[发明专利]一种基于有耗高温电磁周期结构的吸波陶瓷翼舵类构件及其制备方法

说明书

本发明涉及耐高温吸波材料技术领域，具体公开了一种基于有耗高温电磁周期结构的吸波陶瓷翼舵类构件，自内至外依次包括承载芯层、连续铝硅酸盐纤维增强氧化物陶瓷基复合材料面层、烧结于面层表面的有耗高温电磁周期结构吸波功能层、位于吸波功能层表面的氧化物陶瓷涂层外防护层；所述承载芯层为连续碳纤维增强陶瓷基复合材料或连续低电阻率碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料。本发明还提供了基于有耗高温电磁周期结构的吸波陶瓷翼舵类构件的制备方法。本发明的吸波陶瓷翼舵类构件可以解决传统技术方案难题，可以应用于高速长时飞行器，具有高承载、强防热、抗烧蚀、低/宽频吸波等一体化功能，可显著提升新一代飞行器的生存与突防能力。

技术领域

本发明属于耐高温吸波材料技术领域，特别涉及一种基于有耗高温电磁周期结构的吸波陶瓷翼舵类构件及其制备方法。

背景技术

翼舵类部件是飞行器的重要组成部分，其主要起到控制飞行器稳定性、调控姿态等关键作用。同时，由于翼舵类构件雷达波散射特性显著，是飞行器上的强散射源之一，造成飞行器容易被探测打击，必须采用吸波材料技术降低其雷达波散射特性，提高其生存与突防能力。随着飞行器速度的提升，翼舵类部件承受的热力载荷越来越大，对于高速飞行器而言，要求翼舵类构件具有防热/承载/抗烧蚀/吸波等一体化功能。现有高速飞行器翼舵类构件主要包括两种类型：金属芯层+树脂基复合材料防热外层和陶瓷基复合材料构件。

金属芯层+树脂基复合材料防热外层的吸波功能主要通过在树脂基复合材料防热外层中添加雷达吸收剂实现，但此类结构主要存在以下问题：1）吸收剂的添加会显著影响材料的均匀性，进而影响树脂基复合材料的力学和防热性能；2）吸收剂的添加会显著增加构件重量；3）吸收剂在复合材料中添加量有限，且受制于吸收剂的电磁参数频散特性，实现宽频吸波困难；4）此类构件对于高速长时的飞行器适用性差，高速长时飞行器的翼舵会承受严苛的热力载荷，树脂基复合材料防热外层会存在严重的烧蚀问题，造成翼舵外形发生明显变化，导致飞行器姿态控制与制导精度严重下降。陶瓷基复合材料构件具有防热、承载、抗烧蚀一体化功能，可以应用于热力载荷严苛的高速长时飞行器，由于载荷较大，目前此类构件主要采用具有高强特性的连续碳纤维增强碳化硅复合材料体系，但由于连续碳纤维的高电导率特性会对雷达波产生强散射，电磁散射特性与金属构件类似，因此不具备隐身功能。综上，现有技术方案均难以实现未来高速长时飞行器翼舵类构件的防热、承载、抗烧蚀、吸波等一体化功能，需要提出全新的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于有耗高温电磁周期结构的吸波陶瓷翼舵类构件及其制备方法，实现翼舵类构件的防热、承载、抗烧蚀和吸波一体化功能。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于有耗高温电磁周期结构的吸波陶瓷翼舵类构件，所述吸波陶瓷翼舵类构件自内至外依次包括承载芯层、面层、烧结于面层表面的有耗高温电磁周期结构吸波功能层、位于吸波功能层表面的氧化物陶瓷涂层外防护层；所述承载芯层为连续碳纤维增强陶瓷基复合材料或连续低电阻率碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料；所述面层为连续铝硅酸盐纤维增强氧化物陶瓷基复合材料。

优选的，上述吸波陶瓷翼舵类构件中，所述连续碳纤维增强陶瓷基复合材料增强体为针刺、缝合、2.5D、3D碳纤维织物，陶瓷基体为碳化硅、硅氧碳、硅碳氮、硅硼氮、氮化硼或硅硼碳氮；所述连续低电阻率碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料增强体为针刺、缝合、2.5D、3D碳化硅纤维织物，陶瓷基体为碳化硅、硅氧碳、硅碳氮、硅硼氮、氮化硼或硅硼碳氮，所述碳化硅纤维电阻率低于0.1Ω·cm。

优选的，上述吸波陶瓷翼舵类构件中，所述连续铝硅酸盐纤维增强氧化物复合材料增强体为针刺、缝合、2.5D、3D铝硅酸盐纤维织物，铝硅酸盐纤维主要成分为氧化铝，且氧化铝的质量含量不低于70%，氧化物陶瓷基体为氧化硅、氧化铝、莫来石的一种或多种。