石英纖維復(fù)合材料天線罩的性能

隨著雷達(dá)天線罩工作頻率 (X波段或以上) 的升高，特別是隱身天線罩的需求，傳統(tǒng)的蒙皮透波材料 (高強(qiáng)玻璃布增強(qiáng)環(huán)氧樹脂體系) 已不能滿足高透過、低反射、耐高功率的要求，石英/氰酸酯體系就應(yīng)運(yùn)而生，可以滿足現(xiàn)代高性能天線罩的需求。 

國外復(fù)合材料產(chǎn)品如BASF公司的的石英纖維/氰酸酯復(fù)合材料天線罩，其綜合性能優(yōu)異。與傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂天線罩相比，其ε降低了75%，tanδ降低了10%，另外具有更低的吸水率，因此濕態(tài)介電性能更加優(yōu)異[2]。

目前國外已經(jīng)商品化的預(yù)浸料樹脂主要有Hexcel公司的M22，Bryte公司的EX-1515、EX-1505等。國內(nèi)產(chǎn)品有航天材料及工藝研究所的QWB/701系列石英布/氰酸酯預(yù)浸料及復(fù)合材料，耐180℃高溫，介電性能優(yōu)異，已經(jīng)在某些型號上得到了應(yīng)用。

圖 1列出航天材料及工藝研究所生產(chǎn)的石英布或高強(qiáng)玻璃布作為增強(qiáng)材料，氰酸酯或環(huán)氧樹脂作為樹脂基體，組合得到4種復(fù)合材料的介電性能對比。

圖 1 四種雷達(dá)天線罩用復(fù)合材料的介電性能對比

通過對比可以看出，增強(qiáng)材料和樹脂基體的選擇均對介電常數(shù)和損耗角正切有較大的影響。氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的tanδ均顯著小于環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料；石英布增強(qiáng)復(fù)合材料ε均顯著小于玻璃布增強(qiáng)復(fù)合材料。QWB/701系列石英布/氰酸酯復(fù)合材料的介電性能*為優(yōu)異：與傳統(tǒng)產(chǎn)品玻璃布/環(huán)氧復(fù)合材料相比，ε降低了24%，tanδ降低了78%。該復(fù)合材料的介電常數(shù)滿足3.28±0.15，損耗角正切值滿足≤0.006的要求，符合天線罩用蒙皮材料電性能要求。表 3結(jié)果表明，QWB/701系列石英/氰酸酯復(fù)合材料的力學(xué)性能同樣滿足高性能天線罩材料力學(xué)性能設(shè)計(jì)要求。

QWB/701系列石英/氰酸酯復(fù)合材料經(jīng)過了一系列環(huán)境試驗(yàn)的考核驗(yàn)證。結(jié)果表明該復(fù)合材料在高/低溫、交變濕熱 (參照GJB150.9A—2009標(biāo)準(zhǔn))、鹽霧 (參照GJB150.11A—2009標(biāo)準(zhǔn))、水煮 (參照GJB150.10A—2009標(biāo)準(zhǔn)) 和介質(zhì) (參照GB3857—2005標(biāo)準(zhǔn)，采用液壓油和燃油) 環(huán)境試驗(yàn)后其力學(xué)性能和介電性能具有較好的性能保持率，均滿足高性能天線罩材料的設(shè)計(jì)要求。參照GJB150.10A標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了黑曲霉、黃曲霉、雜曲霉、繩狀青霉和球毛殼霉共計(jì)五種霉菌試驗(yàn)。結(jié)果表明恒溫恒濕環(huán)境下經(jīng)28 d試驗(yàn)后，未發(fā)現(xiàn)孢子生長，級別為0級。說明該復(fù)合材料具有良好的抗霉菌性能，滿足天線罩材料的設(shè)計(jì)要求。

綜上所述，QWB/701系列石英/氰酸酯復(fù)合材料的力學(xué)性能、介電性能及環(huán)境性能均滿足高性能天線罩制造材料設(shè)計(jì)要求。