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邹小姐(jie)：13326633089 -
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雷达(da)和天线是一组黄金(jin)搭档，前者(zhe)主要用来辐射(she)和接(jie)收电磁(ci)波并(bing)决定其探(tan)测方(fang)向；后者(zhe)则是用于完成波导(dao)场(chang)和空间(jian)辐射(she)场(chang)的相(xiang)互转换。不过许多(duo)情况下它们(men)会“躲”在一个球下，而这个球形状的物体，就是天线罩。
这(zhei)个像球的就是(shi)天(tian)线罩
天线罩是什么？
天(tian)(tian)(tian)线(xian)罩(zhao)是(shi)一种(zhong)保(bao)护天(tian)(tian)(tian)线(xian)系统免受外(wai)部(bu)环境影响的(de)结构物，它在电(dian)气性能(neng)上具有良好的(de)电(dian)磁波穿透(tou)特性，机(ji)械(xie)性能(neng)上能(neng)经受外(wai)部(bu)恶劣环境的(de)作(zuo)用，用在地面上大天(tian)(tian)(tian)线(xian)的(de)天(tian)(tian)(tian)线(xian)罩(zhao)可以减(jian)小(xiao)风(feng)阻(zu)，避免冰雪的(de)积累，通常呈球形壳(qiao)体状；而在机(ji)载和弹(dan)载平台，为了减(jian)小(xiao)空气阻(zu)力(li)，必须要求尖锥状的(de)天(tian)(tian)(tian)线(xian)罩(zhao)。
为了制造天线(xian)罩，透波材料是必不可(ke)少的。对于雷达(da)天线罩(zhao)而言，透波材料(liao)必须(xu)要具(ju)有以下几(ji)点特质：
①稳定(ding)的(de)高温(wen)介(jie)电性能。天线罩材(cai)料不仅要具有(you)低的(de)介(jie)电常数(ε<10)和损耗角正切值(tanδ<10-2)，并(bing)且(qie)这种材(cai)料的(de)介(jie)电性能不随温(wen)度、频率有(you)明显(xian)的(de)变化(hua)(如(ru)温(wen)升100℃，ε变化(hua)<1%)，以便(bian)保证在(zai)气动(dong)加(jia)热条件(jian)下(xia)，尽可能不失真地透(tou)过电磁波；
②低的(de)热(re)胀系数，以利于抗热(re)冲击(ji)和(he)满足壁厚公差；
③抗侵蚀(shi)(shi)性能(neng)(neng)。具有防雨蚀(shi)(shi)、防粒子云(yun)侵蚀(shi)(shi)的能(neng)(neng)力(li)等；
④具有足(zu)够的力学性能(neng)，保证(zheng)天线罩在飞行过程中由空气(qi)动力纵向(xiang)和(he)横向(xiang)加(jia)速度引起的机械(xie)应力作用下不受损(sun)伤；
⑤低的材料(liao)密度；
⑥低的(de)电(dian)导(dao)率(lv)(lv)，要(yao)求介质材料的(de)电(dian)导(dao)率(lv)(lv)σ为10-20～10-10 S/m。
一般来说，材料的介电(dian)常(chang)数越低，介质损耗愈(yu)(yu)小(xiao)，罩(zhao)壁愈(yu)(yu)薄，被吸(xi)收的能量愈(yu)(yu)少，功率(lv)透(tou)过系数就愈(yu)(yu)大。
目前(qian)除玻璃纤维增强(qiang)树脂材料被广泛应用于研究制作透(tou)波材料外(wai)，还有(you)部分陶(tao)瓷(ci)(ci)基(ji)材料也有(you)较多的(de)研究，例(li)如：氮化硅陶(tao)瓷(ci)(ci)、氧化铝陶(tao)瓷(ci)(ci)、石(shi)英(ying)纤维增强(qiang)石(shi)英(ying)陶(tao)瓷(ci)(ci)、石(shi)英(ying)陶(tao)瓷(ci)(ci)及(ji)微晶(jing)玻璃等。下(xia)表列出了几种主(zhu)要的(de)陶(tao)瓷(ci)(ci)基(ji)透(tou)波材料的(de)基(ji)本物性(xing)。
表 几(ji)种(zhong)陶(tao)瓷基天线罩材料的基本物性
1.氧化铝
氧化(hua)铝(lv)是(shi)最早(zao)商(shang)业化(hua)的(de)单(dan)一氧化(hua)物陶瓷透(tou)波材料，已在响尾蛇和(he)麻雀Ⅲ等导弹上得到了成功应用，其主要优点是强度高、硬度高、抗雨蚀性能好。缺点是介电性能差，热膨胀系数和弹性模量较高，缺乏足够的抗热冲击性能。
2.微晶(jing)玻璃(li)
微(wei)晶玻璃是上世纪 50 年代美国康宁为保障“小猎犬”导弹计划的实施而开发出以二氧化钛为晶核剂的镁铝硅系微晶玻璃，产品牌号为 9606。这种材料介电性能好，介电常数约 5.7，同时兼具耐高温、强度高等优点，问世后，在高马赫雷达中，微晶玻璃逐步取代Al2O3被作(zuo)为透波材料，譬如：美(mei)国空军的GarXI、GarIX与海军的“Typhon”、“小猎犬”、“百灵鸟”防辐射导弹等。但微晶玻璃的制备工艺复杂，材料成型和晶化处理等工序难以控制，使得这种材料的发展受到了局限。
3.石英陶瓷
石英陶瓷具有相对较低(di)的(de)密度和(he)热膨胀系数，使其热防护(hu)性能(neng)与抗热冲击性能(neng)较为(wei)出(chu)众，此外石英陶瓷的(de)介电(dian)损(sun)耗与介电(dian)常(chang)数较低(di)。熔融石英的(de)介电(dian)常(chang)数ε为3.4，介电损耗tanδ为0.4×10-3。在(zai)透波材料中(zhong)，除了各向同性热(re)解BN外，熔融石英陶瓷为介电性能中最为优异的材料，其成型工艺比较成熟，在制备不同形状和尺寸产品方面易于实现，目前已经成功的应用于防空导弹天线罩材料和透波天线窗领域。但是，石英陶瓷的劣势也非常明显，由于是脆性材料，其抗弯强度相对较低，断裂韧性为1.0MPa·m1/2，抵抗灾难性破坏的能力较差，此外耐(nai)高温（1200℃）性差、不耐雨蚀，限制了这种材料的应用。
美国 Ceradyne 公司生产的熔融石英陶瓷天线罩
4.氮化物陶瓷
氮化物系列(lie)陶瓷（氮(dan)化硅、氮(dan)化硼、氧氮(dan)化硅等(deng)）自身具(ju)有良好的介电性(xing)能，与石(shi)英陶瓷相比，在力学性(xing)能以及耐(nai)高温等(deng)方面有着无可比拟的优(you)势，被众多(duo)研(yan)究者所青睐，并进行了大量(liang)的研(yan)究。目前(qian)，美法俄等(deng)西方军(jun)事强国研(yan)制出(chu) BN/Si3N4透波材(cai)料(liao)(liao)，并(bing)采用(yong)这种复合(he)材(cai)料(liao)(liao)制(zhi)备出了达(da)到实用(yong)化水平(ping)的(de)高马赫(he)数导(dao)弹天线罩(zhao)。美国海军某研究机构早在上(shang)世纪末就采用(yong)无压烧结方式、选用(yong)磷(lin)酸盐作为粘结剂制(zhi)备出多(duo)孔氮化硅(gui)陶瓷材(cai)料(liao)(liao)，其烧结温度低于900℃，在 20℃时，其介电常数为4.03，升温至 1000℃，其介电常数不会出现超过5.2%的变化率，弯曲强度达85MPa。
近(jin)年来，针(zhen)对主要成分(fen)为Si3N4的复合(he)陶瓷(ci)材料，一(yi)方面(mian)，进行反应、热压(ya)烧(shao)结制(zhi)备技术与工艺的不(bu)断完善；另(ling)一(yi)方面(mian)，围绕材料的基础成分及(ji)无(wu)压(ya)烧(shao)结工艺展开(kai)广泛探讨。在(zai)国(guo)内，目(mu)前已(yi)先后开(kai)发(fa)了Si3N4-BN、Si3N4-SiO2、Si3N4-BN-SiO2、Si3N4-Al2O3-MgO等(deng)材料体(ti)系，并(bing)采用多种手段(duan)实现多(duo)孔化来降低(di)其ε。
热等静(jing)压(ya)烧结(jie)制备的Si3N4-BN复相多孔(kong)陶瓷(ci)：(a)h-BN含量1wt%；(b)h-BN含量5wt%
对这些材料力/热/电性能的测试结果表明，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和增韧技术未能取得实质性的突破，导致研制出的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、加工和无损检测方面仍面临一些技术问题亟需解决。
资料来(lai)源：
隐(yin)身(shen)-透(tou)波一(yi)体化Si3N4基陶瓷材(cai)料的制备与(yu)结构(gou)设(she)计，李伶。
天线罩用宽(kuan)频透波(bo)材料的发(fa)展现状，余(yu)娟丽(li)，陈磊，吕(lv)毅，赵英民，裴(pei)雨辰。
高温透波陶瓷材料研究(jiu)进(jin)展，蔡德(de)(de)龙(long)，陈斐，何凤梅，贾(jia)德(de)(de)昌，匡宁，苗蕾，邱海鹏，王洪升，徐念(nian)喜，杨治(zhi)华，于长清，张(zhang)俊武，张(zhang)伟儒(ru)，周延春。
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