[A320] 航空冷知识---雷达罩是个啥

我们大家见过飞机上都有一个圆圆的脑袋，憨憨的很可爱，其实装在飞机最前端的这个是飞机的雷达罩；雷达罩看似一个简单的罩子，其实却是飞机非常重要的部件，而且生产工艺复杂，要求很高；雷达罩的存在，延长了天线的使用寿命，减轻了结构的重量。雷达罩一般安装在飞机的机头位置或者是机背上；今天咱们就一起来了解一下飞机的雷达罩；

1.雷达罩的诞生：

第一个雷达罩诞生在从美国西方电气公司生产的S波段雷达罩装于1936年1月定型生产的B- 18A 飞机上；1941年日本发动的偷袭珍珠港时，驻扎在珍珠港的33架此型号战机多数被摧毁；现代飞机上的雷达罩经过多年的发展，已经变得更加先进；从这张二战时期的战略轰炸机上，隐约可以看到现代飞机雷达罩的影子。

2.雷达罩的功用：

2.1视觉上让飞机变得更美观；

2.2给飞机提供一个良好的气动外形，降低飞行过程中的空气阻力；

2.3如果把雷达比作飞机的眼睛的话，那雷达罩就是飞机的护目镜，保护内部的雷达不受外界恶劣环境的损害，比如风雪雷电等等，通常飞机的飞行环境还是很恶劣的。

3.雷达罩技术指标

雷达是通过发射和接收无线电波来探测航路气象状况的，所以作为保护雷达的雷达罩，在透透波和全频带以及低介电是期主要性能参数，电损耗国内透波复合材料使用的增强纤维仍以E玻璃纤维和S玻璃纤维为主,M玻璃纤维只有较少量使用。雷达天线罩用增强纤维(织物)仍以E-玻璃纤维(密度=2.54g/cm3、ε=6.13、tgδ=0.0055)和S-玻璃纤维(密度=2.49、ε=5.12、tgδ=0.0068)，同类纤维国外密度比国内低0.15左右，ε低0.2左右、tgδ小0.0015左右。且纤维种类少，织物种类更少，只有两维仿形编织套。

环氧树脂仍是雷达罩最常用的树脂基体之一。由于先进雷达罩、耐高温，耐天候等性能要求的不断提升，其他如氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、有机硅树脂等。

氰酸酯树脂是目前国内研究的热点，利用环氧树脂和双马来酰亚胺树脂做改性剂，对氰酸酯树脂进行共聚改性，经改性后的基体具有优异的介电性能，介电常数为2.25，介电损耗角tgδ <10-4(10kHz)。

4. 雷达罩的组成

雷达罩分为基体材料，增强材料和夹芯层以及表面涂层几个主要部分；制造雷达罩的基体材料主要是改性环氧树脂，经验表明，改性环氧树脂基体具有良好的力学性能、介电性能、耐热性能。目前雷达罩壳体夹层结构主要有泡沫夹层结构和蜂窝夹层结构。相比而言，泡沫的力学性能是各向同性，而蜂窝是各向异性。在复杂的受力状态下，泡沫夹层结构比蜂窝夹层结构更能满足结构和强度要求。另外，在使用过程中，因为泡沫是闭孔结构，水和水汽不能进入夹芯内部，和开孔的蜂窝结构相比，具有较低的吸水率，少了维护检查的成本，全寿命成本更加经济。我国大型客机C919雷达罩就采用了国际领先的泡沫夹层结构。

5.雷达罩的设计

防雷击系统

复合材料壳体不导电，不能承受雷电所产生的高应力，容易引起雷电进入结构内部。因此，在雷达罩表面上有一圈呈辐射状突出的金属条，它与机体之间有良好的电搭接，提供雷电附着点，使雷击电流能通过分流条迅速传到金属机身，释放能量，达到保护雷达罩体的作用，这就是防雷击分流条。分流条不是随便放置的，安装长度在顺航向上必须超过雷达扫描包络面的最前端,其相互之间的间距是要经过一定的理论计算得出。C919飞机雷达罩采用的就是铝质防雷击分流条，它对电磁波的反射小，对雷达罩的透波性能影响不大，是有效合适的雷达罩抗雷击分流条。

防静电及雨蚀系统

长期受到高速气流及大气电离层的影响, 会使雷达罩表面易产生静电, 当静电聚集到一定程度会引发放电，对电子设备产生干扰，影响电波传输。再加上风沙雨雪的浸蚀，雷达罩结构性能和电性能下降，因此在雷达罩外表面应喷上有底层、耐雨蚀涂层和抗静电涂层3层防护涂层，其中，底层应与罩体材料有极好的附着力，抗雨蚀涂层应有很好的弹性，可以起到抗冲蚀的作用;抗静电涂层应有一定的导电能力，可以避免天线罩体上静电的积累，从而实现对雷达罩的综合防护

6. 雷达罩受损机理

飞机雷达罩在自然环境下会遭受各种冲击，受气候环境的影响会受到各类腐蚀以及雷击，在阳光曝晒、潮湿或者雨雪环境下会导致表面出现裂纹、水分渗入的情况。而雷达罩的内部一旦被水分侵入，将会造成严重的毁坏，如内部结构变形，涂层脱离。而评价雷达罩性能的重要参考指标就是其穿透率，由于内部结构发生变化，外表受损，从而使穿透率受到严重影响，除此之外，当内部材料使用不当，内部材料铺垫不合理，外部涂层喷涂质量不高，喷涂材料使用不当，都会严重影响雷达信号的穿透率。国外对雷达信号的穿透率要求较高，对雷达罩各部位穿透率都制定了严格的标准，只有保证了雷达信号的穿透率才能确保雷达系统的正常工作。

7.雷达罩检测方法

对雷达罩的损伤部位进行检测的方法有很多种，其中主要有：敲击检测法、水分测定检测法，以及红外线摄影检测法。

敲击检测法，此方法通过运用钝器在雷达罩壁上进行敲击检测，根据敲击所产生的声音，判断雷达罩内部情况，此方法存在一定局限性，无法判断内部是否存有水分，无法判断喷涂情况是否良好。水分测定检测法，此方法运用无线电波检测内部夹芯，以及各层之间是否存在水分，其缺点是无法检测雷达罩喷涂是否合理，内部结构是否正常。红外线摄影检测法，此方法可检查雷达罩内是否存有水分，雷达罩内部分层情况是否良好，同时可以检测雷达罩表面的喷涂情况，运用热成像原理来检测雷达罩内部是否存在水分，通过温度的变化其摄影图片表现出不同的颜色特点，对不同颜色进行分析判断，从而判断水分存在的位置和范围。同时，通过摄影成像可判断雷达罩表面喷涂是否均匀，根据图象颜色特点，判断其表面的喷涂情况，此方法对雷达罩的整体情况能够作出比较精确的判断。

8.修理程序　　

8.1清除损伤区并填充新材料　　要对损伤区域进行全面而彻底清除，将受损位置的进行彻底清除，如果清除不彻底直接影响雷达信号的穿透率。在清除过程中，在充分清楚受损区域的基础上，注意保护周围机体结构不受损伤，同时，保证其更换的新材料与受损的旧材料保持匹配，从而更好的取代清除区域，确保其具有良好的穿透率。对受损区域进行彻底清除后，嵌入新的材料来填补受损区域。注意在更换材料的过程中新材料边际要与旧材料的边际很好的衔接，并进行交连。确保雷达罩信号的穿透率。　　

8.2内部铺叠　　在对损伤区进行彻底清除，内部材料进行更换后，就要选用合适的纤维布进行铺设，要选用大小合适的纤维布，这样便于铺设，在铺设的过程中注意胶的使用，所选用的纤维布和胶必须符合标准，这样才不会影响铺设的效果，在涂胶的过程中要选用标准的毛刷，这样可以提高效率，增强纤维布铺设的效果，在铺设过程中避免内部出现气泡，如果气泡没有及时的排除，会严重影响雷达罩信号穿透率，使其不能正常工作，内部铺设是雷达罩修复的重要环节，要确保内部各层之间良好的衔接。避免因为操作失误，导致内部进水、开胶、断裂等情况的发生，严格遵守操作规程，从而保证雷达罩的修复效果。　　

8.3外部修理　　外部修理在修理的过程中是重要的一步，要确保表面平滑，对于不平整的地方要进行打磨，进而填平，然后进行喷涂，最后安装避雷设备，在安装避雷设备的过程中要严格按照操作规程进行安装，确保避雷设备与雷达罩严密结合，符合飞机机体对空气动力的要求，并确保雷达罩具有良好的信号穿透率。　　

8.4重新测试　　完成一系列修理后要进行严密的测试，其雷达罩的信号穿透率的高低是检测修理效果的重要指标，只有确保每一步修理都是严格按照修理程序完成的，才能确保雷达罩良好的信号穿透率，使雷达罩能够正常的工作。　　

结束语

因其修理程序复杂，修复后测试程序严格等技术原因，目前国内可执行雷达罩修理的供应商为数不多；

9.科研最前线

到1990年代初期，中国航空工业集团公司济南特种结构研究所研制成功变壁厚、准半波壁、人工介质夹层结构飞机脉冲多普勒雷达罩，使我国成为继美国、德国之后第三个把人工介质成功应用于飞机雷达罩的国家。

2006年，西北某大学研究IPD测试技术标准，开发出一套微波波段实用化工程样机，成为中国雷达天线罩产品制造过程中的关键质量控制手段。该设备用于多个雷达罩的生产线，明显缩短了生产周期，提高了成品率和雷达罩电性能，可操作性大幅改善，对保障生产进度和产品质量具有突出的效益。

2014年3月，国内某实用新型专利公开了深圳某公司的一种带通滤波超材料、天线罩和天线系统。电磁波在通过该带通滤波超材料时，预设工作频段的电磁波穿透该带通滤波超材料，而其他频段的电磁波被截止，提高了天线罩的透波效果。

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