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毫米波天线罩制造材料发展概况
现代雷达技术已由早期探测?火控?气象和导航功能，进一步发展出电子侦察?敌我识别?电子干扰和精确制导等功能。天线罩工作频率也由单频发展为宽频，直至多波段全频带。
毫米波一般是指电磁波谱中频率为30~300GHz这一部分，对应波长为1~10mm。毫米波天线罩与传统的分米波?厘米波天线罩相比，在结构?材料?性能及工艺技术等各方面都提出了更高的要求。尤其在透波性和强度等方面，随着毫米波技术的发展，传统的(如陶瓷?微晶玻璃等)天线罩材料，由于其固有的一些弱点，已满足不了毫米波天线罩在高透波特性和强度等方面的要求。
迄今为止，天线罩材料已有50年的历史，其发展历程为:纤维增强塑料→氧化铝陶瓷→微晶体玻璃→石英陶瓷→先进复合材料。最早开发研究的天线罩材料为陶瓷材料，这种材料具有耐高温，介电性能好及强度高的优点；但其质脆，耐热冲击性能差，并且成型工艺复杂。
目前，国内透波复合材料使用的增强纤维仍以E玻璃纤维和S玻璃纤维为主。这2种玻璃纤维是优良的绝缘材料，高低频下都具有良好的介电性，微波透过性良好，同时具有优良的耐腐蚀性和热性能；但其抗冲击能力较差的特征，造成天线罩在战场环境中极易被破坏，无法有效保护天线系统，系统生存能力低。
芳纶纤维为增强纤维的复合材料，其具有优异的力学性能?电绝缘性能?透波性能及优良的尺寸稳定性，特别是具有低的线胀系数(纤维轴向略呈负值)，使其在雷达天线领域中有着较好的应用前景。
芳纶材料防护性研究
E玻璃纤维为常用的玻璃纤维，其强度高，延伸率大，成本较低，弹性模量较低。以往天线罩最通用的增强纤维以E玻璃纤维为主。芳纶纤维具有高强度?高模量?耐高温和耐化学腐蚀等优异性能。
芳纶Ⅲ纤维是国内近年来研制成功的一种三元共聚芳纶纤维，为国内近年来开发出来的性能最为优异的芳纶纤维，其力学性能优于芳纶纤维中最具代表性的Kevlar49。石英玻璃纤维为低介电常数玻璃纤维，其强度和模量较低，而且生产工艺性较差，生产成本高，因此应用较少。
各类纤维性能对照表见表1。由表1可知，3种纤维中芳纶Ⅲ的力学性能最好，同时密度最低。
抗侵彻贯穿性能
抗侵彻贯穿试验结果显示:1)石英玻璃纤维和E玻璃纤维复合材料板被贯穿后的喷射飞溅物明显多于芳纶纤维复合材料板；2)相对于石英和E玻璃纤维复合材料板，芳纶复合材料板的贯穿V50值有明显提高。具体试验数值见表2。
由表2可以看出，在各纤维品种中，芳纶纤维复合材料板的防护能力最强，大大优于E玻璃纤维板，石英复合材料板次之，E玻璃纤维最差。芳纶纤维复合材料板贯穿V50数值是石英板的1.6倍，是E玻璃纤维板的1.8倍。
石英玻璃纤维和E玻璃纤维复合材料板被贯穿后的喷射飞溅物明显多于芳纶纤维复合材料板，说明芳纶纤维抗冲击能力更强?比刚度和比强度更高，在受到高速弹丸冲击时不易发生碎裂现象。
可以预见，毫米波天线罩使用芳纶纤维复合材料后，其防护性必将大大增强。天线罩厚度越厚，其防护能力越强。但作为天线罩，其电性能(如透波率)要作为首要考虑满足的设计要素，随着天线罩厚度的增加，其电性能必将逐渐下降，直至不能满足使用要求。如何既完美满足实战的防护要求，又满足天线罩的电性能要求，是天线罩设计的难点之一，在天线罩设计中，应依据试验数据及实战情况综合考虑。
芳纶材料电性能
天线罩材料应满足介电性能?力学性能?三防寿命?工艺性能和质量等要求。材料的介电性能指标主要有介电常数和损耗角正切，其直接影响天线罩的电性能，是选择材料的主要依据。其中，损耗角正切越大，电磁波能量在穿透天线罩过程中转化为热量而损耗的能量就越多；介电常数越大，电磁波在空气与天线罩壁分界面上的反射就越大，这将增加镜象波瓣电平并降低传输效率。因此要求天线罩材料的损耗角正切低至接近于0，介电常数尽可能低，以达到最大传输和最小反射的目的。低介电常数的材料还能给天线罩带来宽频带响应。
芳纶纤维与各类纤维复合材料在测试频率为9.375GHz时的电性能数据见表3。由表3可以看出，芳纶纤维复合材料电性能明显优于E玻璃纤维复合材料。与石英玻璃纤维复合材料相比，芳纶纤维复合材料的介电常数低，损耗角正切值高。
电性能试验数据见表4。排除电性能试验的测试误差及加工精度方面的误差，由表4可以看出，各纤维品种中，芳纶纤维复合材料板的电性能指标与石英玻璃纤维相当，插入损耗值小，透波能力强；E玻璃纤维复合材料电性能指标最差。
芳纶材料生产性研究
毫米波的特点决定了毫米波天线罩的制造与普通天线罩不同，具有特点如下:1)天线罩结构壁薄，其材料结构强度和刚性要求高；2)罩体均匀性好，加工要求严格；3)天线罩热?电和结构强度等综合性能要求苛刻，材料选择?制作和罩体成型加工困难；4)天线罩壁厚容差小，罩体加工精度高；5)制造成本高。
针对上述特点，芳纶纤维的特点主要表现在以下方面:1)芳纶纤维介电常数低，能给天线罩带来宽频带响应，使得天线罩可以放宽罩壁厚度公差，从而降低制造成本；2)芳纶纤维力学性能指标更好，相同的壁厚，结构强度和刚度更好，透波能力更强；3)芳纶与树脂亲和性差，更易吸潮，长期使用影响电性能。
由于芳纶Ⅲ纤维为刚刚实现产业化的新型高性能纤维，目前制造加工成本高，价格较高，在大批量生产时应考虑成本增加问题。
综上可以看出，由于芳纶纤维复合材料具有多项优点，用芳纶纤维复合材料制作的天线罩防护性能有了质的飞跃，同时适合大规模生产。
