雷達(dá)罩:飛機(jī)雷達(dá)的“防護(hù)鏡”

張建軍

雷達(dá)罩是飛機(jī)的重要部件，自從美國西方電氣公司生產(chǎn)的S波段雷達(dá)罩裝于B-18A飛機(jī)上以來，所有安裝雷達(dá)的飛機(jī)都使用雷達(dá)罩。一般來說，雷達(dá)罩位于飛機(jī)的頭部或背部，如戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)頭的錐形雷達(dá)罩、預(yù)警機(jī)背馱的轉(zhuǎn)盤式雷達(dá)罩、運(yùn)輸機(jī)的半球形雷達(dá)罩和民用飛機(jī)機(jī)頭的“鼻”形雷達(dá)罩等。

如果把雷達(dá)比作飛機(jī)的“眼睛”，那么雷達(dá)罩就是保護(hù)飛機(jī)“眼睛”安全的“防護(hù)鏡”。雷達(dá)罩的主要功能是在不影響雷達(dá)探測性能的前提下，保護(hù)罩內(nèi)的雷達(dá)系統(tǒng)不受外力損傷或破壞。此外，作為飛機(jī)外形的組成部分，雷達(dá)罩還起著維持整機(jī)氣動(dòng)外形的作用。

復(fù)合材料殼體

從結(jié)構(gòu)上來說，雷達(dá)罩主要包括殼體、防雷擊系統(tǒng)、防靜電及雨蝕系統(tǒng)等。

在影響雷達(dá)罩性能的相關(guān)因素中，殼體材料的影響比較大。目前，世界上大多數(shù)飛機(jī)的雷達(dá)罩都使用復(fù)合材料殼體。隨著各種高性能雷達(dá)的應(yīng)用，現(xiàn)代民用飛機(jī)對(duì)雷達(dá)罩殼體在飛機(jī)起降和空中飛行過程中不同工作環(huán)境下所具有的力學(xué)性能、耐熱性能、電磁性能和機(jī)械性能等要求也在不斷提高。因此，各項(xiàng)性能優(yōu)異的復(fù)合材料成為最佳選擇。

雷達(dá)罩殼體所使用的材料主要包括樹脂基體、增強(qiáng)材料和夾芯等防靜電、防腐蝕、防雷擊材料。制造雷達(dá)罩的基體材料主要是改性環(huán)氧樹脂。改性環(huán)氧樹脂基體具有良好的力學(xué)性能、介電性能和耐熱性能。

雷達(dá)罩殼體夾層結(jié)構(gòu)主要有泡沫夾層結(jié)構(gòu)和蜂窩夾層結(jié)構(gòu)兩種。相比而言，泡沫的力學(xué)性能是各向同性，而蜂窩是各向異性。在復(fù)雜的受力狀態(tài)下，泡沫夾層結(jié)構(gòu)比蜂窩夾層結(jié)構(gòu)更能滿足結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的要求。另外，在使用過程中，因?yàn)榕菽情]孔結(jié)構(gòu)，水和水汽不能進(jìn)入夾芯內(nèi)部，與開孔的蜂窩結(jié)構(gòu)相比，具有較低的吸水率，降低了維護(hù)檢查成本。我國大型客機(jī)C919的雷達(dá)罩就采用了國際領(lǐng)先的泡沫夾層結(jié)構(gòu)。

防雷擊系統(tǒng)

復(fù)合材料殼體不導(dǎo)電，不能承受雷電所產(chǎn)生的高應(yīng)力，容易引起雷電進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部。因此，在雷達(dá)罩表面上有一圈呈輻射狀突出的金屬條，它與機(jī)體之間有良好的電搭接，提供雷電附著點(diǎn)，使雷擊電流能通過分流條迅速傳到金屬機(jī)身，釋放能量，達(dá)到保護(hù)雷達(dá)罩體的作用，這就是防雷擊分流條。

分流條不是隨意安裝的，其長度在順航向上必須超過雷達(dá)掃描包絡(luò)面的最前端，分流條之間的間距要經(jīng)過精確的計(jì)算。C919飛機(jī)雷達(dá)罩采用的是鋁質(zhì)防雷擊分流條，它對(duì)電磁波的反射小，對(duì)雷達(dá)罩的透波性能影響不大，具有很好的防雷電性能。

防靜電及雨蝕系統(tǒng)

在飛機(jī)飛行過程中，雷達(dá)罩受到高速氣流及大氣電離層的影響， 其表面易產(chǎn)生靜電。當(dāng)靜電聚集到一定程度，會(huì)引起放電，對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響電波傳輸。而長期風(fēng)沙雨雪的侵蝕，會(huì)使雷達(dá)罩的結(jié)構(gòu)性能和電性能下降，因此在雷達(dá)罩外表面會(huì)噴上底層、抗 雨蝕涂層和抗靜電涂層三層防護(hù)涂層。

其中，底層涂料與罩體材料之間應(yīng)有很好的附著力；抗雨蝕涂層應(yīng)有很好的彈性，可以起到抗沖蝕的作用；抗靜電涂層應(yīng)有一定的導(dǎo)電能力，可以避免天線罩體上靜電的積累，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)罩的綜合防護(hù)。