02.28 航空科普:飛機雷達的“防護鏡”——雷達罩


航空科普:飛機雷達的“防護鏡”——雷達罩

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雷達罩是飛機的重要部件, 自從美國西方電氣公司生產的S波段雷達罩裝於B- 18A 飛機上以來,所有安裝雷達的飛機上都使用雷達罩, 一般位於飛機頭部或背部。如戰鬥機機頭的錐形雷達罩、預警機背駝的轉盤式雷達罩、運輸機的半球形雷達罩和民機機頭的“ 鼻” 形雷達罩。


航空科普:飛機雷達的“防護鏡”——雷達罩


如果把雷達比作飛機的眼睛,那麼雷達罩就是保護飛機“眼睛”的安全防護鏡。雷達罩的主要功能是在基本不影響雷達探測性能的前提下,保護罩內的雷達系統不受任何形式的損傷和破壞。同時作為飛機外形的組成部分,還起著維持整機氣動外形的作用。雷達罩主要包括複合材料殼體、防雷擊系統、防靜電及雨蝕系統等。


航空科普:飛機雷達的“防護鏡”——雷達罩

複合材料殼體


複合材料殼體關係到雷達罩的電性能、結構性能和製造變形等,隨著各種高性能雷達的應用,現代民機對雷達罩殼體在飛機起降和空中飛行過程中不同的工作環境,具有的力學性能、耐熱性能、耐環境性能、電磁性能和機械性能等要求也在不斷地提高。在影響雷達罩性能的相關因素中,材料的影響比較大。

雷達罩殼體所使用的材料主要包括樹脂基體、增強材料和夾芯等防靜電、防腐蝕、防雷擊材料。製造雷達罩的基體材料主要是改性環氧樹脂,經驗表明,改性環氧樹脂基體具有良好的力學性能、介電性能、耐熱性能。目前雷達罩殼體夾層結構主要有泡沫夾層結構和蜂窩夾層結構。相比而言,泡沫的力學性能是各向同性,而蜂窩是各向異性。在複雜的受力狀態下,泡沫夾層結構比蜂窩夾層結構更能滿足結構和強度要求。另外,在使用過程中,因為泡沫是閉孔結構,水和水汽不能進入夾芯內部,和開孔的蜂窩結構相比,具有較低的吸水率,少了維護檢查的成本,全壽命成本更加經濟。我國大型客機C919雷達罩就採用了國際領先的泡沫夾層結構。


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防雷擊系統


複合材料殼體不導電,不能承受雷電所產生的高應力,容易引起雷電進入結構內部。因此,在雷達罩表面上有一圈呈輻射狀突出的金屬條,它與機體之間有良好的電搭接,提供雷電附著點,使雷擊電流能通過分流條迅速傳到金屬機身,釋放能量,達到保護雷達罩體的作用,這就是防雷擊分流條。分流條不是隨便放置的,安裝長度在順航向上必須超過雷達掃描包絡面的最前端,其相互之間的間距是要經過一定的理論計算得出。C919飛機雷達罩採用的就是鋁質防雷擊分流條,它對電磁波的反射小,對雷達罩的透波性能影響不大,是有效合適的雷達罩抗雷擊分流條。


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防靜電及雨蝕系統


長期受到高速氣流及大氣電離層的影響, 會使雷達罩表面易產生靜電, 當靜電聚集到一定程度會引發放電,對電子設備產生干擾, 影響電波傳輸。再加上風沙雨雪的浸蝕,雷達罩結構性能和電性能下降,因此在雷達罩外表面應噴上有底層、耐雨蝕塗層和抗靜電塗層3層防護塗層,其中,底層應與罩體材料有極好的附著力,抗雨蝕塗層應有很好的彈性,可以起到抗沖蝕的作用;抗靜電塗層應有一定的導電能力,可以避免天線罩體上靜電的積累,從而實現對雷達罩的綜合防護。

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