频率选择性表面复合结构制造技术

本发明专利技术的名称是频率选择性表面复合结构。频率选择性复合结构100包括层压板102和频率选择性滤波器104，该频率选择性滤波器104包括耦连至层压板102的外部表面120并以频率选择性表面图案112排布的多个频率选择性表面元件114，其中频率选择性表面元件114中的每一个包括纳米材料复合材料126。

【技术实现步骤摘要】
频率选择性表面复合结构
本公开内容一般涉及复合材料，且更具体地涉及具有整体频率选择性表面滤波器和多功能层的复合结构。
技术介绍
封闭或嵌入在移动结构——诸如飞行器——内的天线受到众多系统要求，其包括雷击减轻、带通滤波和电磁干扰屏蔽。对这些要求的实例解决方案包括使用频率选择性表面和雷电分流条(lightningdiverterstrip)，其布置在结构的外表面上，例如形成天线罩或其他结构或非结构零件。通常，将频率选择性表面和雷电分流条结合至封闭结构的外表面作为附饰物，其易于通过附饰物从封闭结构的表面脱层或环境暴露而损坏或剥离(dis-bonding)。进一步，任何电磁干扰屏蔽受限于频率选择性表面和雷电分流条的构成材料的屏蔽效力。因此，本领域技术人员继续在封闭的天线系统和具有嵌入的天线系统的封闭结构领域内的研究和开发工作。
技术实现思路
在一个实施方式中，公开的频率选择性复合结构包括层压板和频率选择性滤波器，该频率选择性滤波器包括耦连至层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料。在另一实施方式中，公开的天线系统包括：频率选择性复合结构，该频率选择性复合结构包括层压板和频率选择性滤波器，该频率选择性滤波器包括耦连至层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料；和在频率选择性滤波器后面放置的RF天线。在仍另一实施方式中，公开的用于制造频率选择性表面复合结构的方法可以包括以下步骤：(1)提供层压板，(2)提供频率选择性表面滤波器，该频率选择性表面滤波器包括耦连至层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料，和(3)将频率选择性表面滤波器连接至层压板。根据下面的具体实施方式、附图和所附权利要求，公开的装置和方法的其他实施方式将变得清楚。附图说明图1是公开的频率选择性表面复合结构的一个实施方式的示意性俯视平面图；图2是图1的公开的频率选择性表面复合结构的截面示意性侧视图；图3是公开的纳米材料复合材料的一个实施方式的截面示意性部分侧视图；图4是图3的公开的纳米材料复合材料的示意性方框图；图5是图4的纳米材料复合材料的纳米材料结构的一个实施方式的示意性方框图；图6是图4的纳米材料复合材料的纳米材料结构的另一实施方式的示意性方框图；图7是图4的纳米材料复合材料的纳米材料结构的另一实施方式的示意性方框图；图8是图4的纳米材料复合材料的载体(carrier)的一个实施方式的示意性方框图；图9是图4的纳米材料复合材料的载体的另一实施方式的示意性方框图；图10是图8的载体的金属涂层的一个实施方式的示意性方框图；图11是公开的频率选择性表面复合结构的另一实施方式的截面示意性部分侧视图；图12是公开的频率选择性表面复合结构的另一实施方式的截面示意性部分侧视图；图13是公开的用于制造纳米材料复合材料片的系统的一个实施方式的示意性图解；图14是公开的天线系统的一个实施方式的示意性图解；图15是图解用于制造频率选择性表面复合结构的公开的方法的一个实施方式的流程图；图16是飞行器生产和使用方法的方框图；和图17是飞行器的示意性图解。具体实施方式下面的具体实施方式涉及图解由本公开内容描述的具体实施方式和/或实例的附图。具有不同结构和操作的其他实施方式和/或实例不背离本公开内容的范围。在不同的附图中，同一参考标记可以指同一特征、元件或零件。在下面提供根据本公开内容的主题的说明性、非详尽的实施方式，这些实施方式可以但非必须要求保护。本公开内容认识到并考虑了设计和制造具有更大百分比的复合材料的航空航天运载体——诸如飞行器。例如，复合材料可以用于构造航空航天应用中各种主结构和次要结构，诸如形成飞行器的机体和/或外部蒙皮(如，机身、机翼、安定面等)的复合板。本公开内容还认识到并考虑了在具有复合零件——诸如蒙皮板——的航空航天运载体中，应用额外的材料用于雷击保护和/或屏蔽相关的航空电子设备和电子设备不受外部电磁干扰(EMI)可以是期望的。本公开内容还认识到并考虑了大多数现代航空航天运载体利用天线系统发射和/或接收射频(RF)通信。天线的具体类型和/或天线的位置必须考虑各种因素，诸如环境暴露(如，气流、积冰、雷击易感性等)、结构和覆盖范围要求(如，机体遮蔽、离地距离(groundclearance)、天线群集(antennacrowding)等)和/或空气动力学影响(如，重量、风阻等)。本文中描述的是频率选择性表面(FSS)复合结构100。公开的FSS复合结构100包括由纳米材料复合材料126形成的FSS滤波器104，其提供对指定的操作频率的整体带通滤波、增强的耐久性和损坏保护、宽带电磁干扰屏蔽效力和雷击保护。图1是FSS复合结构100的一个实施方式的示意性俯视平面图。图2是图1中所示FSS复合结构100的截面示意性侧视图。在图解的实施方式中，FSS复合结构100包括层压板102和FSS滤波器104。作为一个实例，层压板102包括板外部表面120并且FSS滤波器104耦连至板外部表面120。FSS滤波器104包括以FSS图案112排布的多个FSS元件114。多个FSS元件114(如，多个FSS元件114中的每一个)耦连至层压板102，例如，至板外部表面120。FSS滤波器104允许一个或多个操作频率的电磁辐射(如，电磁波)穿过FSS滤波器104并反射或吸收具有一个或多个其他操作频率的电磁辐射。因此，FSS滤波器104限定了射频(RF)窗口110。RF窗口110由FSS元件114的FSS图案112形成。RF窗口110配置为对一个或多个选择的或预定的频率或波长下的电磁辐射(如，第一电磁辐射204a)(图14)是电磁透明的和对一个或多个其他选择的或预定的频率或波长下的电磁辐射(如，第二电磁辐射204b)(图14)是电磁不透明的。如在文中将更详细描述的，在一个实例中，由FSS滤波器104(如，FSS元件114的FSS图案112)形成的RF窗口110配置为不干扰由RF天线202(图14)发射和/或接收的RF信号(例如无线电波)。在FSS复合结构100的示例性实施方式中，RF窗口110由电磁透明的FSS图案112限定。FSS图案112包括多个电磁透明的FSS元件114(如，由其形成)。如图1中所图解的，FSS元件114可以延伸RF窗口110的长度L和宽度W。在实例配置中，限定FSS图案112的FSS元件114彼此相等地间隔开。在另一实例配置中，限定FSS图案112的FSS元件114彼此不等地间隔开。在另一实例配置中，限定FSS图案112的FSS元件114彼此沿至少一个轴同轴对齐。在仍另一实例配置中，限定FSS图案112的FSS元件114沿至少一个轴偏移(如，交错的)。如上面所提到的，FSS滤波器104的频率选择性带通性质的设计可以要求FSS元件114之间的相等或不等间隔调整、FSS元件114的同轴对齐、FSS元件114的偏移(如，交错的)对齐和几何形状的选择，并且可以取决于选择的材料的组合。可以基于期望的系统性质，预选实施分布式电导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率选择性表面复合结构100，其包括：层压板102；和频率选择性表面滤波器104，其包括耦连至所述层压板102的外部表面120并以频率选择性表面图案112排布的多个频率选择性表面元件114，其中所述频率选择性表面元件114中的每一个包括纳米材料复合材料126。

【技术特征摘要】
2016.06.02 US 15/171,5611.一种频率选择性表面复合结构100，其包括：层压板102；和频率选择性表面滤波器104，其包括耦连至所述层压板102的外部表面120并以频率选择性表面图案112排布的多个频率选择性表面元件114，其中所述频率选择性表面元件114中的每一个包括纳米材料复合材料126。2.根据权利要求1所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述纳米材料复合材料126包括：载体128；和结合至所述载体128的纳米材料结构130，所述纳米材料结构130包括在所述载体128的表面上沉积的导电性纳米材料132的网络。3.根据权利要求2所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述纳米材料132为碳纳米管136。4.根据权利要求2所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述载体128包括织造或非织造碳纤维材料174之一。5.根据权利要求2所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述载体128进一步包括金属涂层170。6.根据权利要求2所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述载体128进一步包括镍涂层。7.根据权利要求1所述的频率选择性表面复合结构100，进一步包括耦连至所述层压板102的所述外部表面120并包围所述频率选择性表面滤波器104的多功能层116，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·乌尔西亚，D·J·布雷利，R·O·拉文，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US