碳纤维复合材料可隐身飞机的吸波性能

时间： 2024-07-29 来源：华中技术官网

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飞机的隐身性能在众多战争中得到有效验证，拥有隐身性能飞机的生存能力和突防能力得到了大幅度提升。以南斯拉夫战争为例，众多隐身战机频频出动，不仅摧毁了众多目标，而且也仅有一架隐身战机被击落。究其原因，主要在于它的表面隐身涂层和内部结构隐身可有效吸收雷达波，前者主要吸收高频信号，后者主要吸收低频信号，使飞机的雷达散射面积减到最小程度，从而使飞机避开对方的雷达追踪，避免被击落的风险。

一般吸波材料可分为两大类，一是涂层吸波，二是结构吸波，碳纤维在这方面的应用属于结构吸波。普通碳纤维对电磁波的反射体，不具备吸波性能，只有异形截面碳纤维和异形结构的碳纤维复合材料才具备吸波功能，而将碳纤维用作吸波材料时，需要格外注意这几个方面：

1、表面改性碳纤维
在碳纤维表面沉积一层多孔碳粒或附着一层多孔碳微球，以改善其电磁性能，赋予一定的吸波性能。

2、低温碳化碳纤维
低温碳纤维是指最后碳化温度低于正常碳化温度，其目的是调控电阻值。碳化温度越高，电阻值越小，吸波性能越差。但是，碳化温度低，影响碳纤维的抗拉强度和模量。应综合考虑，寻找能兼顾电阻率、模量和抗拉强度的最佳碳化温度。

3、蜂窝结构
经过精心设计的蒙皮中碳纤维铺层与入射波形成一定角度，赋予其一定的吸波能力。因为电场方向与纤维轴向平行，碳纤维的雷达波的反射体；当电场方向与纤维轴方向垂直或斜交纤维轴方向时，碳纤维具有一定的稀薄功能的同时，在蜂窝内装的泡沫塑料中添加磁损耗和电损耗吸波剂，如碳粉、铁氧体等，使入射雷达波多次反射，转化为热能而被吸收。这种结构吸波材料可用来制造机身、机翼和机头等。

4、验证异形截面的碳纤维
调控其形状和大小，以制得所需的电阻和表面电阻率。在国内外都开展了这一研究工作。以日本东丽公司研制的异形截面碳纤维为例，所制得的异形截面碳纤维的抗拉强度可达4.43GPa，抗拉模量为245GPa，可用来制造吸波与承载的复合材料构件。

5、混杂吸波结构
增强纤维的电阻率变化很大。碳纤维是一种良导体，玻璃纤维的绝缘体，碳化硅纤维的半导体，根据表面电阻的设计参数，按照一定的比例将碳纤维与玻璃纤维混杂增强或将碳纤维与碳化硅纤维混杂增强，赋予其一定的吸波性能。这类吸波吸波属于电损耗，磁损耗要比电损耗强的多。

碳纤维作为国家战略性新材料，不仅仅是在航天航空领域，其他如坦克装甲材料、海上舰艇、导弹火箭武器等领域都拥有广泛的应用，同时还是一种国防与国民经济建设的关键战略材料，是世界各国发展高新技术、国防尖端技术和改造传统产业的物质基础和技术先导，积极发展碳纤维复合材料相关技术具有非常重要的意义。

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