具有雷達隱身和防彈功能的方艙大板及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于方艙技術領域，具體涉及一種具有雷達隱身和防彈功能的方艙大板及其制備方法。
【背景技術】
[0002]方艙是指能為人員和裝備提供適宜的工作環境和安全防護，便于實施多種方式裝卸和運輸的工作間。方艙是一種類似于集裝箱的結構，可由卡車運輸，可為艙內設備、人員提供適宜的環境，可以裝載各種功能設備，形成指揮控制方艙、通信方艙、氣象方艙、電子偵察方艙、機械維修方艙、醫院方艙等等。
[0003]上世紀五十年代美國開始著手研制方艙，經過幾十年的發展及檢驗，充分證明了方艙在機動性、靈活性、經濟性、后勤保障等方面的優越性，已被世界各國所重視，各類各型方艙的列裝量逐年增加。方艙已成為各種地面系統最重要的載體，其本身也已成為重要的地面裝備。近年來，國外方艙技術不斷發展，主要表現為:從專用系統向標準化、系列化和通用化發展；從單一艙體向可擴展、可重組方艙發展；從基本結構承載用途向電磁屏蔽、抗核加固、防彈、隱身等多功能一體化發展。
[0004]方艙大板是制造方艙的主要材料，方艙大板通過鉚接形成方艙的四壁和頂板、底板，采用兼具雷達隱身和防彈性能的大板制造方艙，可以有效降低其雷達散射截面積和抵抗槍彈、破片的殺傷。
[0005]申請號為201120579785.4的中國專利文獻(授權公告日為2012年9月12日)公開了一種具有毫米雷達波及厘米雷達波吸收涂層的隱身方艙，在艙外增加一層厚度不大于2mm的吸波涂層，該吸波涂層對毫米雷達波及厘米雷達波具有吸收作用。但是，該專利文獻并未提供雷達隱身性能數據，并且采用吸波涂層會大大增加額外重量，而且過厚的涂層維護較困難。
[0006]申請號為201210384896.9的中國專利文獻(申請公布日為2013年I月16日)公開了一種具有免維護的毫米雷達波和厘米雷達波結構隱身的方艙，所用壁板包括外蒙板和內蒙板，內外蒙板之間夾持有泡沫板，該泡沫板可以提供雷達吸波性能。但是，該專利文獻并未提供吸波性能數據，且具有吸波性能的泡沫板一般需要較大的厚度，或者需要制備成尖錐狀，如微波暗室用尖錐吸波材料，也會導致方艙板壁過厚等問題。
[0007]申請號為201210384897.3的中國專利文獻(申請公布日為2013年I月16日)公開了一種具有壁板防穿透兼結構雷達隱身的方艙，其壁板由外至內依次為外防穿透層、吸波夾心層和內蒙板，內蒙板與外防穿透層之間設有骨架。該專利文獻的方艙雷達隱身性能主要依靠雷達吸收材料填充的泡沫實現，防彈性能依靠高強纖維增強的外防穿透層提供。單純依靠填充泡沫達到吸波性能會導致艙壁過厚等問題。該專利文獻未提供具體的吸波性能數據，也未提供具體的防彈性能數據。

【發明內容】

[0008]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，特別針對方艙大板不防彈、隱身性能差、厚度大、重量大的不足，提供一種輕質的、兼具雷達隱身和防彈功能的方艙大板及其制備方法。
[0009]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:
一種具有雷達隱身和防彈功能的方艙大板，由外到內依次包括外蒙皮層、硬質泡沫夾芯層和內蒙皮層，所述外蒙皮層是由纖維增強復合材料層與吸波材料層交替疊置而成。
[0010]上述的方艙大板中，優選的，所述纖維增強復合材料層是由纖維增強復合材料構成，所述纖維增強復合材料包括芳綸纖維增強復合材料或超高分子量聚乙烯纖維增強復合材料，所述超高分子量聚乙烯纖維增強復合材料中，超高分子量聚乙烯是指粘均分子量彡300萬的聚乙烯。
[0011]上述的方艙大板中，優選的，所述芳綸纖維增強復合材料包括芳綸纖維織物增強環氧樹脂基復合材料或芳綸纖維織物增強乙烯基酯樹脂基復合材料；所述超高分子量聚乙烯纖維增強復合材料包括超高分子量聚乙烯纖維織物增強聚乙烯基復合材料。
[0012]上述的方艙大板中，優選的，所述吸波材料層是由吸波材料構成，所述吸波材料為吸波織物或吸波薄膜；所述吸波織物包括碳纖維布、浸涂有吸波涂料的玻璃纖維布、表面涂覆有吸波涂層的玻璃纖維布或經過熱處理的聚丙烯腈纖維布，所述吸波薄膜包括電阻片、電阻型容性頻率選擇表面或表面涂覆有吸波涂層的塑料薄膜。
[0013]上述的方艙大板中，優選的，所述硬質泡沫夾芯層是由硬質泡沫構成，所述硬質泡沫包括阻燃硬質聚氨酯泡沫、阻燃聚氯乙烯泡沫和阻燃聚酰亞胺閉孔泡沫中的一種或多種。
[0014]上述的方艙大板中，優選的，所述纖維增強復合材料層的厚度為Imm?20mm，所述吸波材料層的厚度為0.05mm?1mm，所述硬質泡沫夾芯層的厚度為2mm?50mm。
[0015]上述的方艙大板中，優選的，所述內蒙皮層是由鋁合金或樹脂基復合材料構成；所述內蒙皮層的厚度為0.5mm?2mm。
[0016]上述的方艙大板中，所述方艙大板的面密度< 20kg/m2。
[0017]作為一個總的技術構思，本發明還提供一種上述的具有雷達隱身和防彈功能的方艙大板的制備方法，包括以下步驟:
(1)采用以下方法a或方法b制備外蒙皮:
方法a:按照預設的鋪層排布方式，將所述纖維增強復合材料所需的增強纖維與所述吸波材料作為鋪層，結合樹脂基體，采用真空灌注工藝、模壓工藝或手糊工藝一次成型外蒙皮；
方法b:先成型所述纖維增強復合材料，然后按照預設的排布方式，將所述纖維增強復合材料與所述吸波材料逐層粘合，制得外蒙皮；
(2)將外蒙皮、硬質泡沫和內蒙皮進行粘合，形成外蒙皮層、硬質泡沫夾芯層和內蒙皮層，得到具有雷達隱身和防彈功能的方艙大板。
[0018]上述的制備方法中，優選的，所述方法b中，所述纖維增強復合材料是通過真空灌注工藝、模壓工藝或手糊工藝成型制備得到。
[0019]本發明中，吸波材料采用電阻型容性頻率選擇表面時，方阻Rs為20W/ □?400W/ □，可優選采用公開號為CN103158299A的中國專利文獻中的電阻型容性頻率選擇表面，公布日期為2013.06.19 ;吸波材料采用電阻片(吸波薄膜)時，電阻片的方阻Rs為20W/ □?500W/ □，可優選采用公開號CN102179968A的中國專利文獻中的電阻片，公布日期為 2011.09.14。
[0020]本發明的制備方法中，在成型時，吸波材料層與鄰近的硬質泡沫層或纖維增強復合材料層是粘接成一體的。
[0021]與現有技術相比，本發明的優點在于:
(I)本發明提供了一種方艙大板，采用結構-功能一體設計，在滿足相關國家標準要求的前提下，使其具備雷達隱身及防彈性能，為隱身防彈方艙的制備提供原材料。復合材料外蒙皮在承載的同時設計成吸波材料的一部分。具有寬的吸收帶寬，可在4GHZ?18GHz頻率范圍內使雷達反射率小于-10dB，即在多數機載雷達的工作頻段內吸收90%以上的入射雷達波。
[0022](2)本發明的方艙大板重量輕、防彈性能好，當外蒙皮采用芳綸纖維織物/環氧樹脂復合材料，厚度約為1mm時，每平方米重量約為14kg，其防彈性能與5mm厚防彈鋼板相當，而5mm防彈鋼板每平方米重量約為39kg，約為本發明外蒙皮的3倍。采用超高分子量聚乙烯纖維織物/聚乙烯復合材料時，同等厚度下單位面積的質量還可進一步降低。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明實施例1中方艙大板的剖面結構示意圖。
[0024]圖2為本發明實施例1中方艙大板的雷達反射率曲線圖。
[0025]圖3為本發明實施例2中方艙大板的剖面結構示意圖。
[0026]圖4為本發明實施例2中方艙大板的雷達反射率曲線圖。
[0027]圖例說明:
1、外蒙皮層；2、硬質泡沫夾芯層；3、內蒙皮層；4、第一纖維增強復合材料；5、第二纖維增強復合材料層；6、第三纖維增強復合材料層；7、第一吸波材料層；8、第二吸波材料層；9、第三吸波材料層。
【具體實施方式】
[0028]以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。
[0029]實施例1:
一種本發明的具有雷達隱身和防彈功能的方艙大板，如圖1所示，該方艙大板由外到內(即由上至下)依次包括外蒙皮層1、硬質泡沫夾芯層2和內蒙皮層3。其中，外蒙皮層I采用結構-功能一體設計，由纖維增強復合材料層與吸波材料層交替疊置而成，具有防彈和隱身功能。
[0030]本實施例中，外蒙皮層I由外到內依次包括第一纖維增強復合材料層4、第一吸波材料層7、第二纖維增強復合材料層5、第二吸波材料層8和第三纖維增強復合材料層6，最內層的第三纖維增強復合材料層6與硬質泡沫夾芯層2相疊。外蒙皮層I的總厚度為10.4mm0
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