-
邹小姐：13326633089 -
-
cac_sales@sina.com 
雷达和天线是一组黄金搭(da)档(dang)，前者(zhe)主要(yao)用来辐射和接收电磁波并决定其探(tan)测方向(xiang)；后者(zhe)则是用于完(wan)成波导场和空间辐射场的相(xiang)互转(zhuan)换。不过(guo)许多情况下(xia)它们会“躲”在一个球下，而这个球形状的物体，就是天(tian)线(xian)罩。
这个像球的就(jiu)是(shi)天线罩
天线罩(zhao)是什么？
天(tian)线(xian)罩(zhao)是一种保护(hu)天(tian)线(xian)系(xi)统(tong)免(mian)受外部环境影响的(de)结构物，它(ta)在电气性能(neng)(neng)上具有良好的(de)电磁波穿透特性，机(ji)械(xie)性能(neng)(neng)上能(neng)(neng)经受外部恶劣环境的(de)作(zuo)用，用在地面上大天(tian)线(xian)的(de)天(tian)线(xian)罩(zhao)可以(yi)减小风(feng)阻(zu)，避(bi)免(mian)冰雪的(de)积(ji)累，通(tong)常(chang)呈(cheng)球形壳体(ti)状；而在机(ji)载和弹载平台，为了减小空气阻(zu)力，必须要求尖锥状的(de)天(tian)线(xian)罩(zhao)。
为(wei)了制造(zao)天线罩，透(tou)波材料是必(bi)不可少的(de)。对于雷达(da)天线(xian)罩而(er)言(yan)，透(tou)波材料必(bi)须要具有以下几点特质：
①稳定的(de)高温(wen)介电(dian)性(xing)能(neng)。天线罩材料不仅(jin)要具(ju)有低的(de)介电(dian)常数(ε<10)和损耗(hao)角正切值(zhi)(tanδ<10-2)，并且这(zhei)种材料的(de)介电(dian)性(xing)能(neng)不随(sui)温(wen)度、频率有明显的(de)变(bian)化(如温(wen)升(sheng)100℃，ε变(bian)化<1%)，以便保证(zheng)在气动加热(re)条(tiao)件下，尽可能(neng)不失真地透过电(dian)磁波；
②低(di)的热胀系(xi)数(shu)，以利于抗(kang)热冲(chong)击和满(man)足(zu)壁(bi)厚公(gong)差；
③抗(kang)侵蚀性能(neng)。具有防雨(yu)蚀、防粒(li)子云侵蚀的能(neng)力等；
④具有(you)足够的力(li)学性能(neng)，保证天线(xian)罩在飞行过程(cheng)中由空气动力(li)纵(zong)向和横向加速度引起的机械应力(li)作用下不受损伤；
⑤低的材料密(mi)度；
⑥低的电导率，要求介质材料的电导率σ为(wei)10-20～10-10 S/m。
一般来说，材料的介电常(chang)数越(yue)低，介质损耗(hao)愈(yu)(yu)小，罩壁愈(yu)(yu)薄，被吸收的能量愈(yu)(yu)少，功率透(tou)过(guo)系数就(jiu)愈(yu)(yu)大。
目(mu)前除(chu)玻璃(li)纤维增(zeng)(zeng)强(qiang)树脂(zhi)材(cai)料被(bei)广泛应用于(yu)研究制作透(tou)波材(cai)料外，还有部分陶(tao)(tao)瓷基(ji)材(cai)料也有较多(duo)的(de)研究，例(li)如：氮化(hua)硅陶(tao)(tao)瓷、氧化(hua)铝陶(tao)(tao)瓷、石(shi)(shi)英纤维增(zeng)(zeng)强(qiang)石(shi)(shi)英陶(tao)(tao)瓷、石(shi)(shi)英陶(tao)(tao)瓷及微(wei)晶玻璃(li)等。下表列出了(le)几(ji)种主(zhu)要的(de)陶(tao)(tao)瓷基(ji)透(tou)波材(cai)料的(de)基(ji)本物性。
表(biao) 几(ji)种(zhong)陶瓷基(ji)(ji)天线罩(zhao)材(cai)料(liao)的(de)基(ji)(ji)本(ben)物(wu)性
1.氧化铝(lv)
氧(yang)化铝(lv)是最早商业化的单一(yi)氧(yang)化物陶瓷(ci)透(tou)波材料，已在响尾蛇和麻雀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
微晶玻璃是上世纪 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被作为透波材料，譬如：美国空军(jun)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(ci)
石(shi)(shi)(shi)英陶瓷具有相对较(jiao)低的(de)密度和热膨胀系数，使其热防护性能(neng)与抗热冲击(ji)性能(neng)较(jiao)为出众，此外(wai)石(shi)(shi)(shi)英陶瓷的(de)介电损耗与介电常数较(jiao)低。熔(rong)融(rong)石(shi)(shi)(shi)英的(de)介电常数ε为3.4，介电损耗tanδ为0.4×10-3。在透(tou)波材料中，除了(le)各向同(tong)性热解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(zai)难性(xing)破坏的(de)能(neng)力较差，此外耐高(gao)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
氮化物系列陶瓷（氮化(hua)(hua)硅、氮化(hua)(hua)硼、氧氮化(hua)(hua)硅等）自身具有良(liang)好(hao)的介电性能，与石英陶瓷相(xiang)比，在力(li)学性能以及耐高温等方(fang)面有着无可比拟(ni)的优势，被众多研(yan)究(jiu)者(zhe)所青睐，并(bing)进(jin)行了大量的研(yan)究(jiu)。目前，美法俄等西方(fang)军事强国研(yan)制出 BN/Si3N4透波材(cai)料，并采用(yong)这种复合(he)材(cai)料制(zhi)备出了达到(dao)实用(yong)化水平的高马赫(he)数导(dao)弹(dan)天线(xian)罩(zhao)。美国海(hai)军某研究机构早在上世(shi)纪末就(jiu)采用(yong)无压(ya)烧(shao)结方式、选用(yong)磷酸盐作为粘结剂制(zhi)备出多孔氮化硅陶瓷(ci)材(cai)料，其烧(shao)结温(wen)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，针对(dui)主要成(cheng)分为Si3N4的(de)(de)复合陶瓷(ci)材(cai)料(liao)，一方(fang)面，进行反应(ying)、热(re)压(ya)烧(shao)结制备(bei)技(ji)术与(yu)工艺的(de)(de)不断完善；另一方(fang)面，围(wei)绕材(cai)料(liao)的(de)(de)基础成分及无压(ya)烧(shao)结工艺展开广(guang)泛探讨(tao)。在(zai)国(guo)内，目前已先后(hou)开发了(le)Si3N4-BN、Si3N4-SiO2、Si3N4-BN-SiO2、Si3N4-Al2O3-MgO等材料体(ti)系，并采用(yong)多种手段实现多(duo)孔化来降低其ε。
热等静压烧(shao)结制备的Si3N4-BN复相(xiang)多(duo)孔(kong)陶瓷：(a)h-BN含(han)量(liang)1wt%；(b)h-BN含(han)量(liang)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。
资料来源(yuan)：
隐(yin)身-透波一体化Si3N4基陶瓷材(cai)料(liao)的制备与结(jie)构设计，李(li)伶(ling)。
天线罩(zhao)用宽(kuan)频透波材料的发(fa)展现(xian)状，余娟丽，陈磊，吕毅(yi)，赵英民，裴雨辰。
高(gao)温透波陶瓷(ci)材料研究进展，蔡(cai)德龙，陈斐，何凤梅，贾德昌，匡宁，苗蕾，邱海鹏，王洪升，徐(xu)念喜(xi)，杨治(zhi)华，于(yu)长(zhang)清，张(zhang)俊武，张(zhang)伟(wei)儒(ru)，周延春。
粉体(ti)圈 NANA
