一种隐身与电加热一体化复合结构制造技术

本发明专利技术属于电子功能材料技术领域，具体涉及一种隐身与电加热一体化复合结构，包括自下而上依次设置的导电反射层、绝缘层、电阻丝和透波介质穿刺复合层、表面透波层；电阻丝和透波介质穿刺复合层为编码结构单元I和编码结构单元II交错排列构成的M

【技术实现步骤摘要】
一种隐身与电加热一体化复合结构


[0001]本专利技术属于电子功能材料
，具体涉及一种隐身与电加热一体化复合结构。

技术介绍

[0002]目前，雷达隐身材料已获得了广泛的应用，对提升装备战场生存能力起到了至关重要的作用。其中，利用人工结构单元的可设计性及其频率选择特性可获得性能优异的隐身材料，例如专利CN201110052236.6、CN201610837738.2、CN201610330732.6、CN201610479707.4、CN201310078127.0、CN111585041A等分别公开了几种基于人工电磁材料设计的隐身材料。
[0003]对于装备的某些特殊部位，例如飞机机翼等部位，由于结冰问题会导致飞机的安全稳定性，同时也是需要进行隐身处理的部位。因此，在保证飞机隐身性能的同时实现防/除冰功能具有很强的现实应用价值。利用电加热可以进行除冰，但是电加热和隐身性能往往相互制约，原因在于：目前的隐身设计的基本原理主要有两种：吸波和散射。由于结构要实现电加热功能所以要采用导体进行电路设计后通电加热，连续的导体会对入射电磁波形成强反射从而使结构丧失吸波性能。因此如何使二者兼容成了研究重点问题。

技术实现思路

[0004]为了解决隐身与电加热功能难以兼容的问题，本专利技术提供了一种隐身与电加热一体化复合结构，该结构由导电反射层、绝缘层、电阻丝和透波介质穿刺复合层和表面透波层组成，具有结构简单、制备工艺成熟、成本低等优势。
[0005]本专利技术具体是通过如下技术方案来实现的。<br/>[0006]一种隐身与电加热一体化复合结构，包括自下而上依次设置的导电反射层、绝缘层、电阻丝和透波介质穿刺复合层、表面透波层；
[0007]所述电阻丝和透波介质穿刺复合层为编码结构单元I和编码结构单元II交错排列构成的M
×
M阵列结构；所述编码结构单元I是由多条电阻细丝I在透波介质表面平行排列构成的正方形阵列结构，所述编码结构单元II是由多条电阻细丝II在透波介质表面平行构成的正方形阵列结构；电阻细丝I和电阻细丝II垂直；
[0008]其中，M为偶数；编码结构单元I和编码结构单元Ⅱ尺寸相同，且数量相等；电阻细丝I和电阻细丝II尺寸相同。
[0009]进一步的，电阻细丝I和电阻细丝II的长度分别为10～50mm。
[0010]进一步的，相邻的两条所述电阻细丝I之间间隙相等，为1～5mm；
[0011]进一步的，相邻的两条所述电阻细丝II之间间隙相等，为1～5mm。
[0012]进一步的，编码结构单元I和编码结构单元II的边长为10～50mm。
[0013]进一步的，电阻细丝I和电阻细丝II电导率均为103～106S/m。
[0014]进一步的，透波介质介电常数为1～6，介电损耗角为0.001～0.05。
[0015]进一步的，电阻细丝I和电阻细丝II的材质包括铁铬镍电阻丝、连续碳纤维。
[0016]进一步的，透波介质包括泡沫、蜂窝、透波纤维增强复合材料。
[0017]进一步的，表面透波层相对介电常数范围为2.2～6，介电损耗角为0.001～0.05。
[0018]进一步的，表面透波层包括玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维。
[0019]进一步的，导电反射层位于最底层，由碳纤维板或金属构成，其上用环氧树脂粘合了一张玻璃纤维布作为绝缘层，绝缘层主要功能为将导电反射层和电阻丝和透波介质穿刺复合层隔离开防止接触短路。
[0020]本专利技术的原理为：
[0021]目前的隐身设计的基本原理主要有两种：吸波和散射。由于结构要实现电加热功能，所以要采用导体进行电路设计后通电加热(例如选用合金电阻丝)，连续的导体会对入射电磁波形成强反射从而使结构丧失吸波性能，基于此我们采用相位相消的散射原理进行隐身结构设计。本专利技术结构为棋盘状超表面，具有散射功能，基本原理如下：编码超表面的电磁特性可以通过编码单元的不同编码序列来改变，从而实现不同的功能，棋盘状编码超表面由“0”和“1”两种基本编码单元组成，两种单元在一定频带内散射相位差约为180
°
，由于两种单元的散射场是反相的，将以上两种基本单元按照一定序列在二维空间方向上依次排布，组成一个宏观结构，可以使产生的散射场相消。通过调整两种单元的排布序列，可以获得不同的远场散射特性，0单元和1单元两种单元在较宽频带内散射相位差约为180度，从而实现对散射波的抵消。并且通过设计0单元和1单元的空间编码排布，使得入射到该表面的电磁波的散射波尽可能形成较多的波束，根据能量守恒每个波束的散射能量很低，从而实现了雷达散射截面(RCS)的缩减。基于此原理可以很好的完成此次设计。
[0022]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0023]1、本专利技术解决了隐身与电加热一体化的设计问题，是通过电磁散射原理实现隐身性能，电加热功能具有防除冰效果，具体来说：将本专利技术具体应用于某种需要隐身与电加热一体化功能的结构(如飞机机翼)，一般的，当对方雷达发射的电磁波照射到本结构表面时即可发生散射，从而减小整体结构的雷达散射截面(RCS)达到隐身目的；同时，当飞机工作于高空低温恶劣环境机体覆盖薄冰层时，即可对本专利技术进行通电加热，功率越大升温越快，加热时间越长温度越高，与此同时并不影响结构的隐身效果，从而实现了隐身与电加热除冰的兼容效果。
[0024]2、本专利技术具有结构简单、制备工艺成熟、成本低等优势。
[0025]3、本专利技术提供的隐身与电加热一体化复合结构的可用材料范围广，有利于适用于各种工况环境。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的隐身与电加热一体化复合结构示意图；
[0027]其中，(a)为复合结构纵向结构示意图；(b)为(a)中的电阻丝和透波介质穿刺复合层结构示意图。
[0028]图2为本专利技术实施例1电阻丝和透波介质穿刺复合层照片。
[0029]图3为本专利技术实施例1隐身与电加热一体化复合结构的仿真和测试反射率曲线。
[0030]图4为本专利技术实施例1在通电加热时的温度随时间变化曲线。
[0031]图5为本专利技术实施例1在电加热融化冰块时的红外图照片。
[0032]附图标记说明：
[0033]1、导电反射层，2、绝缘层，3、电阻丝和透波介质穿刺复合层，4、表面透波层；31、编码结构单元I，32、编码结构单元II，11、电阻细丝I，22、电阻细丝II。
具体实施方式
[0034]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0035]下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
[0036]本专利技术的构思为：
[0037]当隐身材料的使用部位由于结冰问题，会导致飞机安全隐患，因此需要使隐身材料同时具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隐身与电加热一体化复合结构，其特征在于，包括自下而上依次设置的导电反射层(1)、绝缘层(2)、电阻丝和透波介质穿刺复合层(3)、表面透波层(4)；所述电阻丝和透波介质穿刺复合层(3)为编码结构单元I(31)和编码结构单元II(32)交错排列构成的M
×
M阵列结构；所述编码结构单元I(31)是由多条电阻丝I(11)在透波介质表面平行排列构成的正方形阵列结构，所述编码结构单元II(32)是由多条电阻细丝II(22)在透波介质表面平行排列构成的正方形阵列结构；电阻细丝I(11)和电阻细丝II(22)垂直；其中，M为偶数；编码结构单元I(31)和编码结构单元II(32)尺寸相同，且数量相等；电阻细丝I(11)和电阻细丝II(22)尺寸相同。2.根据权利要求1所述的隐身与电加热一体化复合结构，其特征在于，编码结构单元I(31)和编码结构单元II(32)的边长均为10～50mm。3.根据权利要求1所述的隐身与电加热一体化复合结构，其特征在于，电阻细丝I(11)和电阻细丝II(22)的长度均为10～50mm。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞永强，张浩军，屈冰玥，孙瑜，杨佳恒，徐卓，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：