层组沿电磁波传播方向依次由多个耐冲击载荷结构层和高频吸波材料层以耐冲击载荷结构层-高频吸波材料层-耐冲击载荷结构层......高频吸波材料层的形式交替排布构成，所述耐冲击载荷结构层采用透波蜂窝材料或硬质透波泡沫材料制备，用于吸收外部冲击载荷能量；高频吸波材料层用于高频频段雷达波的匹配吸收；第二吸波防护层组包括周期栅格结构和多个低频吸波防护层，周期栅格结构由周期排列的多个栅格单元构成，多个栅格单元与多个低频吸波防护层一一对应设置，低频吸波防护层设置在栅格单元上；所述低频吸波防护层沿电磁波传播方向依次由多个防弹防护层和第一低频吸波材料层以防弹防护层-第一低频吸波材料层-防弹防护层......第一低频吸波材料层的形式交替排列组成，第一低频吸波材料层用于低频频段雷达波的匹配吸收；结构承载屏蔽层用于所述隐身结构的结构承载和电磁屏蔽反射。进一步地，所述隐身结构还包括多个第二低频吸波材料层，与多个低频吸波防护层一一对应设置，第二低频吸波材料层将设置在栅格单元上的低频吸波防护层进行周向包覆，用于增强栅格结构在斜入射状态下低频频段的谐振吸波效果。进一步地，所述第一低频吸波材料层和第二低频吸波材料层均采用磁损耗低频吸收剂制备，相应吸收剂种类为金属粉微粒；所述高频吸波材料层采用磁损耗或电损耗吸收剂制备，相应吸收剂种类为碳黑或金属粉微粒。进一步地，多个所述高频吸波材料层分为若干组，每一组至少包含一层高频吸波材料层，且每一组的高频吸波材料层中吸收剂浓度保持一致，沿电磁波传播方向，各组之间的吸收剂的浓度呈梯度上升变化。进一步地，多个所述第一低频吸波材料层分为若干组，每一组至少包含一层第一低频吸波材料层，且每一组的第一低频吸波材料层中吸收剂浓度保持一致，沿电磁波传播方向，各组之间的吸收剂的浓度呈梯度上升变化。进一步地，所述表层透波防护层组沿电磁波传播方向依次由多光谱迷彩涂层和透波防护层组成，其中，多光谱迷彩涂层采用可见光、红外波段多色迷彩涂料制成；透波防护层采用透波纤维增强树脂基复合材料制成。进一步地，所述栅格单元形状选自三角形、正方形、长方形、菱形、六边形中的一种，周期为50mm-500mm，多个栅格单元为等周期排布或渐变周期循环排布。进一步地，所述防弹防护层采用超高分子量聚乙烯纤维材料制成；和/或，所述结构承载屏蔽层采用碳纤维增强复合材料或金属材料制成；和/或，所述周期栅格结构采用导电屏蔽材料制成。进一步地，任意透波防护层的厚度为0.2mm-5mm，采透波防护层用透波纤维增强树脂基复合材料的介电常数不大于4.5；和/或，多光谱迷彩涂层的厚度为0.02mm-0.2mm；和/或，防弹防护层厚度为0.2mm-2mm，层数为5-25层，其介电常数不大于5。根据另一方面，提供上述一种多功能防护与多频谱隐身结构的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤一、制备结构承载屏蔽层；步骤二、制备周期栅格结构，并将所述周期栅格结构与所述结构承载屏蔽层连接固定；步骤三、制备第一吸波防护层组、多个低频吸波防护层，并将连接周期栅格结构的结构承载屏蔽层置于模具内，或者以之为模具，按照隐身结构的组成，在周期栅格结构的各个栅格单元上低频吸波防护层的铺覆，完成后，进行第一吸波防护层组的铺覆；其中，低频吸波防护层与第一吸波防护层组之间以及低频吸波防护层和栅格单元之间均涂刷树脂胶液；低频吸波防护层的各层之间以及第一吸波防护层组的各层之间均涂刷树脂胶液，并通过加压固化成型；步骤四、制备透波防护层，并在第一吸波防护层组上铺覆透波防护层，且两者之间涂刷树脂胶液，然后通过加压固化成型；步骤五、将步骤四所得结构从模具内脱模，并在该结构的透波防护层表面喷涂多色迷彩涂料以形成多光谱迷彩涂层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：第一、通过设计分散于耐冲击载荷结构层和防弹防护层之间经匹配设计的高频吸波材料层与第一低频吸波材料层，在足够的厚度空间内先后对入射高频雷达波和低频雷达波进行分层吸收，且以耐冲击载荷结构层与防弹防护层作为低介电介质层，分散于其中，充分拓展吸波材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能防护与多频谱隐身结构，其特征在于，沿电磁波传播方向，所述隐身结构依次包括表层透波防护层组、第一吸波防护层组、第二吸波防护层组以及结构承载屏蔽层，其中：/n所述表层透波防护层组用于实现所述隐身结构的表层防护以及隐身结构在可见光和红外波段的隐身和变形伪装；/n所述第一吸波防护层组沿电磁波传播方向依次由多个耐冲击载荷结构层和高频吸波材料层以耐冲击载荷结构层-高频吸波材料层-耐冲击载荷结构层......高频吸波材料层的形式交替排布构成，所述耐冲击载荷结构层采用透波蜂窝材料或硬质透波泡沫材料制备，用于吸收外部冲击载荷能量；高频吸波材料层用于高频频段雷达波的匹配吸收；/n所述第二吸波防护层组包括周期栅格结构和多个低频吸波防护层，周期栅格结构由周期排列的多个栅格单元构成，多个栅格单元与多个低频吸波防护层一一对应设置，低频吸波防护层设置在栅格单元上；所述低频吸波防护层沿电磁波传播方向依次由多个防弹防护层和第一低频吸波材料层以防弹防护层-第一低频吸波材料层-防弹防护层......第一低频吸波材料层的形式交替排列组成，第一低频吸波材料层用于低频频段雷达波的匹配吸收；/n所述结构承载屏蔽层用于所述隐身结构的结构承载和电磁屏蔽反射。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多功能防护与多频谱隐身结构，其特征在于，沿电磁波传播方向，所述隐身结构依次包括表层透波防护层组、第一吸波防护层组、第二吸波防护层组以及结构承载屏蔽层，其中：
所述表层透波防护层组用于实现所述隐身结构的表层防护以及隐身结构在可见光和红外波段的隐身和变形伪装；
所述第一吸波防护层组沿电磁波传播方向依次由多个耐冲击载荷结构层和高频吸波材料层以耐冲击载荷结构层-高频吸波材料层-耐冲击载荷结构层......高频吸波材料层的形式交替排布构成，所述耐冲击载荷结构层采用透波蜂窝材料或硬质透波泡沫材料制备，用于吸收外部冲击载荷能量；高频吸波材料层用于高频频段雷达波的匹配吸收；
所述第二吸波防护层组包括周期栅格结构和多个低频吸波防护层，周期栅格结构由周期排列的多个栅格单元构成，多个栅格单元与多个低频吸波防护层一一对应设置，低频吸波防护层设置在栅格单元上；所述低频吸波防护层沿电磁波传播方向依次由多个防弹防护层和第一低频吸波材料层以防弹防护层-第一低频吸波材料层-防弹防护层......第一低频吸波材料层的形式交替排列组成，第一低频吸波材料层用于低频频段雷达波的匹配吸收；
所述结构承载屏蔽层用于所述隐身结构的结构承载和电磁屏蔽反射。


2.根据权利要求1所述的一种多功能防护与多频谱隐身结构，其特征在于，所述隐身结构还包括多个第二低频吸波材料层，与多个低频吸波防护层一一对应设置，第二低频吸波材料层将设置在栅格单元上的低频吸波防护层进行周向包覆，用于增强周期栅格结构在斜入射状态下低频频段的谐振吸波效果。


3.根据权利要求2所述的一种多功能防护与多频谱隐身结构，其特征在于，所述第一低频吸波材料层和第二低频吸波材料层均采用磁损耗低频吸收剂制备，相应吸收剂种类为金属粉微粒；所述高频吸波材料层采用磁损耗或电损耗吸收剂制备，相应吸收剂种类为碳黑或金属粉微粒。


4.根据权利要求3所述的一种多功能防护与多频谱隐身结构，其特征在于，多个所述高频吸波材料层分为若干组，每一组至少包含一层高频吸波材料层，且每一组的高频吸波材料层中吸收剂浓度保持一致，沿电磁波传播方向，各组之间的吸收剂的浓度呈梯度上升变化。


5.根据权利要求3或4所述的一种多功能防护与多频谱隐身结构，其特征在于，多个所述第一低频吸波材料层分为若干组，每一组至少包含一层低频吸波材料层，且每一组的低频...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝璐，罗志勇，郭晓铛，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11