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| 送交者: hmy 2009月08月27日14:17:04 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话 |
| 回 答: 哦，我不懂，狮子专门贴过，一个什么化合物的导弹头罩照片。 由 x-file 于 2009-08-27 13:34:16 |
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多模复合制导系统天线罩技术
摘要：概述了多模复合制导天线罩的特点及研究进展，从多模头罩的复合形式及复合头罩材料两方面介绍了红外/微波复合以及红外/毫米波复合制导系统的天线罩相关技术。重点阐述了红外窗口材料作为复合头罩材料的可行性以及几种典型红外材料的透微波性能的测试结果。 1. 引言 随着科学技术的飞速发展，现代战争的战场环境日益复杂，攻防对抗日益激烈，精确制导武器攻击时遇到的对抗层次越来越多，对抗手段越来越高明，加上目标的隐 身、掠海进攻或超低空高速突防等战术的使用，使得单一的制导方式难以完成作战使命，必须发展多模复合寻的制导方式。因此，近年来多模复合制导技术已成为精 确导引领域的一个重要研究方向。目前国外已有部分多模复合制导的导弹服役（哈姆BlockⅦ、拉姆、飞鱼BlockⅢ等），还有大部分复合制导系统处于在 研状态。 在复合制导系统中整流罩技术是一个核心的关键技术，复合头罩的性能优劣直接影响导弹的作战性能和命中精度，甚至决定了整个系统能否正常工作。作为保护制导 传感器的整流罩，在导弹高速飞行时必须抵抗由高速运动带来的气动加热和雨滴冲击等恶劣环境，同时还要保证尽可能不失真的透过某一频段的电磁波和红外射线。 因此复合头罩必须具有以下特性：在工作波段内有较高的透过率；耐冲击、强度高；高、低温条件下物理、化学性能稳定；气动性能好。由于红外波长与射频（毫米 波）波长相差千倍，因此复合制导头罩在头罩的形式、头罩材料的选取、设计加工及测试等方面相对与普通制导体制系统的整流罩而言都具有更大的难度。 2. 多模头罩的复合形式 现有的多模复合制导系统大多采用双模复合形式：射频/红外(成像)、毫米波/红外(成像)、雷达双频、光学双色、主被动复合等。其中最主要的复合形式为： 射频/红外(成像)复合和毫米波/红外(成像)复合。这种复合方式结合了射频制导的远距离、全天候优势和红外制导的高精度优势，同时又能大大提高导弹的反 隐身能力和抗干扰能力。 对于微波和红外复合制导系统的天线罩，由于频段跨度太大（涉及到微波和光学两个领域），系统对复合头罩的要求非常苛刻。为了满足系统要求，必须对头罩的复合形式进行优化设计。就目前已经服役或在研的复合制导系统来看，其复合头罩的形式主要有以下几种： a）分径式整流罩，在常规的微波天线罩的侧边（或头部）增加一个红外窗口，两种模式的传感器的轴线不重合。例如台湾的雄风Ⅱ反舰导弹的制导系统、 休斯公司的标准-2 Block 4的制导系统都是采用这种方案。这种形式的整流罩并不是真正意义上的复合天线罩，它绕开了复合头罩材料的难题，直接利用两种模式的整流罩拼接在一起实现复 合制导整流罩的功能。在工程化上这种形式具有很大优势，但是在技术性能上它又存在一些固有缺陷。 b）利用共形天线技术把微波天线安装在红外头罩的罩壁上，两种模式的传感器公用头锥。这种形式的整流罩同样是考虑到复合头罩材料的因素而采取的一种变通方法。但是这种复合头罩对红外材料的加工工艺有很高的要求。 c）共口径结构的球形罩（或穹形罩），类似于普通的整流罩。这种头罩既可以透微波又能透红外。这种头罩结构简单，其内部空间相对较大，在传感器布局、结构安装、抑制象差和瞄准误差方面是一种理想的复合头罩，其技术瓶颈是头罩材料。 3. 多模复合头罩材料的选择 用作整流罩的窗口材料的性能直接决定了头罩的性能和复合形式。作为头罩材料必须具有均匀稳定的物理特性以及耐高温、高热传导率的特性。此外，对于红外/微 波（毫米波）复合制导系统而言，由于在频谱上分布太远，红外系统和微波系统对头罩材料的性能各有不同要求，这就导致复合头罩材料的选择范围非常有限。 3.1 部分红外窗口料的微波特性 对于复合头罩材料，头罩主体或者光学窗口的材料必须具有良好的红外和微波透射率。理想的复合头罩材料在特定红外谱段范围内具有可忽略不计的吸收、散射和双 折射且具有低的折射率和折射率变化率，在特定的微波频段范围内具有较小的传输损耗和方向图畸变。由于材料的微波传输特性与材料本身的介电性能密切相关，所 以复合头罩材料必须具有低的介电常数（<10）和小的损耗角正切（<10-2）。一般微波窗口材料对红外信号是不透明的，而红外窗口材料却可 能透过微波信号，因此红外微波复合头罩材料的选择一般从红外窗口材料中考虑。目前用于头罩的红外光学材料在3～5μm波段的有氟化镁、人工蓝宝石、锗酸盐 玻璃、氮氧化铝、氧化钇等；适于8～12μm长波红外的头罩材料有硫化锌、硒化锌、硫化镧钙、砷化镓、磷化镓等。下表1列出了部分红外窗口材料的光学性 能；表2为这些材料的毫米波性能。 在以上各种窗口材料中，锗、砷化镓、磷化镓在高于200度以上时出现红外失透，难作为导弹头罩材料；砷化锌的硬度和强度均较低，属软质材料，无法抵抗高速 情况下雨水、冰雪及风沙的侵蚀，也不适合作为整流罩材料；硫化镧钙虽被认为是一种较有前途的窗口材料，但制作工艺尚不成熟，离实用还有距离。因此，可用于 红外微波复合制导的天线罩材料有硫化锌、硒化锌、氟化镁、人工蓝宝石等。 3.2 ZnS材料的特性 硫化锌材料是比较常见的一种红外窗口材料。它的透波段为8～12μm，在未镀膜的情况下透过率高于70％，镀膜后可达到90％以上。在力学，硫化锌的抗弯强度高于石英陶瓷，弹性模量较大。在热学性能方面，硫化锌软化点较高，超过微晶玻璃，热膨胀系数与许多金属、合金接近， 可直接焊接或粘接。制造工艺方面，硫化锌材料的制作方法有热压成型法和化学气象沉淀法，这两种方法的制造工艺都比较成熟。商品化的硫化锌产品一般有热压 ZnS、CVD ZnS和多光谱ZnS。它们在性能上稍有差别：热压ZnS的硬度较大但是CVD抗热冲击性能较好。微波传输性能方面，我们在微波暗室测试了部分ZnS样品 的透波性能，从测试结果可以看出，ZnS材料在8～12GHz频段具有较为理想的透过率。在综合各方面的因素，硫化锌材料在微波和长波红外复合的制导系统中是比较理想的复合罩材料。 3.3 MgF2材料的特性 氟化镁材料是比较常见的中波红外窗材料，它的透波波段为3～5μm，透波率大于85％。其制作工艺大都是热压成型法，一般的热压MgF2在力学性能方面较好，具有较强的抗热冲击能力。在透微波性能方面，我们测试了几种MgF2材料样品 4. 结论 随着多模复合体制逐渐成为精确制导的必然选择，复合天线罩技术作为一项关键技术的瓶颈效应也越来越明显。本文就红外与微波（毫米波）复合模式的制导系统论述了与复合制导天线罩相关技术难点。通过理论分析和实际测试得出了ZnS材料和MgF2材料在特定频段是较为合适的复合头罩材料。 |
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