[原创]复合材料机翼能在雷达面前透明吗? “完全透波”的流言终结者

飞机雷达罩工作频率由单频发展为宽频,直至多波段全频带。这就要求雷达罩要有高透波率的同时,而且要有低吸收率。雷达罩材料的低介电常数和低介质损耗是满足新型雷达要求的必要条件。


《军用透波复合材料的研究进展》一文充分诠释了现有复合透波材料的介电系数分析,还有一定程度的力学性能分析。

但是200兆帕左右的拉伸强度显然不能和金属相提并论。


芳纶纤维材料作为夹层结构的优秀材料也适用于雷达天线罩的芯材, 芳纶蜂窝有六角形、过拉伸蜂窝、柔性蜂窝(适用于双曲面)。蜂窝的介电常数可达ε=1.1。用于飞机雷达天线罩,也算获得了满意效果(准半波壁)。

但是如果芳纶纤维用于机翼呢?即使不看力学性能,只看电磁性能也是达不到完全透过的,甚至还不到一半。


先解释前用的雷达工作频率范围为500-40,000兆赫,一些特殊用途的雷达的工作频率则超出了上述范围,如超视距雷达的工作频率低到2-5兆赫,而毫米波雷达的工作频率达到94,000光赫。对于一种特定的雷达,它的最佳工作频率由它所要完成的任务决定。


数据来自期刊,可参见其实验设置。《频率对蜂窝夹层复合材料电磁波透过率的影响》一文已经做过透波率实验。

表1

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引用文中结论,电磁波透波率在1.5~12.5Ghz范围内为53%~93%。频率增大,透过率增加。这也很好诠释了当年F117被长波雷达探测到的缘由了。此文乃西北大学对某飞行器上所使用的具有一定透波性要求的Nomexhoneycomb 材料在不同频率段的透过率测试。


另附芳纶纸力学分析,(请参考常见钛64拉伸强度约1000至1100兆帕,钛合金是不具备雷达波透过特性的。)

表2

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结论,复合材料的确可以降低电磁波透过率,但是在不同频段的表现完全不同。

长波电磁波的透过率甚至低于50%,而这些复合材料的力学性能更不可能达到机翼的翼载要求。

我们期待有突破,但请认真尊重科学,目前还没有完全能透波的机翼。


本文内容于 2014/2/11 14:45:43 被小编a38编辑

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