能應(yīng)用在雷達(dá)天線罩上的材料——石英纖維

石英纖維又稱石英玻璃纖維，是指二氧化硅含量在99.95%以上的石英玻璃晶體熔融拉制而成，絲徑在1-15μm的特種玻璃纖維。它具有很高的耐熱性，能長期在1050℃下使用，瞬間耐高溫達(dá)1700℃，耐溫性能僅次于碳纖維，同時具有卓越的電絕緣性和介電性能。石英纖維的生產(chǎn)非常依賴原材料的供應(yīng)，通常是直接用高純度的石英棒送至高溫區(qū)熔化拉絲。一般在2000~2100℃下拉制。

雷達(dá)天線罩是航空飛行器實現(xiàn)通信、探測、火控、敵我識別、電子干擾等任務(wù)功能時重要的電磁透波窗口，用于保護(hù)雷達(dá)天線或整個微波系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下能夠正常工作，并使電磁波正常透過的一種結(jié)構(gòu)/功能體。雷達(dá)天線罩選材的依據(jù)是高強度、高模量、耐候性好、介電性能好等，其中*主要的是介電性能，具體包括介電常數(shù)（ε）和損耗角正切（tanδ）。其中tanδ越大，電磁波能量在穿透天線罩過程中轉(zhuǎn)化為熱量而損耗的能量就越多；ε越大，電磁波在空氣與天線罩壁分界面上的反射就越大，從而導(dǎo)致鏡像波瓣電平增加和傳輸效率降低。因此，要求雷達(dá)天線罩罩體材料的tanδ低至接近于零，ε盡可能低，以達(dá)到“*大傳輸”和“*小反射”的目的。

纖維增強樹脂基復(fù)合材料是一類集結(jié)構(gòu)、防熱、透波于一體的功能復(fù)合材料，具有優(yōu)良的介電性能，介電常數(shù)ε和介電損耗tanδ都很小，同時具有足夠的力學(xué)強度和適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ浚菍嶋H應(yīng)用*廣的天線罩材料。

增強纖維為纖維增強樹脂基復(fù)合材料的主要承力者，在復(fù)合材料中有較高體積含量。其介電常數(shù)一般高于樹脂基體，因此是決定復(fù)合材料力學(xué)性能和介電性能的主要因素。

目前，雷達(dá)天線罩纖維增強樹脂基復(fù)合材料的增強材料主要有玻璃纖維、芳綸纖維和聚乙烯纖維等。石英纖維就屬于玻璃纖維的一種。

玻璃纖維具有高強度、優(yōu)良的介電性能、耐腐蝕、吸濕性小以及尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點，是天線罩*常用的增強材料，包括E玻璃纖維，S玻璃纖維、D玻璃纖維、高硅氧玻璃纖維等。E玻璃纖維是一種無堿玻璃，是*早用于天線罩的增強材料，價格*低，但其電性能較差；S玻璃纖維是一種高強度玻璃纖維，力學(xué)性能是玻璃纖維中*好的，介電性能中等；D玻璃纖維又稱低介電玻璃纖維，是國外專門為天線罩研制的一種玻璃纖維，ε和tanδ僅次于石英纖維和高硅氧玻璃纖維，但拉伸強度和模量較其他纖維低。高硅氧玻璃纖維以E玻璃纖維為基體，其SiO2含量可達(dá)91%~99%，性能介于E玻璃纖維和石英纖維之間。

石英纖維的介電性能是所有玻璃纖維中*好的，并且能夠在較寬的頻帶范圍內(nèi)保持基本不變，因此可以實現(xiàn)天線罩的寬頻透波性。

石英玻璃纖維在實際中也得到很多的應(yīng)用，如美國F-15戰(zhàn)斗機(jī)**代、第二代鼻錐天線罩都采用了石英纖維增強氰酸酯樹脂復(fù)合材料作為夾層架構(gòu)的蒙皮。國外第四代戰(zhàn)斗機(jī)如美國F-22雷達(dá)罩都選用了寬頻性能極佳的石英玻璃纖維產(chǎn)品。