一種高性能頻率選擇雷達罩制造技術

一種高性能頻率選擇雷達罩，屬于隱身技術領域，為了解決現有技術中單屏FSS結構在設計上的不足以及雙側介質加載FSS、雙屏FSS由于結構復雜工藝難度大而難于實現FSS工程化的不足，提供一種用于飛行兵器隱身的高性能頻率選擇雷達罩，該雷達罩包括原雷達罩、第一粘接介質層、超低介電常數介質層、第二粘結介質層和柔性FSS薄膜層，所述第一粘接介質層、超低介電常數介質層、第二粘結介質層和柔性FSS薄膜層成型并從外到內層合成FSS襯罩，所述FSS襯罩層合于原雷達罩內表面，由于選用的蜂窩、泡沫介質均屬于超輕材料，使頻率選擇雷達罩不增重；結構相對簡單，較大的設計余量帶來了較大的工藝允差，降低了工藝難度、周期及成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于隱身
，具體涉及一種高性能頻率選擇雷達罩。
技術介紹
物體表面的雷達散射截面(Radar Cross Section,簡稱RCS)代表目標的雷達可探測性，RCS值越小，目標被雷達發現的可能性就越小。導彈、飛機等武器裝備在為實現精確制導采用尋的方式的雷達末制導時，制導艙會形成隨機角反射器，成為強散射源，使導彈的前向RCS大幅增大。因此，如何在實現雷達制導的同時減縮RCS就成為提高飛行兵器突防能力的關鍵問題，由于座艙玻璃、雷達罩和引頭罩等均是雷達透明件，常規雷達吸波材料一 般沒有透明區，因此吸波材料無法用于這些部位的隱身，一種行之有效的方法就是采用頻率選擇表面技術。頻率選擇表面(Frequency Selective Surfaces,簡稱FSS)是由周期排列的金屬貼片單元或金屬屏上周期排列的開孔單元構成，這種材料在單元諧振頻率附近呈全反射(貼片)或全傳輸(開孔)特性，具有空間濾波的功能。利用FSS的這一特性，可以將其應用于飛行兵器的雷達罩上起帶通濾波器的作用，將己方制導雷達頻段設計在FSS通帶內，而將敵方探測雷達波段設計在FSS阻帶內，使制導雷達波得以自由地發射和接收，而對其它威脅波則利用罩形反射到廣大空間，從而實現隱身、抗干擾和防護的功能，大大提高導彈的突防能力。通?？筛鶕走_罩參數和技術指標設計制作出FSS襯罩結構，再將其隨形復合于原雷達罩內表面即制成低RCS頻率選擇雷達罩。理想的頻率選擇雷達罩傳輸曲線應當具有“方形化”的特征，如圖I所示，即在通帶內保持平頂，而在通帶外沿快速滾落的邊緣進入阻帶，且對于不同的入射角度，以及不同極化方式的入射波都保持不變的通帶形狀。FSS襯罩結構是影響其濾波性能的主要因素，目前FSS結構主要有單屏FSS、單側介質加載FSS、雙側介質加載FSS和雙屏FSS等幾種。其中雙側介質加載FSS結構和雙屏FSS結構在設計上更容易獲得“方形化”，但卻存在由于結構復雜、工藝難度大而導致實物很難達到設計水平的問題；單屏FSS結構最簡單，工藝難度最低，但設計上卻很難實現“方形化”;而單側介質加載FSS結構設計和工藝難度介于二者之間，然而采用常規介質材料(介電常數2飛)也較難實現“方形化”致使FSS工程化進程一直難以推進。
技術實現思路
本專利技術為了解決現有技術中單屏FSS結構在設計上的不足以及雙側介質加載FSS、雙屏FSS由于結構復雜工藝難度大而難于實現FSS工程化的不足，提供一種用于飛行兵器隱身的高性能頻率選擇雷達罩。用于飛行兵器隱身的高性能頻率選擇雷達罩，包括原雷達罩、第一粘接介質層、超低介電常數介質層、第二粘結介質層和柔性FSS薄膜層，所述第一粘接介質層、超低介電常數介質層、第二粘結介質層和柔性FSS薄膜層成型并從外到內層合成FSS襯罩，所述FSS襯罩層合于原雷達罩內表面。工作原理空氣是最特殊的一種介質，其介電常數為I. 0，介電損耗也為O。FSS結構通常由介質和FSS陣列組成，當FSS陣列不是緊貼介質而是遠離介質時，由于只有零階傳播模存在，介質邊界的改變對FSS諧振特性產生影響很小，故諧振頻率一直穩定在自由FSS的諧振頻率附近。當這個空氣間隙d為諧振波長\的1/5時，諧振頻率與帶內透波率均保持穩定，達到1/2時最穩定，且達到穩定狀態后的透波率比無空氣隙直接加載方式明顯提高。泡沫、蜂窩等材料由于其介電常數非常接近1.0，因此用它們替代空氣間隙時，也能夠得到寬且穩定的通帶，且阻帶抑制效果較好，呈現“近方形化”的特征，盡管通帶和阻帶間有一些爬行波，但并不影響通帶和阻帶的性能。本專利技術的有益效果本專利技術結構采用兩層粘接介質、超低介電常數介質和柔性FSS薄膜層合于原雷達罩上，由于超低介電常數介質選用的蜂窩、泡沫等介質具有極低的介電損耗，因此通帶插入損耗小，角度穩定性高，在(T60°入射角范圍均能夠獲得較高的通帶透過率，最多下降較原罩不超過3%，某些角度透過率甚至高出原罩30%，阻帶屏蔽頻帶寬且抑制效果好；由于選用的蜂窩、泡沫介質均屬于超輕材料，使頻率選擇雷達罩重量改變不大；由于結構相對簡單，且較大的設計余量帶來了較大的工藝允差，因此大大降低了工藝難度、周期及成本。附圖說明圖I是理想的頻率選擇雷達罩的“方形化”傳輸曲線。圖2是本專利技術用于飛行兵器隱身的高性能頻率選擇雷達罩結構示意圖。圖3是圖2中A部分的局部放大示意圖。圖4是本專利技術所述的柔性FSS薄膜層雪花環單元陣列的局部圖。圖5是本專利技術用于飛行兵器隱身的高性能頻率選擇雷達罩的設計曲線圖。圖中1、通帶，2、阻帶，3、原雷達罩，4、第一粘接介質層，5、低介電常數介質層，6、第二粘結介質層，7、柔性FSS薄膜層，8、入射角為0°的傳輸曲線，9、入射角為30°的傳輸曲線，10、入射角為60°的傳輸曲線。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術進行詳細說明。如圖2和圖3所示，用于飛行兵器隱身的高性能頻率選擇雷達罩，是采用某種工藝將第一粘接介質層4、超低介電常數介質層5、第二粘接介質層6和柔性FSS薄膜層7按原雷達罩3內表面尺寸成型,并層合構成FSS襯罩,再將FSS襯罩以某種工藝隨形層合于原雷達3內表面構成，也可將原雷達罩3、第一粘接介質層4、超低介電常數介質層5、第二粘接介質層6和柔性FSS薄膜層7成型后一次性層合構成。FSS陣列設計是根據通帶及阻帶透過率、帶寬等具體技術指標對單元圖形、尺寸，陣列周期，排布方式等多種參數優選獲得。超低介電常數介質層5為耐高溫的蜂窩和泡沫材料。蜂窩通常采用芳綸紙蜂窩，按蜂窩孔徑、密度、蜂窩壁厚等分為多種規格，其介電常數為I. 04 1. 2。泡沫分為多種材質，如PVC泡沫、PS泡沫、PUR泡沫、PEI泡沫和PMI泡沫，有的泡沫可直接熱成型(如PMI泡沫)，有的泡沫需要在模具內發泡成型(如PUR泡沫)，泡沫的介電常數通常隨密度改變，在I.04 I. 5之間。第一粘接介質層4和第二粘接介質層6主要是可用于雷達罩的樹脂(環氧樹脂、氰酸脂樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂等)、預浸料(石英布/氰酸脂預浸料、芳綸紙/有機硅樹脂等)及無基材膠膜介質(EVA、PE等熱熔膠膜及非熱熔耐高溫樹脂膠膜等)，可根據雷達罩的耐溫、耐腐蝕及機械性能等要求選擇。柔性FSS薄膜層7是在一定厚度(12. 5 lOOum)、覆金屬層的(Cu，Al，Au等)聚酰亞胺薄膜上采用某種工藝(印刷電路板工藝、光刻鍍膜工藝、絲網印刷工藝等)制作優選單元(Y環、十字環、雪花環、圓環等)、設計尺寸、排列周期及排布方式(正方形排布、三角形排布等)的周期陣列結構。泡沫介質需要采用某種工藝(熱成型或發泡成型)預先成型為與原雷達罩隨形的曲面，曲面可根據需要和實際情況分為若干部分。蜂窩介質的可變形量較大，尤其是在其厚 度較薄時通常不需要預先成型。FSS柔性薄膜層7及兩層粘接介質也不需要預先成型為曲面。將各層材料層合在一起或將FSS襯罩與原雷達罩層合在一起可采用真空袋法、模壓法在烘箱或熱壓罐中進行。下面以一具體實施例對本專利技術進一步詳細說明。用于飛行兵器隱身的高性能頻率選擇雷達罩，壁厚25±lmm，介電常數3.2±0. 1，要求設計制作的頻率選擇表面雷達罩在0飛0°入射角范圍內與原雷達罩3相比，通帶Ku波段f。處透過率較原雷達罩3下降不超過10%，阻帶S波段較原雷達罩3下降超本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于飛行兵器隱身的高性能頻率選擇雷達罩，包括原雷達罩（3），其特征在于，還包括第一粘接介質層（4）、超低介電常數介質層（5）、第二粘結介質層（6）和柔性FSS薄膜層（7），所述第一粘接介質層（4）、超低介電常數介質層（5）、第二粘結介質層（6）和柔性FSS薄膜層（7）成型并從外到內層合成FSS襯罩，所述FSS襯罩層合于原雷達罩（3）內表面。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王巖松，高勁松，陳新，梁鳳超，馮曉國，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：