隱身飛機(jī)上碳纖維吸波性能的5個(gè)注意點(diǎn)
現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,隱身飛機(jī)具有的實(shí)戰(zhàn)意義非常大,可以躲避對方雷達(dá)的偵查,將火力投放到指定目標(biāo)。隱身飛機(jī)并不是看不見,而是雷達(dá)找不到,想要飛機(jī)隱身,得裝備吸波材料。碳纖維就是一種不錯(cuò)的吸波材料,來看看它在隱身飛機(jī)上應(yīng)用的5個(gè)注意點(diǎn)。
碳纖維材料能夠成為隱身飛機(jī)材料的原因
飛機(jī)想要隱身,需要有隱身涂層,同時(shí)結(jié)構(gòu)上可以吸收雷達(dá)波,讓對方接收不到雷達(dá)的反射信號。隱身涂層可吸收高頻信號,吸波結(jié)構(gòu)可以吸收低頻信號,碳纖維屬于后者。
需要注意的是,普通碳纖維對電磁波的反射體,并不具備吸波性能,只有異形截面碳纖維和異形結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料才具備吸波功能,而將碳纖維用作吸波材料時(shí),是有一些注意點(diǎn)的。
隱身飛機(jī)上碳纖維吸波性能的5個(gè)注意點(diǎn)
1、表面改性碳纖維:在碳纖維表面沉積一層多孔碳粒或附著一層多孔碳微球,以改善其電磁性能,賦予一定的吸波性能。
2、低溫碳化碳纖維:低溫碳纖維是指后碳化溫度低于正常碳化溫度,其目的是調(diào)控電阻值。碳化溫度越高,電阻值越小,吸波性能越差。但是,碳化溫度低,影響碳纖維的抗拉強(qiáng)度和模量。應(yīng)綜合考慮,尋找能兼顧電阻率、模量和抗拉強(qiáng)度的佳碳化溫度。
3、蜂窩結(jié)構(gòu):經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的蒙皮中碳纖維鋪層與入射波形成一定角度,賦予其一定的吸波能力。因?yàn)殡妶龇较蚺c纖維軸向平行,碳纖維的雷達(dá)波的反射體;當(dāng)電場方向與纖維軸方向垂直或斜交纖維軸方向時(shí),碳纖維具有一定的稀薄功能的同時(shí),在蜂窩內(nèi)裝的泡沫塑料中添加磁損耗和電損耗吸波劑,如碳粉、鐵氧體等,使入射雷達(dá)波多次反射,轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。這種結(jié)構(gòu)吸波材料可用來制造機(jī)身、機(jī)翼和機(jī)頭等。
4、驗(yàn)證異形截面的碳纖維:調(diào)控其形狀和大小,以制得所需的電阻和表面電阻率。在國內(nèi)外都開展了這一研究工作。以日本東麗公司研制的異形截面碳纖維為例,所制得的異形截面碳纖維的抗拉強(qiáng)度可達(dá)4.43GPa,抗拉模量為245GPa,可用來制造吸波與承載的復(fù)合材料構(gòu)件。
5、混雜吸波結(jié)構(gòu):增強(qiáng)纖維的電阻率變化很大。碳纖維是一種良導(dǎo)體,玻璃纖維的絕緣體,碳化硅纖維的半導(dǎo)體,根據(jù)表面電阻的設(shè)計(jì)參數(shù),按照一定的比例將碳纖維與玻璃纖維混雜增強(qiáng)或?qū)⑻祭w維與碳化硅纖維混雜增強(qiáng),賦予其一定的吸波性能。這類吸波吸波屬于電損耗,磁損耗要比電損耗強(qiáng)的多。
碳纖維材料作為新型材料中的翹楚,在航空航天領(lǐng)域的價(jià)值不菲,具備的戰(zhàn)略意義也非常重大。目前全球打過都在碳纖維的研發(fā)和生產(chǎn)上下足功夫,我們也不甘示弱,連最新的十四五規(guī)劃里都有關(guān)于碳纖維材料的發(fā)展議題。