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将碳纤维复合资料连系散射机制完成宽频段雷达散射截面缩减

削减字体  削减字体 宣布日期:2019-10-09  作者:杨甜甜  阅读次数:1934
焦点提醒:跟着各类高新手艺的成长,古代战斗对军用飞机和兵舰的隐身才能提出了很高的请求,此中,雷达散射截面(RCS)是隐身范畴的关头概
     跟着各类高新手艺的成长,古代战斗对军用飞机和兵舰的隐身才能提出了很高的请求,此中,雷达散射截面(RCS)是隐身范畴的关头观点之一,用于描写被探测方针的回波强度。为了使得新兵器具备杰出的隐身效力,须要经由进程各类有用的手艺办法下降军事方针的雷达散射截面积。到今朝为止,隐身手艺已成长了多少个阶段,但有用的形状设想依然是减小雷达散射截面的首要体例。现实上,设想者在设想复合资料布局时,不只须要便利、精确的展望设想模子,并且须要建造进程简略,并且具备能下降宽频段RCS才能的体例来完成更好的隐身机能。
 
    为了研讨这一题目,中国国民束缚军空兵工程大学理学院Yang Jiaheng(第一作者)、Pang Yongqiang(通信作者)及其团队在《Composites Science and Technology》上颁发了题为“Achieving broadband RCS reduction using carbon fiber connected composite via scattering mechanism”的文章,提出了一种由玻璃纤维复合资料和斑纹碳纤维构成的布局单位设想简略、制作工艺一体化的雷达隐身布局,完成了在较宽频带内下降RCS的方针。
 
    该研讨起首制备了用于设想隐身布局的复合资料(图1),起首将必然量玻璃纤维制备的织物聚积叠放(图1(a)),而后操纵刺针将持续的玻璃纤维按照图1(b)中斑纹图案停止针刺穿孔毗连,并停止纵横标的目的的针刺,从而取得完全的纵横两地区图案(图1(c))。值得注重的是,在操纵真空帮助树脂通报模塑手艺制备复合资料时,将不异数目的玻璃织物重叠在花型层的顶部,以确保用玻璃纱线环绕的花型嵌入在预制体的中心(图1(e))。
图1 CF毗连复合资料的制作工艺:(a)由玻璃纤维制备的织物的聚积;(b)针刺穿孔斑纹的侧视图;(c)局部针刺织物;(d)完全的CF针刺织物的垂直视图;(e) 真空帮助树脂通报模塑手艺进程。
 
    为了知足最大RCS减缩前提,研讨提出了在布局中嵌入玻璃纤维的体例(图2),此中,在制备的含花型图案的玻璃纤维复合资料中心嵌入一条完全的玻璃纤维纱带,另外,在布局底部安排不异尺寸的PEC板,用于安排电磁波的泄漏。在此设想中,复合资料单位高度H、针间间隔D和用于嵌入的玻璃纤维束长度P均接纳参数扫描法取得,别离为:H = 4.2 mm, D = 2.1 mm, P = 3 mm。并操纵贸易仿真软件CST停止RCS摹拟机能的阐发。
图2 设想的地区单位表示图:(a)透视图;(b)正面图。
 
   图3(a)、(b)别离为在差别电磁呼应下的地区单位的反射振幅和相位,此中按照电场标的目的的差别, CF带安排平行于电场沿y标的目的被界说为情况0(图3(c)), CF带安排垂直电场沿x标的目的被界说为情况1(图3(d))。成果标明,两种情况下的反射层差别,发生了相位差,并且在全部任务频带中,情况0的反射相位比情况1的反射相位提早。
图3 情况0和情况1的反射振幅(a),相位(b);两种情况下的电场散布:(c)情况0,(d)情况1。
 
    因为在电场标的目的不异的情况下,两个地区之间能够发生适合的相位差并停止调理,是以经由进程以上两种情况,提出了操纵CF毗连复合资料构成棋盘图案(图4),而后操纵设想的该布局停止摹拟仿真。成果标明,RCS在一个宽频段中已大大削减(图5(a)),仿真成果与计较成果具备杰出分歧性。

图5 (a)设想的布局和PEC板的计较和摹拟成果的RCS谱;(b)CF毗连布局中散射、接收和反射等局部的能量散布。
 
    最初,对设想的试样在暗室中停止反射率测试(图6(a)),丈量的反射率成果(图6(c))标明,设想增添的布局部件对RCS下降机能的影响较小。更主要的是,增添持续CF纱线使设想制备进程更轻易。TE和TM形式的成果能够知足在宽带内RCS下降跨越10 dB的方针(图6(d))。是以,所提出的布局能够完成在差别的极化前提对RCS的下降。
图6(a)暗室反射率测试情况;(b)制备的试样,包含主体及剖面图;(c) RCS复原谱计较、摹拟和丈量成果的比拟;(d)TE和TM极化前提下的RCS复原谱。
 
参考文献: Yang Jiaheng; Pang Yongqiang; Wang Jiafu; Sui Sai; Jiang Wei; Zhang Jieqiu; Qu Shaobo. Achieving broadband RCS reduction using carbon fiber connected composite via scattering mechanism[J]. Composites Science and Technology,2020, 200: 108410
 
(作者:杨甜甜)
 
 
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