微波与红外隐身涂层的优化设计和制备

论文摘要

随着科学技术的发展和国防需求的不断提升,军事装备的隐身技术日益受到重视,近些年也取得了高速发展。随着现代先进探测技术的发展,武器装备在单一波段和窄波段的隐身能力已远远不能满足其生存要求。微波探测和红外探测是最主要的两种探测手段,研究微波和红外的兼容隐身有着非常重要的意义。本文主要研究涂层类微波/红外兼容隐身材料,其设计思想是:在微波吸波涂层的表面再涂覆一层透微波的红外隐身涂层,整个涂层的微波吸收性能决定于内层的微波层,而红外隐身性能决定于外层的红外层,从而达到兼容隐身的目的。本文从介质层对电磁波的吸收机理出发,推导出多层吸波涂层对微波的反射率公式。首先研究厚度为1mm的单层吸波涂层对微波的吸收性能与材料的电磁参数的关系,在其基础上,进一步用全貌分析方法和遗传算法研究厚度在1mm以内多层微波吸波涂层的优化设计规律。根据吸波涂层具体应用环境的不同,利用已知电磁参数的吸波材料设计了含玻璃钢板和不含玻璃钢板的两种微波吸波涂层方案,分别得到了厚度在1mm以内、在8~12GHz波段微波衰减达到10dB的较好结果。对实际制备的吸波涂层进行吸波性能测试,将测试结果与优化结果进行比较,变化规律和反射率数值基本一致。从红外隐身原理出发,选用特殊混合形状铝粉作为红外颜料,以改性环氧树脂为粘合剂,进行了红外隐身涂层的制备。通过理论和实验研究发现,当铝粉的质量分数为40%的时候,红外隐身性能很好,其红外发射率可达0.33。当红外涂层的厚度在40μm左右时,整个兼容涂层既有很好的红外隐身性能,又有很好的微波吸波性能。通过以上研究,本文实现了薄层微波隐身涂层的优化设计和制备,并进行了微波涂层与红外涂层的兼容性研究,得到了比较理想的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外微波红外兼容隐身研究现状
• 1.2.1 电磁损耗型吸波涂料
• 1.2.2 红外隐身涂料
• 1.2.3 纳米隐身涂层
• 1.2.4 含多晶铁纤维隐身材料
• 1.2.5 等离子体吸收型隐身涂料
• 1.2.6 导电高聚物
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 微波吸波涂层优化设计
• 2.1 引言
• 2.2 微波吸波材料作用原理
• 2.3 微波吸波涂层的隐身机理
• 2.3.1 波阻抗的概念
• 2.3.2 涂层的反射系数
• 2.3.3 微波吸波涂层的分类
• 2.4 单层微波吸波涂层的理论研究
• 2.4.1 单层电损耗材料的功率反射率
• 2.4.2 单层磁损耗材料的功率反射率
• 2.5 多层微波吸波涂层的优化理论研究
• 2.5.1 二层微波吸波涂层的优化结果
• 2.5.2 三层微波吸波涂层的优化结果
• 2.5.3 四层微波吸波涂层的优化结果
• 2.6 本章小结
• 第3章微波吸波涂层的制备和性能测试
• 3.1 引言
• 3.2 微波吸波涂层的优化设计
• 3.2.1 不含玻璃钢板的微波涂层优化设计
• 3.2.2 含玻璃钢板的微波涂层优化设计
• 3.3 微波吸波涂层的制备及吸波性能测试
• 3.3.1 微波吸波涂层的制备
• 3.3.2 微波吸波性能的测试及结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 红外涂层与微波涂层兼容性研究
• 4.1 引言
• 4.2 红外隐身原理
• 4.3 红外隐身涂层的制备
• 4.3.1 红外隐身涂层颜料的选择
• 4.3.2 红外隐身涂层粘合剂的选择
• 4.3.3 颜料的质量分数对发射率的影响
• 4.4 红外涂层与微波涂层的兼容性研究
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢