天線罩常用的纖維材料有哪些?

隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，天線大量應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、航海等領(lǐng)域，天線罩的運(yùn)用也日趨廣泛。天線罩是電磁波的窗口，其作用是保護(hù)天線。在結(jié)構(gòu)上能經(jīng)受自然界中暴風(fēng)雨、冰雪、沙塵以及太陽(yáng)輻射等外部惡劣環(huán)境的影響和干擾，從而減少驅(qū)動(dòng)天線運(yùn)轉(zhuǎn)的功率，提高其工作可靠性，天線全天候工作。天線罩的存在，延長(zhǎng)了天線的使用壽命，簡(jiǎn)化了天線結(jié)構(gòu)，了結(jié)構(gòu)重量。但是，天線罩是天線前面的障礙物，對(duì)天線輻射波會(huì)產(chǎn)生吸收和反射，改變天線的自由空間能量分布，并在一定程度上影響天線的電氣性能。

因此，天線罩的材質(zhì)要求必須對(duì)電磁穿透性非常好，才能保證不影響儀器的通信信號(hào)傳輸。

目前，天線罩用材要綜合考慮介電性能、機(jī)械強(qiáng)度、彈性模量、熱沖擊性、耐熱性、抗侵蝕性、力學(xué)性能、重量、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等各方面因素。

常用的大型天線罩增強(qiáng)纖維材料有:

(1)玻璃纖維

由于天線罩技術(shù)指標(biāo)要求非常高，玻璃纖維都是需要用特制的。大型天線罩增強(qiáng)纖維材料早使用無堿玻璃纖維(E-glass)，后來又出現(xiàn)高強(qiáng)度玻璃纖維(S-glass)，高模量玻璃纖維(M-glass)和低介電玻璃纖維(D-glass)。真正用于雷達(dá)罩的專用玻璃纖維主要是D玻璃纖維、石英纖維和高硅氧玻璃纖維。

(2)芳綸（Kevlar）

芳綸是高度定向的芳香族聚酰胺纖維的統(tǒng)稱，具有較低的密度、優(yōu)越的抗沖擊性和比剛度高、比強(qiáng)度高等特性。其介電性能較好，非常適合作為高強(qiáng)度和高性能天線罩的增強(qiáng)材料，在航空上得到廣泛應(yīng)用，一度有取代玻璃纖維的趨勢(shì)。

(3)聚乙烯纖維

聚乙烯纖維是密度小，介電性能優(yōu)良的一種增強(qiáng)纖維。模量聚乙烯纖維(UHMWPE)，如Dyneema和Spectra系列，強(qiáng)度高、不吸水抗沖擊，在X波段至mm波段范圍內(nèi)，具有優(yōu)良的介電性能，與樹脂浸潤(rùn)性好，復(fù)合材料的防彈性和力學(xué)性能在高溫下保持穩(wěn)定，是一種很有前途的高性能雷達(dá)罩增強(qiáng)材料。常與其他纖維混合形成透波混雜復(fù)合材料使用。例如Spectra/玻璃纖維(25/75)復(fù)合材料的介電常數(shù)為2.9; Spectra/石英混雜體系能夠獲得優(yōu)良的電/機(jī)械性能。國(guó)外大型天線罩大多已采用此種纖維。

芳綸、聚乙烯纖維與玻璃纖維相比，盡管石英玻璃介電常數(shù)和介電損耗角正切較小，但耐熱性差、拉伸強(qiáng)度低，價(jià)格昂貴，一直很少用于民用產(chǎn)品。而芳綸和聚乙烯纖維密度小，對(duì)薄壁天線罩來說，其復(fù)合材料在同樣剛度下所需的厚度較玻璃纖維薄，因此透過率等電氣性能也優(yōu)于相似結(jié)構(gòu)的玻璃纖維雷達(dá)罩。另外，芳綸、聚乙烯纖維模量大、介電常數(shù)小、介電損耗低。

對(duì)于聚乙烯纖維，其耐熱性差，熔點(diǎn)較低，在140-160℃之間。強(qiáng)度和模量受溫度變化影響較大，小于100℃時(shí)，聚乙烯纖維的強(qiáng)度高于芳綸，大于100℃時(shí)則低于芳綸，耐恒定張力負(fù)荷的能力也隨溫度接近100℃而迅速下降。因此，聚乙烯纖維不適用于90-100℃且長(zhǎng)時(shí)間施加較大負(fù)荷的情況。芳綸纖維熔點(diǎn)則在340℃以上，更適用于耐高溫天線罩材料。在纖維與樹脂基體黏結(jié)性方面，聚乙烯纖維比芳綸纖維的界面黏接性能也更差。

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