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碳纤维复合资料吸电磁波尝试研讨

经典文章来由:抽取法律义务编:申请办理员人气榜:颁发时候:2016-09-03【

操纵雷达波接收资料是今朝军事方针完成电磁波隐身的首要手腕之一。雷达接收资料能经由进程本身对微波能量的接收感化减小雷达波散射截面。吸波资料请求品德轻、厚度薄之外,更首要的是请求衰减>-l0dB的频次规模尽能够或许宽[1]。今朝,频次挑选外表(FSS)与雷达吸波资料复合操纵是布局吸波资料的一个新兴研讨标的目标[2-4]。本文按照电路摹拟资料中金属栅的排布体例和操纵电路摹拟资料的研讨体例[5,6]考查碳纤维FSS布局的布局尺寸及其在资料中的地位,并进一步研讨了差别情势的碳纤维FSS布局的组合情势对吸波机能的影响。
1尝试局部
1.1原资料及试样制备
    环氧树脂,E-51(618)型,无锡市树脂厂;三乙烯四胺,阐发纯,天津化学试剂六厂分厂;碳纤维平纹布,T300B-5OB,宜兴市九洲特种纤维织造无限公司,单束含纤维数别离为3K和6K;中碱玻璃纤维方格布,CWR330-90. 
    将碳纤维平纹布建造成方格形碳纤维FSS布局,如图1所示。
 
    接纳真空帮助成型的体例,将环氧树脂与固化剂按品德比为100:13搅拌平均,预铺放好必然层数的玻璃布(在此中安排碳纤维FSS布局),在其上顺次铺放好脱模布和高渗入介质。启动真空泵,真空度坚持在-0.09MPa以上,使树脂充实浸润玻璃布,室温固化约3h,开模掏出试样。
1.2试样排布体例与测试
    本文首要从碳纤维布局条幅宽度、间距、在资料中的地位及差别情势布局的组合对资料吸波机能的影响方面斟酌,设想了3组试样,别离为6K、3K、2*3K,见表1。
 
 
    表征吸波特征的根基参量是资料对电磁波的反射率。吸波资料反射率的丈量按规范GJB2038-94划定。本实验吸波机能测试接纳反射率弓形测试法。试样为180x180mm正方形平板,测定频次规模为8~18GHz。
2成果与阐发
2.1典范碳纤维FSS布局导纳值的计较
    FSS导纳值的计较按Lee S W[7]提出的经历公式:
 
 
    此中,a为碳纤维条幅宽度与条幅间距之和;c为条幅间距。
    按以上公式计较出6K碳纤维FSS布局的导纳值曲线如图2所示。
 
 
    由图2可知,在碳纤维宽度分歧的前提下(2mm),布局的导纳值跟着条幅间距的增大而减小;在碳纤维间距必然的环境下(对比6K1与6K4,6K2与6K6),布局的导纳值跟着碳纤维束的宽度的增大而增大。
2.2含单层碳纤维FSS布局的吸波机能
2.2.1碳纤维间距对吸波机能的影响
    实验以3K,6K碳纤维建造含FSS布局的吸波资料,此中6K的吸波成果不是出格较着。下述以含3K碳纤维FSS布局的吸波资料来申明纤维间距对资料吸波机能的影响。
    图3差别间距单层3K碳纤维FSS布局的复合资料反射衰减曲线。碳纤维间距别离为6mm、9mm、12mm时均具有必然的吸波性,随碳纤维间距减小,吸波机能逐步加强,最大反射衰减峰逐步增大。碳纤维间距持续减小,资料的吸波机能又逐步降落。这类趋向从图3中可较着看出。间距为9mm时图3中呈现最大的反射衰减峰,最大衰减峰频次约为12 GHz。
 
 
2.2.2碳纤维布局地位对吸波机能的影响
    插手FSS布局后能增大吸波复合资料的外表输出阻抗,起到增添衰减的感化。FSS布局在资料中的地位对外表输出阻抗的影响不不异。
 
 
    图4 3K单层碳纤维布局地位差别时频次特征
    实验别离考查3K碳纤维FSS布局在吸波资料中差别地位下的反射特征,所用玻璃纤维布为12层,碳纤维布局安排的地位别离为为3、6、9层(从迎向电磁波入射标的目标计较),别离标记为3K up,3K middle及3K down。实验成果标明,碳纤维布局的地位对含3K碳纤维FSS布局吸波资料的吸波机能有较为较着的影响。碳纤维地位在资料中间时吸波机能较佳。
2.3含两层碳纤维FSS布局的吸波机能
    考查含单层碳纤维FSS布局复合资料的吸波机能后,为进一步阐扬碳纤维布局对电磁波的衰减机能,还须要考查含两层碳纤维FSS布局的吸波机能。
2.3.1两层6K碳纤维FSS布局的吸波机能
    对含6K碳纤维FSS布局情势,实验从两个方面考查差别布局的组合对资料吸波机能的影响:①底层碳纤维布局分歧,转变表层布局;②表层碳纤维布局分歧,转变底层布局。试样测试时迎向电磁波的记为表层,接近金属的称为底层。
 
 
    由图5(a)能够或许看出,底层布局均为6K1的环境下6K5和6K6做表层的两种资料的接收曲线趋向近似,在16.5GHz摆布有一接收峰,表现出对高频电磁波的消耗感化。但6K6与6K1组合的最大接收峰值较6K5与6K1的组合大,这是由于6K6碳纤维条幅较6K5大,对电磁波的消耗也更大,是以其峰值较大。图5(b)也有近似趋向。对比6K1、6K3及6K6的导纳值计较表能够或许看出,在统一频次处的值按6K1、6K6、6K3的挨次顺次减小,资料的最大接收峰随导纳值的减小向低频处挪动。
    由图6(a),用布局6K6做表层时对低频电磁波的反射较强,电磁波首要在表层被反射和消耗,是以其与6K1,6K2的组合全体上成果比拟接近。阐发图6(b)能够或许看出,6K5做资料外表时6K1、6K2、6K6有着近似的接收曲线,6K3的接收频次较其他3种有较着向低频挪动的趋向。
 
 
2.3.2两层2*3K碳纤维FSS布局的吸波机能
    与上述6K碳纤维差别,2*3K碳纤维FSS布局是用并列两束3K碳纤维建造,其条幅宽度约为3mm。由图7能够或许看出,2*3K碳纤维FSS布局与6K碳纤维FSS布局的频次特征最大区分为:反射曲线别离在低频与高频处呈现两个接收峰。由图7还能够或许发明,组合2*3K3+2*3K1绝对组合2*3K3+2*3K2来讲,其低频处的接收峰向高频挪动,高频处的接收峰向低频挪动。这是很有代价的纪律,经由进程进一步实验及设想能够或许使两处的接收峰逐步接近,从而起到拓宽接收频带的目标。
 
 
2.3.3两层3K碳纤维FSS布局的吸波机能
    图8,9为3K碳纤维布制做差别组合的FSS布局获得的复合资料反射曲线。由曲线可知,3K碳纤维FSS布局组合的吸波机能全体要优于6K的。由图8能够或许看出,3K3+3K1组合在11.5~18GHz规模内均具有-10dB的接收,这是上述几种碳纤维布局组合情势没法到达的。3K3+3K2组合最凸起的特色是其在低频处具有较好的吸波机能,在13.5~18GHz均有低于-10dB的接收。 
    由图9能够或许看出,底层布局均为3K4的环境下,跟着面层碳纤维布局间距(按照3K1、3K2、3K3的挨次)的增添,复合资料的接收峰地位逐步向高频处挪动,由此也可申明面层布局对吸波资料接收峰的地位有较大的影响。
3论断
    (1)含两层碳纤维FSS布局的复合资料吸波机能优于含单层碳纤维布局的资料;
    (2)对含单层碳纤维布局的吸波资料,碳纤维间距及碳纤维布局在资料中的地位对吸波机能有较着影响;
    (3)两层2*3K碳纤维FSS布局的复合资料在低频处与高频处呈现两个接收峰,组合情势3K3+1具有较大的接收带宽,为拓宽资料的接收频带供给了新的思绪;
    (4)经由进程碳纤维FSS布局尺寸、在资料中的地位、资料的厚度及差别组合情势的进一步研讨可更好地阐扬其频次挑选的感化。
 
 

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