飞机雷达罩结构发展概述

飞机雷达罩结构发展概述

王丽静

中航西安飞机工业集团股份有限公司   陕西西安    710089

摘要：飞机雷达罩是构成飞机机体的重要环节，其性能决定着飞机的安全性。为保证雷达罩能够在各种复杂、恶劣环境下平稳运行，需要对雷达罩的结构设计、性能需求进行探索分析。本文对飞机雷达罩结构及性能进行了概述总结，为现代化航空武器装备的发展提供了理论意义。

关键词：飞机；雷达罩；材料；性能

一、引言

雷达罩是飞机结构的重要组成部分，凡是装有雷达的飞机都会设计雷达罩结构，该结构一般设计在飞机的机头或者背部。雷达罩的主要功能是在有害环境下保护天线或整个雷达通信系统能够正常工作，不受任何形式的破坏及影响[1]。因此，雷达罩的性能高低决定着雷达效用的好坏。目前，高性能雷达罩已成为航空武器装备必不可少的一部分。开展雷达罩结构及性能研究分析，对现代航空武器装备技术的发展具有极其重要的作用。本文对雷达罩结构设计、性能要求及技术发展进行概述，为飞机雷达罩的制造和发展奠定了基础。

二、飞机雷达罩结构设计

飞机雷达罩是功能性复合材料结构件，具备耐环境、高强度、低损耗、介电性等性能的雷达罩材料是飞机雷达罩制造的基础[2]。雷达罩结构使用的材料包括:树脂基体材料、增强材料、夹层材料、胶膜材料等具备防静电、耐腐蚀、防雷击特点的材料[3]。

改性环氧树脂是制造雷达罩的基体材料，其力学性能良好，兼具介电性能，是先进雷达罩材料的首选。为满足雷达罩高性能要求，增强材料被广泛使用，一般采用超分子量聚乙烯纤维或玻璃纤维。夹层材料具有低密度特性，能够解决雷达罩力学与电磁性能间的矛盾，弥补树脂基材料的缺陷，提高绝热性能。夹层材料主要是蜂窝结构，该结构具有良好的透波性。相较于玻璃蜂窝，纸质蜂窝质轻、介电好，是常用的夹层材料。夹层材料的剥离强度会影响雷达罩的可靠性，这就需要合适的胶膜材料来提高罩体蒙皮与夹层材料的剥离强度，防止蒙皮的树脂基体进入到夹层材料中，影响安全性。基于树脂基的雷达罩具有特殊的强度和刚度，但在耐腐蚀性、抗静电性及耐冲刷性等方面相对较差，需有保护涂层防止其强度收到破坏，保护涂层要有优越的抗静电性、抗腐蚀性、耐磨性和透波性。

三、飞机雷达罩的关键技术

飞机雷达罩技术是融合结构力学、材料学、机械学、工艺学、电磁学等多学科领域的设计。随着航空技术的发展，雷达罩所满足的需求也逐步增强。电性能是各种雷达罩技术的关键，材料的介电常数、介电损耗、加工精度均是影响电性能的重要参数。

介电常数决定着电磁波的反射量，该值越大说明电磁波在罩壁与空气介质的分界面上反射越大，这会增加镜像波瓣电平影响传输效率[4]。介电损耗关系着电磁波在穿过雷达罩过程中的能量变化，损耗值越大表明损耗的能量越多、转化的热量越多。所以，控制介电常数及介电损耗是提升雷达罩性能的关键因素。通过严格控制树脂合成、提纯及聚合等工艺质量，使用高精度纤维材料作为增强材料可以使材料的介电常数达到一定程度上的降低，从而改善雷达罩性能。

加工精度对雷达罩电性能的影响不可忽视，所以在设计雷达罩之初一定要进行容差计算分析，对加工精度要求提出合理的规定，确保雷达罩的实际性能符合理论要求。对于形成罩壁结构的蒙皮、夹层及蜂窝结构，其各自的厚度误差及均匀度必须在制造过程中引起重视，对密度、公差要求一定要严格控制，防止影响雷达罩的性能。

雷达的宽频带特性使得雷达罩也拥有与其相匹配的宽频带特性，设计薄壁结构或使用具有低介质损耗特性的材料，是使雷达罩符合频带宽度要求的有效手段。由于薄壁结构设计下，雷达罩的壁厚小于0.02倍的电磁波波长，这提高了电磁波的透过率，增强了雷达的探测性能。低介质损耗材料使雷达具有较低的反射率及吸收率，符合展宽雷达罩频带的设计要求，利于保证雷达罩性能的可靠性。

为保证飞机在飞行过程中的安全性，在飞机的雷达罩部位设计有防雷击功能。当遭遇雷击时，能够快速把雷电引至防护部位，这就需要防护部位有较好的导通性能，保证雷击不会造成对雷达罩及其内部相交联设备的破坏。综合考虑空气动力性、使用寿命及防雷击效果，纽扣式导电防雷击条是适应环境且性能比较稳定的防雷击技术。

近年来，超材料技术由于具有特殊的电磁特性，在雷达技术领域引起了广泛关注。它能够实现雷达罩需满足的高传输、高透波率及电磁偏折等功能，在航空装备技术领域具有较好的发展潜力。

四、结语

雷达罩作为飞机重要的功能性结构部件，在承载多种载荷、适应各种环境的条件下，需要保证系统安全、性能稳定，其技术的发展是现代航空武器装备技术发展的关键环节。因此，探究雷达罩的结构特性及技术发展，对于飞机雷达罩的进一步优化制造及技术改进来说非常有必要性。

参考文献：

[1]张明习,轩立新.高性能雷达罩设计与制造关键技术分析[J].航空科学技术,2015,26(08):13-18.

[2]刘晓春.机载雷达罩技术的发展[J].航空科学技术,1998(03):27-30.

[3]刘健.民用飞机机头雷达罩材料的选择研究[J].通xz讯世界,2016(12):262-263.

[4]管志宏.新型芳纶纤维复合材料用于制造毫米波天线罩的研究[J].新技术新工艺,2016(11):57-60.DOI:10.16635/j.cnki.1003-5311.2016.11.018.