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埃尔派知识课堂:天线罩都用哪些陶瓷材料

埃尔派知识课堂:天线罩都用哪些陶瓷材料
2020-12-18
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作者:埃尔派
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雷达天线罩对于飞行器雷达天线而言是非常重要的保护装置,它能够防止雷达天线遭受各种损伤,延长天线系统的使用寿命,改善操作人员的工作环境。因此,对天线罩的研究早已成为国防领域的热门研究课题。...

雷达天线罩对于飞行器雷达天线而言是非常重要的保护装置,它能够防止雷达天线遭受各种损伤,延长天线系统的使用寿命,改善操作人员的工作环境。因此,对天线罩的研究早已成为国防领域的热门研究课题。

天线罩材料特质

天线罩采用透波材料制造,此类材料密度小,电导率低,容易加工。

透波材料一般介电性能优良,且力学性能优异,如此可防止电磁波在气动加热条件下失真,保障天线罩在空气动力加速度引起的机械应力作用下不受损伤。

此外,该材料还具有良好的抗热冲击性能和抗侵蚀性能,可有效抵抗热冲击、雨蚀、粒子云侵蚀等。

常用的天线罩材料

天线罩一般采用有机聚合物及其纤维织物增强复合材料制造,但随着技术发展,飞行器的飞行速度大幅度提升,传统的有机聚合物会在高温环境下裂解。因其无法适应恶劣环境,所以逐渐被氧化铝、石英、氮化物、微晶玻璃等取代,这也是目前为止国内外制造天线罩的主要材料。

氧化铝是最早商业化的单一氧化物陶瓷透波材料,其强度高、硬度高、抗雨蚀性能好,但介电性能差,热膨胀系数和弹性模量较高,缺乏足够的抗热冲击性能。

氮化物系列陶瓷具有良好的介电性能,在力学性能及耐高温等方面优势明显。均质氮化硅透波材料体系具有优异的综合性能,但由于多孔陶瓷材料的组织结构均匀性难以控制,导致大尺寸陶瓷天线罩的安全可靠性降低。因此,在大尺寸构件研制过程中,粉料组成、混合以及构件成型、烧结、加工和无损检测等方面仍需解决一些技术问题。

石英陶瓷具有相对较低的密度和热膨胀系数,其热防护性能与抗热冲击性能较出众,此外石英陶瓷的介电损耗与介电常数较低,目前已经成功应用于防空导弹天线罩材料和透波天线窗领域。但石英陶瓷是脆性材料,抗弯强度较低,抵抗灾难性破坏的能力较差,耐高温性差,且不耐雨蚀。

此外,为综合氮化硅良好的抗热震性能以及氧化铝优异的烧结性,英国陶瓷学家以及日本学者在1971~1972年独立发现氧化铝可以固溶到β-Si3N4晶格当中形成固溶体这一现象。氮化硅中的Si、N原子可被氧化铝中的Al、O原子部分置换形成置换型固溶体,由Si-Al-O-N元素组成新型陶瓷材料,即塞隆陶瓷(SiAlON)。

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