本發明專利技術公布了一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構。其梯度多孔氮化硅陶瓷層的氣孔率由最外層和最里層向中間依次遞增，這種梯度結構設計可以有效降低在1-100GHz范圍內電磁波的功率反射率，從而實現寬頻透波性能。其內外蒙皮為致密氮化硅陶瓷層，具有較高的剛度、強度等力學性能。這種梯度結構設計同時可以有效降低透波結構在內外表面溫差為1400攝氏度下的產生的熱應力，從而有效提高透波結構的高溫力學性能。本發明專利技術的對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構的電信性能突出，強度、剛度及高溫力學性能優越。
【技術實現步驟摘要】
一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構
本實專利技術涉及一種能在高達1400攝氏度超高溫環境下服役且在I-IOOGHz范圍內實現寬頻透波的對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構，屬于天線罩結構設計領域。
技術介紹
天線罩是用于保護通訊、遙測、制導、引爆等系統能在各種服役環境下進行正常工作的一種多功能透波結構，在運載火箭、飛船、導彈及返回式衛星等飛行器的天線電系統中得到廣泛的應用。天線罩的透波結構不僅需要在天線工作頻帶內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。隨著毫米波技術的發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構設計成為國內外研究的熱點之一。 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性能提出了更加苛刻的要求。 因此，天線罩需要通過結構優化設計，以獲得寬頻段、多頻段透波功能和所需要的高溫力學性能。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構，它由對稱的梯度多孔氮化硅陶瓷層構成，且氣孔率由最外層和最里層向中間依次遞增。這種結構設計既能夠有效減少電磁波的功率反射率，從而實現結構在I-IOOGHz范圍內的寬頻透波性能。 同時這種多層結構具有較好的剛度和強度性能，同時對稱梯度多孔的結構設計也能夠有效削減結構在高溫環境下產生的熱應力，提高了結構的高溫力學性能。本專利技術的對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構的電信性能突出，強度、剛度及高溫力學性能優越。本專利技術的技術方案如下一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構，它由最外層和最里層的蒙皮層， 以及多層梯度過渡層組成。所述的天線罩結構的總厚度為8. 5mm。所述的蒙皮層和梯度過渡層每層的厚度均相等。所述的最外層和最里層的蒙皮為致密氮化硅陶瓷層。所述的梯度過渡層為多孔氮化硅陶瓷層，其總層數應大于100層，其中間層的氣孔率為81%，其氣孔率的分布由兩邊向中間按照指數為O. 09的方式依次遞增。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點和突出性效果本專利技術所述的一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構，其梯度多孔氮化硅陶瓷層的氣孔率由最外層和最里層向中間依次遞增，這種梯度結構設計可以有效降低在I-IOOGHz范圍內電磁波的功率反射率，從而實現寬頻透波性能。其內外蒙皮為致密氮化硅陶瓷層，具有較高的剛度、強度等力學性能。這種梯度結構設計同時可以有效降低透波結構在內外表面溫差為1400攝氏度下的產生的熱應力，從而有效提高透波結構的高溫力學性能。本專利技術的對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構的電信性能突出，強度、剛度及高溫力學性能優越。附圖說明圖I是本專利技術提供的天線罩結構的示意圖。其中1-蒙皮層；2-梯度過渡層圖2顯示了圖I的天線罩結構的透射率T與頻率f的關系。圖3顯示了圖I的天線罩結構在內外表面溫差為1400攝氏度下的熱應力與應力強度之比σ/oF的分布圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步的說明。圖I為本專利技術提供的一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構的示意圖，它由蒙皮層I和多層梯度過渡層2構成。所述的高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構，可以按如下步驟進行設計(I)選取介電常數為8. O的致密氮化硅陶瓷作為所述的內外表面的蒙皮層I的構成材料，選取介電常數為2. O的多孔氮化硅陶瓷作為所述的梯度過渡層2的中間層的構成材料，其氣孔率為81%。(2)所述的梯度過渡層2的氣孔率由中間向兩邊依次遞減，并且氣孔率按照指數為O. 09的方式遞增。(3)所述的蒙皮層I和梯度過渡層2的各個介電層的厚度均相等。(4)所述的天線罩結構的總厚度應為8. 5mm。(5)所述的梯度過渡層2的層數選為498層(大于100層即可)，從而能夠滿足氣孔率在結構中平滑分布。(6)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在一起，形成如圖I所示的對稱梯度多孔天線罩結構。圖2顯示了圖I的天線罩結構的透射率T與頻率f的關系。從圖中可以看到所述的一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構在I-IOOGHz頻段內基本達到了 O. 7的透射率的性能，滿足了寬頻透波的功能。圖3顯示了圖I的天線罩結構在內外表面溫差為1400攝氏度下的熱應力與應力強度之比σ/0ρ的分布圖。其中σ為熱應力，Qf為應力強度，d為天線罩整體厚度，z/d 為無量綱化的位置坐標，z/d=0為結構的最外表面，z/d=_l為結構的最里表面。從圖中可以看到所述的高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構的熱應力與應力強度之比σ/σ F在整個結構里均在-I. O到I. O之間的范圍，結構能夠滿足高達1400攝氏度超高溫環境下的高溫力學要求。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構，其特征是，所述天線罩結構由最外層和最里層的蒙皮層，以及多于100層的梯度過渡層組成；所述的天線罩結構的總厚度為8.5mm；所述的蒙皮層和梯度過渡層每層的厚度均相等；所述的蒙皮層為致密氮化硅陶瓷層；所述的梯度過渡層為多孔氮化硅陶瓷層，其中間層的氣孔率為81%，其氣孔率的分布由兩邊向中間按照指數為0.09的方式依次遞增。
【技術特征摘要】
1.一種高溫寬頻對稱梯度多孔氮化硅天線罩結構，其特征是，所述天線罩結構由最外層和最里層的蒙皮層，以及多于100層的梯度過渡層組成；所述的天線罩結構的總厚度為8.5mm ;所述的蒙皮層和梯度過渡層每層的厚度均相等；所述的蒙皮層為致密氮化硅陶瓷層；所述的梯度過渡層為多孔氮化硅陶瓷層，其中間層的氣孔率為81%，其氣孔率的分布由兩邊向中間按照指數為O. 09的方式依次遞增。2.如權利要求I所述的天線罩結構，其特征是，選取介電常數為8.O的致密氮化硅陶瓷作為所述的蒙皮層的構成材料。3.如權利要求I所述的天線罩結構，其特征是，選取介電常數為2.O的多孔氮化硅陶瓷作...
【專利技術屬性】
技術研發人員：裴永茂，周立成，方岱寧，
申請(專利權)人：北京大學，
類型：發明
國別省市：
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