專利名稱：一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)的制作方法
一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
本實發(fā)明涉及一種能在高達1400攝氏度超高溫環(huán)境下服役且在DC-100GHZ范圍內(nèi)實現(xiàn)寬頻透波的梯度多孔氮化硅結(jié)構(gòu)，屬于天線罩結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天線罩是用于保護通訊、遙測、制導(dǎo)、引爆等系統(tǒng)能在各種服役環(huán)境下進行正常工作的一種多功能透波結(jié)構(gòu)，在運載火箭、飛船、導(dǎo)彈及返回式衛(wèi)星等飛行器的天線電系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。天線罩的透波結(jié)構(gòu)不僅需要在天線工作頻帶內(nèi)具有高效的透波性能，同時需要具有承載、抗沖擊、隔熱和抗雨蝕等功能。隨著毫米波技術(shù)的發(fā)展和抗電子干擾要求的提高，寬頻帶、多頻帶甚至超寬頻的天線罩材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計成為國內(nèi)外研究的熱點之一。 同時，隨著飛行器的飛行速度越來越高，對天線罩的高溫力學(xué)性能提出了更加苛刻的要求。 因此，天線罩需要通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以獲得寬頻段、多頻段透波功能和所需要的高溫力學(xué)性能。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)，它由梯度多孔陶瓷層構(gòu)成，這種梯度過渡設(shè)計既能夠有效減少電磁波的功率反射率，從而實現(xiàn)寬頻透波性能，同時也能夠有效削減結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下產(chǎn)生的熱應(yīng)力，提高了結(jié)構(gòu)的高溫力學(xué)性能。本發(fā)明的梯度多孔天線罩結(jié)構(gòu)電信性能突出，高溫力學(xué)性能優(yōu)越。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)，其特征是，它由一個蒙皮層、七層梯度過渡層和一個芯層組成。所述的蒙皮層為致密氮化硅陶瓷層，其厚度為O. 15mm ;所述的芯層為多孔氮化硅陶瓷層，其氣孔率最高，為48. 6%，且厚度為2. 29mm ;所述的七層梯度過渡層為多孔氮化硅陶瓷層，其氣孔率由最外層向最里層按照指數(shù)為0.5的方式依次遞增，且每層的厚度相等，為O. 83mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和突出性效果本發(fā)明所述的梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)，其梯度多孔陶瓷層的孔隙率由最外層向最里層依次遞增，這種梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效降低在DC-lOOGHz范圍內(nèi)電磁波的功率反射率，從而實現(xiàn)寬頻透波性能。同時，這種梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效降低透波結(jié)構(gòu)在內(nèi)外表面溫差為1400攝氏度下產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而有效提高天線罩結(jié)構(gòu)的高溫力學(xué)性能。本發(fā)明的梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)的電信性能突出，高溫力學(xué)性能優(yōu)越。


圖I是本發(fā)明提供的高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)的示意圖。
I-蒙皮層；2_梯度過渡層；3_芯層
圖2顯示了圖I的天線罩結(jié)構(gòu)的透射率T與頻率f的關(guān)系。
圖3顯示了圖I的天線罩結(jié)構(gòu)在內(nèi)外表面溫差為1400攝氏度下的熱應(yīng)力與應(yīng)力強度之比σ/oF的分布圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
圖I為本發(fā)明提供的一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)的示意圖，它由蒙皮層I、七層梯度過渡層2和芯層3構(gòu)成。
所述的高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)，可以按如下步驟進行設(shè)計
(I)選取介電常數(shù)為5. 6的致密氮化硅陶瓷作為所述的蒙皮層I的構(gòu)成材料，其厚度取為O. 15mm。
(2)所述的七層梯度過渡層2由多孔氮化硅陶瓷構(gòu)成，其氣孔率由外向里按照指數(shù)為O. 5的方式依次遞增，且每層的厚度均為O. 83mm。
(3)所述的芯層3由多孔氮化硅陶瓷構(gòu)成，其氣孔率選為48.6%，其厚度選為2.29mm。
(4)所述的多孔氮化硅陶瓷層可用熱壓法并且通過添加適量的成孔劑燒制而成。 各層之間可用粘接劑粘結(jié)在一起，形成如圖I所示的九層結(jié)構(gòu)。
圖2顯示了圖I的天線罩結(jié)構(gòu)的透射率T與頻率f的關(guān)系。從圖中可以看到所述的一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)在DC-lOOGHz頻段內(nèi)具有高于O. 7的透射率的性能，且在絕大部分頻段內(nèi)透射率能達到O. 75的水平。
圖3顯示了圖I的天線罩結(jié)構(gòu)在內(nèi)外表面溫差為1400攝氏度下的熱應(yīng)力與應(yīng)力強度之比o/oF的分布圖。其中O為熱應(yīng)力，Of為應(yīng)力強度，Z=Omm為結(jié)構(gòu)的蒙皮層上表面，z=-8. 25m為結(jié)構(gòu)的芯層的下表面。從圖中可以看到所述的一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力與應(yīng)力強度之比σ/oF在整個結(jié)構(gòu)里均在-I. O到I. O之間的范圍，結(jié)構(gòu)能夠滿足聞達1400攝氏度超聞溫環(huán)境下的聞溫力學(xué)要求。
權(quán)利要求
1.一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)，其特征是，所述天線罩結(jié)構(gòu)由一個蒙皮層、七層梯度過渡層和一個芯層組成；所述的蒙皮層為致密氮化硅陶瓷層，其厚度為O.15mm ;所述的芯層為多孔氮化硅陶瓷層，其氣孔率最高，為48. 6%，且厚度為2. 29mm ;所述的七層梯度過渡層為多孔氮化硅陶瓷層，其氣孔率由最外層向最里層按照指數(shù)為O. 5的方式依次遞增，且每層的厚度相等，為O. 83mm。
2.如權(quán)利要求I所述的天線罩結(jié)構(gòu)，其特征是，選取介電常數(shù)為5.6的致密氮化硅陶瓷作為所述的蒙皮層的構(gòu)成材料。
3.如權(quán)利要求I所述的天線罩結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的多孔氮化硅陶瓷層用熱壓法并且通過添加適量的成孔劑燒制而成。
4.如權(quán)利要求I所述的天線罩結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的蒙皮層和七層梯度過渡層各層之間用粘接劑粘結(jié)在一起。
5.如權(quán)利要求I所述的天線罩結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的天線罩結(jié)構(gòu)在DC-lOOGHz頻段內(nèi)具有高于O. 7的透射率的性能。
6.如權(quán)利要求I所述的天線罩結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的天線罩結(jié)構(gòu)在內(nèi)外表面溫差為 1400攝氏度下的熱應(yīng)力與應(yīng)力強度之比在-I. O到I. O之間。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種高溫寬頻梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)。該天線罩結(jié)構(gòu)由梯度多孔陶瓷層構(gòu)成，其梯度多孔陶瓷層的孔隙率由最外層向最里層依次遞增，這種梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效降低在DC-100GHz范圍內(nèi)電磁波的功率反射率，從而實現(xiàn)寬頻透波性能。同時，這種梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效降低透波結(jié)構(gòu)在內(nèi)外表面溫差為1400攝氏度下產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而有效提高天線罩結(jié)構(gòu)的高溫力學(xué)性能。本發(fā)明的梯度多孔氮化硅天線罩結(jié)構(gòu)的電信性能突出，高溫力學(xué)性能優(yōu)越。
文檔編號H01Q1/42GK102916251SQ20121044746
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者裴永茂, 周立成, 方岱寧 申請人:北京大學(xué)