基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构制造技术

本发明专利技术提供一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，沿电磁波传播方向依次设有第一复合层、第二复合层和反射层；第一复合层包括交错布置的多层透波层和蒙皮层组成的夹层结构；第二复合层包括交错布置的电阻膜层和透波介质层；最下层的透波介质层下表面设有反射层。本发明专利技术通过C型夹层结构设计，可以大幅提高吸波夹层结构高频(Ku)波段的吸波性能，克服了当蒙皮较厚大于0.5mm时，吸波夹层结构在高频(Ku)波段难以得到令人满意的吸波效果的缺点。(Ku)波段难以得到令人满意的吸波效果的缺点。(Ku)波段难以得到令人满意的吸波效果的缺点。

【技术实现步骤摘要】
基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构


[0001]本专利技术涉及能见度仪领域，尤其是涉及一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构。

技术介绍

[0002]随着雷达探测及制导技术的发展，探测雷达的主要探测波段不断向高频波段拓展，武器装备对具有高频(Ku)波段电磁波吸收功能的隐身结构提出了迫切需求。此外，随着现实需求的增加，隐身结构不仅需要宽有效带宽、强吸收峰、重量小，还需要具备一定的强度、刚度和韧性，从而提高隐身结构的力学承载性能。
[0003]轻质夹层吸波结构在需要隐身的装备中有着广泛的应用背景，具有优异的宽频吸波性能。部分装备对蒙皮的力学性能要求较高，不可避免的采用较大厚度的蒙皮，但当夹层结构的蒙皮较厚(大于0.5mm)时，无论复合材料的吸波结构如何调整，在高频(Ku)波段都难以得到令人满意的吸波效果。在这种情况下如何提高夹层结构的高频吸波性能成为亟需解决的难题。
[0004]CN108274879A公开了一种高频透波夹层结构复合材料5G天线罩的制备方法，该天线罩由内外蒙皮和芯层材料组成，蒙皮材料采用玻璃纤维增强氰酸酯改性环氧树脂复合材料，芯层材料选用芳纶蜂窝芯。该天线罩在28GHz的工作频率下的面板透波率大于90％，即该天线罩只在单频下具有优异的透波性，而现在的天线罩并不仅仅接收一个频率的信号，需要同时接收多个频段、高带宽的信号。
[0005]CN104103898A公开了一种高透波低RCS天线罩，包括透波夹层结构薄层单元，每层透波夹层结构薄层单元固联于采用碳纤维敷制的金属化法兰围框区域，形成透波窗口，并采用一层接一层敷制的方式层叠结构，天线罩透波区域外形采用菱形或类似杏仁核类的流线型外形，并采用安装于低RCS载体平台之上进行仿真或测试，直接对天线罩进行仿真或者测试不能真实反映其RCS水平，其中，透波夹层结构薄层单元为一种三层结构，自上而下分别为石英纤维玻璃布、PMI泡沫、石英纤维玻璃布敷制而成的层叠结构。该天线罩也只满足高透波率，在多频段以及高带宽下的透波率并不理想。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，解决无论复合材料的吸波结构如何调整，在高频(Ku)波段都难以得到令人满意的吸波效果的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，沿电磁波传播方向依次设有第一复合层、第二复合层和反射层；第一复合层包括交错布置的多层透波层和蒙皮层组成的夹层结构；第二复合层包括交错布置的电阻膜层和透波介质层；最下层的透波介质层下表面设有反射层。
[0008]优选方案中，蒙皮层的厚度为0.3mm～1mm。
[0009]优选方案中，蒙皮层的材料为玻璃纤维布增强树脂复合材料、石英纤维布增强树脂复合材料或芳纶纤维布增强树脂复合材料中的一种或多种的复合；蒙皮层相对介电常数2
‑
5之间。
[0010]优选方案中，透波层为蜂窝结构层或泡沫结构层，透波层厚度为0.5mm～3mm。
[0011]优选方案中，透波层材料为芳纶纸蜂窝、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、环氧泡沫或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫中的一种或多种的复合；透波层相对介电常数1
‑
1.5之间。
[0012]优选方案中，透波介质层材质为芳纶纸蜂窝、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、环氧泡沫或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、石英纤维布增强陶瓷、氧化铝纤维增强陶瓷、氮化硼纤维增强陶瓷、氮化硅纤维增强陶瓷材料、玻璃纤维布增强树脂复合材料、石英纤维布增强树脂复合材料、芳纶纤维布增强树脂复合材料、超高分子量聚乙烯材料中的一种或多种的复合；透波介质层相对介电常数1
‑
10之间。
[0013]优选方案中，电阻膜层基层材料为聚酰亚胺薄膜、或者为PET薄膜；通过丝网印刷工艺或激光刻蚀工艺在基层材料表面加工出电阻膜。
[0014]优选方案中，电阻膜层方阻R
S
为100～1000Ω/sq；沿电磁传播方向，多层电阻膜的方阻依次减小。
[0015]优选方案中，反射层为碳纤维织物增强树脂复合材料。
[0016]优选方案中，蒙皮层包括第一蒙皮层、第二蒙皮层和第三蒙皮层，第一透波层设置在第一蒙皮层和第二蒙皮层之间，第二透波层设置在第二蒙皮层和第三蒙皮层之间；第一蒙皮层、第二蒙皮层和第三蒙皮层与第一透波层和第二透波层组成C型夹层结构；C型夹层结构与交叉叠加的透波介质层和单层电阻膜层组成宽频吸波结构，反射层设置在宽频吸波结构底部。
[0017]本专利技术提供了一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，设计基于C型夹层的宽频超材料吸波结构，沿电磁波传播方向，依次由第一蒙皮层、第一透波层、第二蒙皮层、第二透波层、第三蒙皮层、第一电阻膜层、第一透波介质层、第二电阻膜层、第二透波介质层、第N电阻膜层、第N透波介质层和反射层叠加构成。通过该结构设计，设计三层蒙皮结构一方面保证了结构的强度，另一方面，设计三层蒙皮层分别位于透波层的两侧，对蒙皮层和透波层厚度进行限定，使得入射电磁波在三层蒙皮间可以进行多次反射，最终所有的反射波干涉相消，可以大幅降低电磁波在吸波结构蒙皮部位的直接反射，从而将电磁波引入到吸波材料内部，并由内部的吸波材料将电磁波吸收掉，大幅提升高频(Ku)波段的雷达波透过性。综上，本专利技术方案在保证夹层结构强度的基础上，大幅度提升了结构的高频吸波性能。
附图说明
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1是本专利技术宽频超材料吸波结构示意图；图2是本专利技术对比例夹层吸波结构示意图；图3是本专利技术实施例1提供的基于C型夹层的宽频超材料吸波结构反射率仿真结
果；图4是本专利技术对比例1提供的单层蒙皮吸波夹层结构的反射率仿真结果；图5是本专利技术实施例2提供的基于C型夹层的宽频超材料吸波结构反射率仿真结果；图6是对比例2提供的单层蒙皮吸波夹层结构的反射率仿真结果；图中：第一蒙皮层1；第一透波层2；第二蒙皮层3；第二透波层4；第三蒙皮层5；电阻膜层6；透波介质层7；反射层8。
具体实施方式
[0019]如图1~6所示，一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，沿电磁波传播方向依次设有第一复合层、第二复合层和反射层8；第一复合层包括交错布置的多层透波层和蒙皮层组成的夹层结构；第二复合层包括交错布置的电阻膜层6和透波介质层7；最下层的透波介质层下表面设有反射层8。
[0020]优选方案中，蒙皮层的厚度为0.3mm～1mm。
[0021]优选方案中，蒙皮层的材料为玻璃纤维布增强树脂复合材料、石英纤维布增强树脂复合材料或芳纶纤维布增强树脂复合材料中的一种或多种的复合；蒙皮层相对介电常数2
‑
5之间。
[0022]优选方案中，透波层为蜂窝结构层或泡沫结构层，透波层厚度为0.5mm～3mm。
[0023]优选方案中，透波层材料为芳纶纸蜂窝、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、环氧泡沫或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫中的一种或多种的复合；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，其特征是：沿电磁波传播方向依次设有第一复合层、第二复合层和反射层（8）；第一复合层包括交错布置的多层透波层和蒙皮层组成的夹层结构；第二复合层包括交错布置的电阻膜层（6）和透波介质层（7）；最下层的透波介质层下表面设有反射层（8）。2.根据权利要求1所述一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，其特征是：蒙皮层的厚度为0.3mm～1mm。3.根据权利要求2所述一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，其特征是：蒙皮层的材料为玻璃纤维布增强树脂复合材料、石英纤维布增强树脂复合材料或芳纶纤维布增强树脂复合材料中的一种或多种的复合；蒙皮层相对介电常数2
‑
5之间。4.根据权利要求1所述一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，其特征是：透波层为蜂窝结构层或泡沫结构层，透波层厚度为0.5mm～3mm。5.根据权利要求4所述一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，其特征是：透波层材料为芳纶纸蜂窝、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、环氧泡沫或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫中的一种或多种的复合；透波层相对介电常数1
‑
1.5之间。6.根据权利要求1所述一种基于C型夹层的轻质宽频超材料吸波结构，其特征是：透波介质层（7）材质为芳纶纸蜂窝、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、环氧泡沫或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、石英纤维布增强陶瓷、氧化铝纤维增强陶瓷、氮化硼纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊鹏，尹生，娄朝辉，程博，胡俊，肖雪瑞，蔡亚夫，
申请(专利权)人：航天科工武汉磁电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：