Патент на изобретение №2369947
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн (ЭМВ) и может быть использовано для уменьшения изрезанности или улучшения формы диаграмм направленности (ДН) антенн в антенных устройствах, состоящих из одной или нескольких антенн, размещенных в непосредственной близости с металлической или диэлектрической поверхностью сложной геометрической формы, а также для снижения радиолокационной видимости антенной системы, например, самолетного применения. Сущность изобретения заключается в том, что в составе на основе диэлектрика, состоящего из карбонильного железа и полимерного связующего, в качестве полимерного связующего использован эпоксидный эластомер с отвердителем при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: эпоксидный эластомер – 100, отвердитель – 8, карбонильное железо – 200-600. Данное радиопоглощающее покрытие обладает высокой адгезионной и механической прочностью и удобно для нанесения непосредственно на изделие. При этом радиопоглощающее покрытие является однослойным, а его толщина определяется из условия минимальной изрезанности диаграммы направленности антенны и в требуемом диапазоне частот и поляризаций составляет 0,18
Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн (ЭМВ) и может быть использовано для уменьшения изрезанности (улучшения формы) диаграмм направленности (ДН) антенн в антенных устройствах, состоящих из одной или нескольких антенн, размещенных в непосредственной близости с металлической или диэлектрической поверхностями сложной геометрической формы, а также для снижения радиолокационной видимости антенной системы, например, самолетного применения. Слабонаправленные антенны на основе, например, круглого волновода часто дополняются небольшими рупорами или диэлектрическими линзами с тем, чтобы получить монотонные осесимметричные диаграммы направленности, которые могут быть использованы для амплитудной пеленгации. В этом случае создание требуемых диаграмм направленности осуществляется за счет определенного формирования электромагнитного поля в передней полусфере антенны. Данные антенны имеют расширяющуюся к раскрыву конструктивную внешнюю форму, которая затрудняет размещение таких антенн в передней части крыла самолета. Возможен другой вариант конструкции слабонаправленной антенны на основе круглого волновода. В нем используется антенный рассеятель, находящийся в задней полусфере антенны, при этом конструкция рассеятеля сужается к раскрыву антенны, что позволяет удобно размещать их в крыле самолета. Применение такого рассеятеля имеет еще одно преимущество – позволяет избавиться от влияния конструкций, находящихся в области размещения, например обтекателя, других элементов крыла. Однако такой рассеятель не всегда обеспечивает минимальную изрезанность диаграммы направленности антенны. С этой целью на внешнюю поверхность рассеятеля наносится слой радиопоглощающего покрытия определенной толщины и состава, к которому предъявляются жесткие требования по обеспечению: 1) минимальной изрезанности диаграммы направленности антенн (не более 0,3-0,4 дБ) в заданном диапазоне частот и поляризаций; 2) высокой адгезионной и механической прочности радиопоглощающего покрытия; 3) минимальной толщины и массы; 4) технологичности изготовления. Из поглощающих материалов, поставляемых в готовом виде, известны однослойные магнитодиэлектрические пластины, например, марки ПМ-3,2 (ТУ 2531-002-10492330-2000), имеющие удовлетворительную механическую прочность. Приклейка пластин на отражающую электромагнитные волны поверхность производится клеями на полиуретановой, эпоксидной и каучуковой основах. Недостатками материала являются разброс по толщине пластин, поставляемых в готовом виде от 1,83 до 2,03 мм (фактические данные по анализу готовой продукции), и потери материала вследствие механической обработки пластин, а также большая трудоемкость изготовления изделий, имеющих различную кривизну поверхности. Наиболее близким по технической сущности является радиопоглощающее покрытие (патент РФ Известный радиопоглощающий материал пригоден для нанесения на поверхности различной геометрии, однако имеет большую трудоемкость изготовления и неудовлетворительную механическую прочность. Таким образом, цель изобретения заключается в разработке прочного однослойного радиопоглощающего покрытия для антенн, обеспечивающего минимальную изрезанность диаграммы направленности антенны в заданном диапазоне частот наряду с технологичностью его изготовления. Для достижения поставленной цели в составе на основе магнитодиэлектрика, состоящего из карбонильного железа и полимерного связующего, в качестве полимерного связующего использован эпоксидный эластомер с отвердителем при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Данное радиопоглощающее покрытие для антенн обладает высокой адгезионной и механической прочностью и удобно для нанесения непосредственно на изделие. При этом оно является однослойным, а его толщина определяется из условия минимальной изрезанности диграммы направленности антенны в требуемом диапазоне частот и поляризаций и составляет 0,18 Влияние рассеятеля на диаграмму направленности антенны и положительное воздействие нового радиопоглощающего покрытия по сравнению с ПМ-3,2 показано на фиг.1 и фиг.2. Сравнительные характеристики физико-механических свойств исследованных радиопоглощающих материалов приведены в таблице.
Как видно из данных, приведенных в таблице, предлагаемое однослойное радиопоглощающее покрытие для антенн имеет наибольшую прочность и приемлемые радиотехнические характеристики. Состав готовят следующим образом. Карбонильное железо просеивают через капроновое сито и сушат при температуре (120±10)°С в течение 1-2 ч в сушильном шкафу. В эпоксидный эластомер вводятся отмеренные количества отвердителя и карбонильного железа, после чего смесь тщательно перемешивается. Полученную смесь наносят непосредственно на изделие, затем помещают в специальную форму, обеспечивающую определенную толщину покрытия. Форма закрывается и выдерживается при нормальной температуре (25±10)°С в течение 24 ч. После извлечения из формы изделия до испытаний выдерживаются в нормальных условиях не менее 24 ч. Для проверки радиотехнических характеристик были изготовлены: состав 1 и состав 2 собственных рецептур с полимерным связующим, эпоксидным эластомером с отвердителем, с различным содержанием карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Для экспериментальной проверки радиотехнических характеристик были изготовлены образцы (составы 1, 2) радиопоглощающего покрытия для антенн разной толщины: 0,08 Выбор лучшего варианта образца проводился сравнением диаграмм направленности антенны по минимальности их искажений. Диаграммы направленности измерялись при вертикальной (ВП) и горизонтальной (ГП) поляризациях падающего поля для трех частот диапазона. Установлено, что минимальную изрезанность К=0,1 – 0,3 дБ диаграммы направленности антенны обеспечивают образцы толщиной 0,18 С уменьшением толщины образцов изрезанность заметно увеличивается особенно при горизонтальной поляризации на верхней частоте (fв) диапазона примерно на 1 дБ. Сравнение минимальной изрезанности диаграммы направленности антенны с образцами нового радиопоглощающего покрытия и радиопоглощающего покрытия ПМ-3,2 показали, что РПП ПМ-3,2 увеличивает минимальную изрезанность диаграммы направленности на 0,1÷0,47 дБ, при этом ее максимальная величина составляет 0,59 дБ. Кроме того, во всем диапазоне частот возрастает поляризационный разбег ширины диаграммы направленности и на верхних частотах нарушается монотонность в пределах главного лепестка (см. фиг.2). Далее были проведены следующие типовые испытания антенн: 1. Проверка радиотехнических характеристик антенн в нормальных условиях на соответствие ТУ на изделие. 2. Испытание на воздействие циклического изменения температур при температуре – 60°С – 2 ч, +85°С – 2 ч, всего 10 циклов. 3. Испытание на устойчивость при воздействии случайной вибрации на диапазоне частот 5 – 2000 Гц со средним значением суммарного ускорения 12,5 g. 4. Испытание на вибропрочность и виброустойчивость в диапазоне частот 5 – 2000 Гц с продолжительностью испытаний по 3 мин (вибропрочность) и по 9 ч (виброустойчивость) оси x, y, z. 5. Испытание на воздействие повышенной влажности 96 – 100% при температуре +35-55°С в течение 10 суток. 6. Испытание на воздействие повышенной температуры +85°С – 2 ч, +120°С – 3 мин. 7. Испытание на воздействие пониженной температуры – 60°С – 2 ч. После каждого вида испытаний производилась проверка радиотехнических характеристик антенн. Как видно из приведенных результатов испытаний, предполагаемое изобретение позволило обеспечить работоспособность антенн в заданных условиях эксплуатации, а также технологичность и идентичность изготовления, что подтверждено эксплуатационной стабильностью антенн. Таким образом, как это подтверждается результатами экспериментов и испытаний, была решена поставленная задача и достигнут требуемый технический результат изобретения, а именно получено прочное однослойное радиологлощающее покрытие для антенн наряду с технологичностью изготовления.
Формула изобретения
1. Радиопоглощающее покрытие для антенн, содержащее карбонильное железо и полимерное связующее, отличающееся тем, что выполнено однослойным, а в качестве полимерного связующего использован эпоксидный эластомер с отвердителем при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
2. Радиопоглощающее покрытие для антенн по п.1, отличающееся тем, что его толщина определяется минимальной изрезанностью диаграммы направленности антенны в диапазоне частот от fн до fв и составляет не более 0,18
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, ср. При этом изрезанность диаграммы направленности антенны не превышает 0,1-0,3 дБ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
2155420), относящееся к поглотителям электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. Материал может быть использован для уменьшения радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигураций. Радиопоглощающий материал, который используется в этом радиопоглощающем покрытии, включает в себя в качестве полимерного связующего синтетический клей «Элатон» на основе латекса и в качестве магнитного наполнителя – порошкообразный феррит или карбонильное железо при соотношении компонентов, мас.%: синтетический клей «Элатон» на основе латекса 80-20, порошкообразный феррит или карбонильное железо 20-80. Радиопоглощающее покрытие выполняется в виде слоев радиопоглощающего материала, первый из которых нанесен на отражающую электромагнитные волны поверхность, а остальные нанесены последовательно один на другой, при этом количество слоев радиопоглощающего материала определяется требуемой величиной коэффициента поглощения покрытия. Указанное радиопоглощающее покрытие имеет высокую адгезию к алюминиевым и стальным сплавам, что обуславливает получение с его помощью тонкопленочного (толщиной 1
2 мм) покрытия.
