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CN111532417A - 一种飞行器雷达隐身翼面及其制备方法 - Google Patents

一种飞行器雷达隐身翼面及其制备方法 Download PDF

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CN111532417A CN202010400428.0A CN202010400428A CN111532417A CN 111532417 A CN111532417 A CN 111532417A CN 202010400428 A CN202010400428 A CN 202010400428A CN 111532417 A CN111532417 A CN 111532417A
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张松靖
乔治
冯国成
冷淑香
王瑞
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Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology
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Abstract

本发明属于雷达隐身飞行器设计技术领域，具体涉及一种适用于亚声速飞行器的金属基材隐身翼面部件及其制备方法。该翼面前缘位置由金属材料和吸波材料两部分组成，所述金属材料部分外形为尖劈形，所述的吸波材料部分分上下两部分分布于尖劈的两个斜面上并与尖劈固化为一体，其中靠近尖劈顶点和尖劈底部位置初吸波材料厚度较薄，在尖劈斜面中间位置附近厚度较大，固化后的翼面外观光顺本发明通过将金属翼面前缘制备成尖劈形状，并通过在尖劈外侧涂覆月牙形的隐身涂料，实现对水平方向上显著的电磁回波抑制效果。

Description

一种飞行器雷达隐身翼面及其制备方法
技术领域
本发明属于武器装备用雷达隐身技术领域，具体涉及一种飞行器雷达隐身翼面及其制备方法，适用于亚声速飞行器的雷达隐身翼面部件及其制备方法。
背景技术
弹翼是导弹或军用飞机的重要电磁辐射部件，为减小飞行器的雷达回波，更好的实现各种军用飞行器的雷达隐身，通常在弹翼的外表面应用一定厚度的雷达吸波涂层材料或雷达吸波贴片材料，这种方法可以实现一定的隐身效果，但该类材料的厚度一般在1mm左右，常规的应用方式一般是在前缘部位应用等厚度的吸波涂层材料，适用于翼面尺寸较大，翼面前缘半径大于10mm的翼面。
当翼面前缘半径小于10mm时，如果直接在前缘部位涂覆等厚度吸波材料，那么应用后会很容易受外力作用下出现脱落。
而且，吸波材料的厚度规格一般在0.5mm～1.5mm，如果坚持按照等厚度应用方式，那么应用涂层后的隐身翼面将显著改变原有翼面的气动外形。另一方面，如果对金属翼面前缘件外形整体下陷一定厚度(如0.5mm)，再喷涂与下限厚度相同的吸波涂层的办法，虽然可以在一定程度上弥补气动外形的改变，但在吸波材料后边缘部位，由于金属基材表面会有死角难以进行表面处理，所制备的涂层很容易出现局部缺陷。
聂毅，余雄庆等在2007年《航空学报》杂志《翼面隐身结构电磁散射特性稳健优化设计研究》提出了一种应用于机翼的隐身结构方案，其主要步骤是在机翼的翼梁前部放置尖劈形的金属铝箔，在铝箔与透波外蒙皮之间应用厚度较大的多层泡沫材料来实现雷达隐身效果。该方法所占用的结构空间较大，留给结构承力金属材料的空间过小，难以满足小翼面的雷达隐身需求，而且，对大型翼面来说，若将结构中的吸波泡沫全部更换成涂覆型吸波材料，那么结构重量都将显著增加，应用于飞行器后，会带来较大的结构重量，不利于提升飞行性能。
综上所述，国内现有的涂覆型隐身材料及结构型隐身材料均存在一定不足，难以很好的满足亚声速圆头飞行器的雷达隐身问题。
发明内容
本发明的技术方案是为了克服现有翼面隐身技术方案中存在的结合力不高，结构空间受限的不足，而提供一种新的采用尖劈形金属基底并涂覆不等厚吸波涂层材料得到圆头前缘外形的翼面及其制备方法。
该方案具有施工工艺性好、涂层结合力强的特点，可应用于各型亚声速隐身飞行器及其制备方法，本型翼面尤其适用于中小型军用隐身飞行器，同时，应用后部件的雷达隐身性能优于常规的雷达涂层隐身翼面。
本发明的技术方案：
一种飞行器雷达隐身翼面，该翼面前缘位置由金属材料和吸波材料两部分组成，所述金属材料部分外形为尖劈形，所述的吸波材料部分分上下两部分，分布于尖劈的两个斜面上并与尖劈固化为一体，其中靠近尖劈顶点和尖劈底部位置初吸波材料厚度较薄，在尖劈斜面中间位置附近厚度较大，固化后的翼面外观光顺。
一种在前述基础上性能进一步优化改进的雷达隐身翼面，所述的金属材料尖劈外形进一步优化为斜率逐渐变化的外形。
在实际使用中，上述的金属材料及吸波材料外表面涂覆有保护性面漆材料。
一种在前述基础上性能进一步优化改进的雷达隐身翼面，涂覆吸波材料后，翼面外形为前缘半径5mm～20mm的亚声速型面。
上述的雷达隐身弹翼的制备方法，可以按如下方法加工成型：
(1)加工金属材料
采用常规施工工艺，完成翼面金属材料的加工成型；
(2)加工吸波材料
对金属材料上粘贴部位进行打磨及表面清洁处理后，采用喷涂或刷涂方式，在金属材料前缘位置涂覆雷达吸波涂料，通过反复多次涂覆，使涂层厚度达到或超过结构设计厚度；
(3)后处理
涂层固化后通过对吸波材料高于设计厚度的部位进行打磨修形，保证吸波涂层外观光顺。
上述的雷达隐身弹翼的制备方法，还可以按如下方法加工成型：
(1)加工金属材料
采用常规施工工艺，完成翼面金属材料的加工成型；
(2)加工吸波材料贴片
根据所设计的外形，在模具中制备出与应用部位三维形状一致的吸波材料上下贴片；
(3)吸波材料粘贴成型
对金属材料上粘贴部位进行打磨及表面清洁处理后，将所制备的吸波材料上下贴片两片分别粘贴于应用部位，得到雷达隐身翼面。
本发明的有益效果
本发明隐身翼面涂覆吸波材料主要考虑的性能指标是高力学性能和突出的雷达回波衰减效果。
对于半径翼面来说，常规的吸波涂层均匀涂覆技术措施，其力学性能受到两方面制约：一是前缘下陷后，在基底进行打磨处理时，在前缘曲率半径凸面上打磨点接触为主，容易遗留下未充分打磨的部位，前缘半径越小，上述情况也越严重。而在吸波曾后边缘部位，也会留下打磨清洁死角，都会影响到打磨及清洁质量，影响到涂层附着力。同时，对于等厚度涂层来说，由于与金属基材膨胀系数不一致，其边缘位置容易产生应力集中，因此，遇有外力作用时，容易导致脱落。
从电性能方面考虑，本方面所提出的技术方案中，翼面前缘设计成劈形后，当翼面处于水平位置时，敌方雷达波主要以接近弦平面的方向入射，一部分雷达波进入翼面吸波层中被吸收，未被吸收的部分照射到斜劈后会发生偏折，回波方向远离入射方向。而传统的涂覆吸波材料技术措施未考虑利用上述机制。因此，本发明可以实现更优的电性能指标，尤其是对镜面效应较强的大曲率半径翼面，其相对于常规方案的回波抑制效果更佳。
在本发明所提出的改进技术方案中，通过将前缘件的金属基底设计成曲率连续变化的曲面，可以进一步降低由于曲率半径突变和材料性质突变而产生的电磁回波，从而实现更有利的回波衰减效果。通过将金属翼面前缘制备成尖劈形状，并通过在尖劈外侧涂覆月牙形的隐身涂料。
在具体制备方式上，吸波材料可以通过喷涂、刷涂中的一种或两种方式将涂料多次涂覆于金属材料上固化，也可以通过将吸波材料按现有配方制备成特定形状胶片粘贴在部件上。前者不需要胶粘剂层，电性能更优，后者的施工时间更短。
附图说明
本发明有2幅附图。
图1.为应用本发明设计的翼面剖面示意图，图中金属材料前缘为尖劈形。
图2.为应用本发明设计的优化方案翼面剖面示意图，图中金属材料前缘尖劈表面与翼面其他外表面平滑过渡。
图中1-RAM涂层，2-金属基材
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
弹翼前缘剖面形状如图1所示，其中，前缘半径为10mm，尖劈宽度为25mm，采用亚声速naca翼型,翼面相对厚度10％。
该翼面按如下方式加工成型：
(1)加工金属材料
采用常规施工工艺，完成翼面金属材料的加工成型；
(2)加工吸波材料
对金属材料上粘贴部位进行打磨及表面清洁处理后，采用喷涂或刷涂方式，在金属材料前缘位置涂覆市售的雷达吸波涂料，通过反复多次涂覆，使涂层厚度达到或超过结构设计厚度；
(3)后处理
涂层固化后通过对吸波材料高于设计厚度的部位进行打磨修形，保证吸波涂层外观光顺。
实施例2：
弹翼前缘剖面形状如图2所示，其中，前缘半径为5mm，尖劈型面后端与弹翼外形平滑过渡，吸波材料粘贴宽度30mm，采用亚声速naca翼型,翼面相对厚度10％。
该翼面按如下方式加工成型：
(1)加工金属材料
采用常规施工工艺，完成翼面金属材料的加工成型；
(2)加工吸波材料贴片
根据所设计的外形，再模具中制备出与应用部位三维形状一致的上下贴片。
为便于后续粘贴，将上下贴片制备成相邻的整片
(3)吸波材料粘贴成型
对金属材料上粘贴部位进行打磨及表面清洁处理后，将所制备的上下贴片两片分别粘贴于应用部位，得到隐身翼面。
实施例3：
弹翼前缘剖面形状如图2所示，其中，前缘半径为20mm，尖劈型面后端与弹翼外形平滑过渡，吸波材料粘贴宽度40mm，采用亚声速naca翼型,翼面相对厚度12％。
该翼面按如下方式加工成型：
(1)加工金属材料
采用常规施工工艺，完成翼面金属材料的加工成型；
(2)加工吸波材料贴片
根据所设计的外形，再模具中制备出与应用部位三维形状一致的上下贴片。
为便于后续粘贴，将上下贴片制备成相邻的整片
(3)吸波材料粘贴成型
对金属材料上粘贴部位进行打磨及表面清洁处理后，将所制备的上下贴片两片分别粘贴于应用部位，得到隐身翼面。

Claims (6)

1.一种飞行器雷达隐身翼面，其特征在于：该翼面前缘位置由金属材料和吸波材料两部分组成，所述金属材料部分为尖劈外形，所述吸波材料部分分上下两部分，分布于尖劈的两个斜面上并与尖劈固化为一体，呈月牙形；其中距尖劈顶点和尖劈底部位置处的吸波材料厚度小于在尖劈斜面中间位置的吸波材料厚度。
2.根据权利要求1所述的雷达隐身翼面，其特征在于：所述的金属材料的尖劈外形为斜率逐渐变化的外形。
3.根据权利要求1所述的雷达隐身翼面，其特征在于：所述的金属材料及吸波材料外表面均涂覆有保护面漆材料。
4.根据权利要求1所述的雷达隐身翼面，其特征在于：涂覆吸波材料后，翼面前缘半径小于5mm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的雷达隐身翼面的制备方法，其特征在于，按如下方法加工成型：
(1)加工金属材料
采用常规施工工艺，完成翼面金属材料的加工成型；
(2)加工吸波材料
对金属材料上粘贴部位进行打磨及表面清洁处理后，采用喷涂或刷涂方式，在金属材料前缘位置涂覆雷达吸波涂料，通过反复多次涂覆，使涂层厚度达到或超过结构设计厚度；
(3)后处理
涂层固化后通过对吸波材料高于设计厚度的部位进行打磨修形，保证吸波涂层外观光顺。
6.根据权利要求1～4任一项所述的雷达隐身翼面的制备方法，其特征在于，按如下方法加工成型：
(1)加工金属材料
采用常规施工工艺，完成翼面金属材料的加工成型；
(2)加工吸波材料贴片
根据所设计的外形，在模具中制备出与应用部位三维形状一致的吸波材料上下贴片；(3)吸波材料粘贴成型
对金属材料上粘贴部位进行打磨及表面清洁处理后，将所制备的吸波材料上下贴片两片分别粘贴于应用部位，得到雷达隐身翼面。
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