超细粉体材料用于传统型雷达隐身材料


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雷达隐身材料又称雷达吸波材料,是一种能够吸收雷达波、降低目标雷达特征信号,使其难以被发现、识别的功能材料。雷达隐身材料包括雷达结构隐身材料和涂层隐身材料。雷达结构隐身材料是在结构材料中加入具有吸收雷达波特性的填料,使之既能满足结构的力学性能要求,又能吸收雷达波的功能材料。雷达吸波涂层是在基料中加入具有吸收雷达波特性的填料制成涂料涂覆在武器装备的表面,达到吸收雷达波目的的功能涂层。
雷达吸波涂料由吸收材料和基料组成。根据不同的使用要求制成单层或多层的吸波涂料。吸收材料的性能决定了吸波涂料的电磁性能、频散特性等,基料是吸波材料的成膜物,赋予材料力学性能与耐候性能,特别是应用于高空高速飞行器的隐身涂料要承受苛刻环境条件的长期考验。
铁氧体(主要是尖晶石类和磁铅石类)作为传统的吸收材料,具有较高的磁导率和磁损耗,对低频信号有较好的吸波性能,从 20世纪 50年代至今仍被广泛使用。磁铅石铁氧体比重大、高温稳定性差。为了克服这些缺点,近年来国外正在研制开发新组成的铁氧体粉末。一是把铁氧体制成超细粉末,降低比重,改善其磁、电等物理性能,提高吸波性能。二是制造含有大量游离电子的铁氧体或在铁氧体内加入少量放射性物质,在雷达波的作用下,游离电子做急剧循环运动,大量消耗电磁能,使铁氧体的吸波性能大大提高。三是研究新型“铁球”吸波涂层,在空心的玻璃微球表面涂上铁氧体粉,或将铁氧体制成空心微球,这样制成的铁球吸波涂层,比重轻于铁氧体,吸波性能优于铁氧体。“铁球”吸波涂层不仅能吸波,还能偏转和散射雷达波。
日本在研制铁氧体涂层方面处于世界领先地位,东京电气化学工业公司研制出的由铁氧体粉末、四氧化三铁和基料组成的涂料,厚度为 1.7~ 2.5 mm 时,对 5~10 GH Z的雷达波能衰减 30dB 。日本还研制出一种吸波贴片,由吸波层和变换层组成。以铁氧体粉末和合成树脂为基料,将金属或金属氧化物纤维均匀地分散在基料中,用有机溶剂调成糊状,压成薄片,再在该薄片上贴一层不含金属纤维的铁氧体与树脂的混合物,即制成能吸收宽频带电磁波的贴片。俄罗斯在先进的铁氧体材料中嵌入电热丝以提高吸波性能,成效显著,改进后的铁氧体吸波涂层可以用来对付频率捷变雷达。除此之外,立方晶系、六方晶系等通过改变铁氧体的化学成分、粒径、粒度分布、粒子形状、混合量和表面处理技术来提高铁氧体的吸波性能研究也取得了较大的进展。
金属磁性超细粉和羰基铁是目前最为常用的雷达吸收材料。由于其粒子细化,磁、电、光等物理性能都发生了变化,具有较高的磁导率、磁损耗和较好的高温稳定性。除了具有良好的电磁参数,还可以通过改变粒度、组成及粒子的形状来调节电磁参数,使之有利于达到匹配和展宽吸收频带的目的。但这种吸收材料的最大弱点是比重大,从而影响其在飞行器上的大量应用。
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