РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2006 года по МПК H01Q17/00 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для покрытия металлических платформ антенных систем.

В настоящее время в промышленности отсутствуют серийно выпускаемые легкие радиопоглощающие материалы, предназначенные для достижения требуемых характеристик антенных систем при работе с обтекателем (например, уменьшение величины угловой ошибки пеленга, вносимой защитным обтекателем).

Наиболее распространенными поглощающими компонентами являются: углерод технический (сажа), графит, карбонильное железо, а в качестве связующей основы - диэлектрические материалы.

Существующие радиопоглощающие материалы на основе карбонильного железа и диэлектрических материалов, например, типа ХВ-3,2; ПМ-3,2 и т.д., выполняются с определенными диэлектрической и магнитной проницаемостями. Эти материалы тяжелы и их далеко не всегда можно применить в самолетной и ракетной технике. Известны, например, клинообразные, конические и пирамидальные объемные поглотители электромагнитных волн, заявка ФРГ № 159114, МКИ H 01 Q 17/0, 1972 г. В данной заявке поглотитель выполнен из пенопласта с наполнителями. Из пенопласта вырезают фасонные элементы (поглощающие пластины, которые состоят из пластины-основания с квадратной поверхностью и возвышающимися над основанием клинообразными, коническими или пирамидальными поглощающими элементами). Поглощающие пластины погружают в смесь лаков с наполнителем графитом или сажей, кроме того, в поглотитель входят клеящие вещества, служащие для связывания наполнителя, и противовспениватель.

Недостатком известных поглотителей является то, что они имеют большой удельный вес из-за дополнительно вводимых смеси лака и клеящих веществ, а также нестабильность характеристик, зависящих от качества пропитки.

Из известных материалов наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является материал, описанный в экспресс-информации "Радиоэлектроника за рубежом", вып.2 (1104), 1988 г., стр.15-16; новый однослойный поглощающий материал. Материал, разработанный специалистами фирмы Spare Aerospace (Канада), представляет собой каучук с наполнителем из ацетиленовой сажи, который может выполняться в виде тонких панелей, и вследствие гибкости легко применим на искривленных поверхностях.

Данный поглотитель удовлетворяет по радиотехническим характеристикам, он легче, чем радиопоглощающий материал с карбонильным железом, но для применения в антеннах для самолетной и ракетной техники все же тяжел.

В статье "Современные радиопрозрачные и радиопоглощающие материалы", журнал "Радиоэлектроника за рубежом", Москва, 1990 г., вып.7 (47), стр.46-49 описаны радиопоглощающие материалы, содержащие в качестве связующих пенопласты, в том числе пенополиуретаны, заключенные в оболочку из волокнистого материала.

Задачей изобретения является уменьшение удельного веса радиопоглощающего материала без ухудшения радиотехнических характеристик антенных систем при работе с обтекателем, например, величины угловой ошибки пеленга.

Поставленная задача достигается тем, что в радиопоглощающем материале, содержащем наполнитель - частицы углерода технического, использована полимерная основа - пенополиуретан при следующем соотношении компонентов, вес.%:

пенополиуретан82,23-88,47углерод техническийостальное

При изучении других технических решений в данной области техники видно, что углерод технический используется в радиопоглощающем материале. Однако о его применении в сочетании с пенополиуретаном в определенных соотношениях неизвестно. При этом образуется новый положительный эффект - уменьшение веса радиопоглощающего материала с сохранением радиопоглощающих характеристик.

Для экспериментальной проверки были приготовлены 6 составов поглотителей с различным содержанием пенополиуретана, углерода технического и карбонильного железа, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1Наименование компонентовВарианты составов компонентов в поглотителе, вес.%№1№2№3№4№5№6Пенополиуретан88,4779,3364,9488,4782,2393,85Углерод техническийостальноеостальное--остальноеостальноеЖелезо карбонильное--остальноеостальное  

В результате проверки установлено, что наименьшим удельным весом и идентичными материалам ПМ-3,2 и ХВ-3,2 поглощающими свойствами в изделии в заданном диапазоне частот обладает радиопоглощающий материал с углеродом техническим (варианты составов компонентов №1, 5 по табл.1).

Для выбора рациональной конструкции поглотителя были изготовлены путем механической обработки из панели несколько поглотителей различной конфигурации и проведена их проверка в составе изделия.

Требованиям изделия лучше всего удовлетворяет конструкция поглотителя в виде кольца толщиной 5 мм, шириной 38 мм (0,8 λ_ср)(d_вн=132 мм, d_нар=170 мм).

Угловая ошибка пеленга, измеренная в составе изделия при наличии кольца выбранной конструкции из поглощающих материалов ПМ-3,2 (ХВ-3,2) или армированного стеклотканью кольца из пенополиуретана с углеродом техническим, уменьшается в 1,5-2 раза и практически не зависит от типа применяемого поглощающего материала. Применение пенополиуретана и углерода технического в радиопоглощающем материале позволило снизить массу материала, так как удельный вес поглотителя равен 0,4 г/см³. У аналогов удельный вес:

ХВ-3,2 - 3,09 г/см³;

ПМ-3,2 - 2,84 г/см³.

Подготовили форму для заливки пенополиуретаном с углеродом техническим. В матрицу формы и на крышку уложили прокладку из стеклоткани СПТ-3. Заливаемую поверхность прокладок покрыли лаком УР-231. Пенополиуретан и углерод технический тщательно перемешали в течение 1-2 минуты, полученную массу залили в форму, и произвели отверждение согласно ОСТ 4ГО 054 234 по следующему режиму:

при температуре 200°С - 2 часа,

при температуре 220°С - 5 часов.

Охладили форму до температуры 40±10°С, извлекли кольцо из формы и сняли облой. В армированном стеклотканью кольце из пенополиуретана с углеродом техническим просверлили отверстия согласно чертежу.

Собрали приспособление для приклеивания втулок в отверстия кольца и кольца к металлической панели. Приклейку производили клеем К-400 согласно ОСТ 4 Г0.054.210.

Далее были проведены испытания изделия с армированным стеклотканью кольцом из радиопоглощающего материала на основе пенополиуретана с углеродом техническим.

В нормальных климатических условиях была проведена проверка внешнего вида, габаритных и стыковочных размеров, измерение массы, проверка электрических параметров при номинальных напряжениях питания. Проверка параметров изделия проводилась при испытаниях:

- на воздействие пониженной температуры среды:

а) при температуре -55°С - 4 часа,

б) при температуре -60°С - 1 час.

По истечении указанного времени температуру в камере повышали до нормальной, при которой выдерживали в течение 2 часов, после чего измеряли параметры.

- влагоустойчивость при повышенной влажности 9 циклов по 24 часа, каждый из которых состоит из 2-х этапов:

а) при температуре +55°С и относительной влажности (100%) - 12 часов,

б) при температуре +35°С и относительной влажности (100%) - 12 часов.

В процессе испытаний через каждые 3 цикла проверялась работоспособность изделия.

- испытания на воздействие изменения температуры среды:

а) в камере холода при температуре -60°С - 4 часа,

б) в камере тепла при температуре +80°С - 4 часа.

Три цикла "холод-тепло" следовали непрерывно друг за другом.

- испытания на воздействие повышенной температуры среды:

а) при температуре +60°С - 3 часа,

б) при температуре +80°С - 2 часа.

- испытания на воздействие пониженного атмосферного давления:

а) при температуре -60°С - 3 часа,

б) понижали давление до 14 мм рт.ст. и выдерживали 1 час.

- испытания на воздействие механических факторов:

механических ударов многократного действия, устойчивость к воздействию механических ударов, устойчивость к воздействию случайной широкополосной вибрации, стойкость к воздействию линейного ускорения.

В результате испытаний установлено, что все параметры изделия с армированным стеклотканью кольцом из радиопоглощающего материала, изготовленного из пенополиуретана, наполненного углеродом техническим, соответствуют требованиям ТЗ и ТУ на изделие.

Зависимость угловой ошибки пеленга при наличии и отсутствии армированного стеклотканью кольца из радиопоглощающего материала, изготовленного из пенополиуретана и углерода технического, представлена на чертеже.

Таким образом, применение заявленного радиопоглощающего материала позволило уменьшить максимальную угловую ошибку пеленга на 0,16°, максимальную крутизну угловой ошибки пеленга на 0,02 град/град, уменьшить удельный вес радиопоглощающего материала, повысить технологичность путем исключения механической обработки поглотителей ПМ-3.2, ХВ-3,2, поставляемых в виде пластин.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для покрытия металлических платформ антенных систем с целью получения требуемых характеристик этих систем при работе с обтекателем, например, уменьшения величины угловой ошибки пеленга, вносимой защитным обтекателем. Технический результат заключается в получении радиопоглощающего материала с удельным весом 0,4 г/см³, работоспособного в условиях вибрационных нагрузок, повышенной влажности, пониженного атмосферного давления и циклического изменения температур. Сущность изобретения заключается в том, что радиопоглощающий материал, изготовленный в виде армированного стеклотканью кольца, содержит углерод технический, а в качестве полимерной основы использован пенополиуретан в приведенном в формуле соотношении. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Радиопоглощающий материал, содержащий наполнитель - частицы углерода технического и полимерную основу - пенополиуретан, отличающийся тем, что изготовлен со следующим соотношением компонентов, вес.%:

Пенополиуретан82,23-88,47Углерод техническийОстальное