基于三维成型的缩比隐身材料设计及制备机理研究

The scale measurement of the aircraft is one of the key technologies in the target characteristic measurement technology. As the radar absorbing materials are widely used in the modern stealth aircraft, designing and manufacturing on the scale radar absorbing materials become a necessary step. Considering the dielectric permittivity and magnetic permeability of the composite will change as the frequency changes. It is difficult to guarantee the electromagnetic properties of the scale absorbing materials in the frequency range according to the scale law. A new method based on the three-dimensional printing process is proposed to fabricate and design the scale absorbing materials, the reflection loss is chosen as the feature parameter to design the permittivity and permeability of the scale absorbing materials. Then the powder added the absorbent and the adhesion are chosen as the raw materials, then the scale absorbing materials are made from layer to layer, in which the surface morphology and internal structure of material are also considered. Based on achieving the design method on the scale absorbing materials and the mechanism of the three dimensional printing process, this work not only can achieve the scale absorbing materials from the traditional type to the man-made type, but also can broaden the electromagnetic properties from the simple structure to the complex structure. As a result, the ability of the target characteristic measurement technology could be improved using the fabricating process and the design method.

飞行器的缩比测试是目标特性研究中的关键技术之一。随着飞行器中隐身材料的大量使用，缩比隐身材料的设计和制造成为缩比测试中的重要环节，考虑隐身材料的频散特性，利用现有的常规材料简单配置缩比隐身材料面临挑战。本项目提出一种基于三维成型工艺的缩比隐身材料设计及制备的新方法，探索基于反射率特征值来逼近原型材料电磁特性的缩比材料设计原理，并以隐身材料微粉团和粘结剂为原料，将材料表面和内部结构引入缩比隐身材料电磁设计中，逐层制备缩比隐身材料。在阐明缩比隐身材料的设计方法和三维成型制造机理基础上，实现缩比隐身材料从介电型拓展到磁损型、简单结构拓展到复杂结构的提升，为我国目标特性缩比测试提供技术支撑。

飞行器的缩比测试是目标特性研究中的关键技术之一，随着飞行器目标中隐身材料的大量使用，缩比隐身材料的设计和制造成为缩比测试中亟需解决的问题，考虑隐身材料频散效应，为保持缩比模型遵循相似性准则，利用现有的常规材料简单配置缩比隐身材料面临挑战。本项目提出一种基于三维成型工艺的缩比隐身材料设计及制备的新方法，选取反射率为特征值用于逼近原型隐身材料的电磁特性。针对目前缩比隐身材料存在的结构简单、介电型材料应用有限、磁损耗型材料设计困难等问题，项目完成了缩比隐身材料三维成型设计及制造机理的研究，制备了磁性吸波涂层和结构型蜂窝吸波材料对应的缩比隐身材料，建立缩比隐身材料电磁设计方法和三维成型制备工艺（包括热熔塑料型缩比隐身材料和树脂基缩比隐身材料），完成了典型的缩比隐身材料的设计与制造，揭示缩比隐身材料三维成型过程的机理，突破磁性隐身材料和结构型缩比隐身材料的设计和制造。测试结果表明定标涂层板的补偿RCS与全尺寸涂层板的RCS几乎相同，平均偏差小于1dB；对于蜂窝结构型隐身材料进行缩比后，缩比模型和原型模型的RCS差与理论值和-40dB非常接近，平均偏差约-40.15dB，达到了预期的研究目标。该项技术实现了缩比隐身材料从介电型拓展到磁损型、各向同性拓展到各向异性，有助于提升目标特性缩比测试的能力，在推动我国目标特性测量技术的发展上具有科学价值。