本发明总体地涉及隐身材料技术领域，具体地涉及一种相变增强的红外雷达隐身结构及其制备方法。
背景技术：
红外、雷达隐身结构材料作为隐身设计的重要方向之一，一直是隐身材料研究重点。一方面，红外雷达隐身结构材料能够通过自身的吸收和衰减作用减少电磁波的反射和散射，实现对电磁波的损耗，进而大幅度降低目标的雷达散射截面；另一方面，红外雷达隐身结构材料通过红外隐身材料有效地解决了目标红外图像分割的问题，增强与环境的融合度，降低目标被发现的概率。
但目前采用的红外雷达隐身结构材料在工作环境下，日照导致其升温速率高于自然环境，夜间其降温速率小于自然环境，导致此条件下目标红外特征明显，难以适应目标的伪装隐身需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种相变增强的红外雷达隐身结构，在各功能层中增加透波相变涂料，一方面，透波相变涂料形成的透波相变层改善了隐身结构板的阻抗匹配性能，增强了雷达隐身性能，另一方面，透波相变层在高温环境下能够储存热量，降低材料升温速率，在低温下能够释放热量，降低材料降温速率，使目标表面的温度变化速率与环境温度变化相适应，增强了红外隐身性能。
本发明的技术方案是，一种相变增强的红外雷达隐身结构，其特征在于，包括从上向下依次设置有相互粘接的上蒙皮层、第一吸波材料层、第一粘接层、第二吸波材料层、第二粘接层、第三吸波材料层、底蒙皮层和反射层；所述除反射层之外的各层中，均包括透波相变涂料。
进一步的，上述透波相变涂料由相变填料均匀分散在树脂基体中构成；所述相变填料占相变涂料质量分数为30％～80％；所述相变填料包括无机相变填料、有机相变填料、有机相变填料和/或无机相变填料与微胶囊壳层构成的相变微胶囊中的一种或多种；所述无机相变填料为v2o5粒子和/或半金属相变离子；所述半金属相变离子为ge、sb和te的复合粒子；所述有机相变填料为十三烷、十八烷、二十烷、二十六烷、二十八烷、切片石蜡的一种或多种；所述微胶囊壳层材料为sio2、三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、caco3的一种或多种。
进一步的，上述透波相变涂料还包括树脂基体，所述树脂基体由环氧改性树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的一种或多种组成。
进一步的，上述上蒙皮层还包括透波纤维布和红外隐身涂料，所述上蒙皮层通过在透波纤维布表面涂覆0.05mm～1mm厚度的透波相变涂料，然后涂覆0.02mm～0.1mm厚度的红外隐身涂料所得；所述底蒙皮层还包括透波纤维布，底蒙皮层通过在透波纤维布表面涂覆0.05mm～1mm厚度的透波相变涂料所得；所述透波纤维布为玻璃纤维布、石英纤维布、聚乙烯纤维布中的一种或多种的组合。
本发明的上蒙皮层通过透波纤维布减少面层雷达波反射，通过红外隐身涂层实现红外隐身功能，通过透波相变涂料赋予上层蒙皮储热功能与红外隐身增强功能。
进一步的，上述第一吸波材料层、第二吸波材料层和第三吸波材料层均还包括吸波蜂窝芯和/或吸波泡沫；其中第一吸波材料层使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为1％～15％之间，第二吸波材料层使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为1％～40％，第三层波材料层使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为1％～90％；所述透波相变涂料涂敷于吸波蜂窝芯和/或吸波泡沫表面，透波相变涂料的涂覆厚度为0.05mm～0.5mm。
各层吸波材料层由透波相变涂料与吸波蜂窝芯和/或吸波泡沫组成，吸波蜂窝芯和/或吸波泡沫是通过将吸波涂料(包括介电损耗型吸波涂料、磁性吸波涂料等)通过喷涂、浸渍或者刮涂至蜂窝芯和/或泡沫等基材上而构成，透波相变涂料的涂覆厚度为0.05mm～0.5mm；吸波材料中，第一吸波材料层使用的吸波涂料中吸收剂浓度在1％～15％(质量百分比)之间，第二吸波材料层使用的吸波涂料中吸收剂浓度在1％～40％(质量百分比)之间，第三层波材料层使用的吸波涂料中吸收剂浓度在1％～90％之间。
进一步的，上述第一粘接层和第二粘接层均还包括电阻膜，所述第一粘接层和第二粘接层均还包括电阻膜；所述电阻膜阻值在
各层粘接层由电阻膜、透波相变涂料组成，电阻膜阻值在
本发明使用透波相变涂料对吸波与透波材料(蜂窝、泡沫、蒙皮)进行涂覆或浸渍，通过对蒙皮、各层吸波材料、粘接层以及反射层进行阻抗匹配设计，在满足环境使用要求的情况下进一步提升雷达吸波性能，不仅能够拓宽吸波板的频段，提高吸收峰强度，还能有效解决吸波板在使用环境中升温与降温速率过快造成的红外特征不匹配问题，增强吸波板的红外隐身性能。
本发明还提供了上述相变增强的红外雷达隐身结构的制备方法，包括以下步骤：
s1、设计各层厚度；
s2、制备上蒙皮层、第一吸波材料层、第一粘接层、第二吸波材料层、第二粘接层、第三吸波材料层、底蒙皮层和反射层、第二粘接层、
s3、将步骤s2制备的各层按照反射层、底蒙皮层、第三吸波材料层、第二粘接层、第二吸波材料层、第一粘接层、第一吸波材料层、上蒙皮层的次序从底部向上依次堆叠，然后放入平板模具中进行模压或袋压成型，即得所述红外雷达隐身结构。
进一步的，上述步骤s3中的模压或袋压工艺参数为：模压压力控制在1mpa～3mpa，真空度控制在-0.07mpa～-0.1mpa，固化温度规程为，以2℃/min的升温速率升温至40℃～60℃，保温1h，然后以2℃/min的升温速率80℃～140℃，持续时间为2h，最后停止加热，自然冷却至常温。
本发明相比于现有技术的先进性在于：
1、目前传统隐身结构材料涂覆红外隐身涂层后，其升温速率与降温速率与环境不匹配，红外隐身效能较差。相比而言，本发明的相变增强的红外雷达隐身结构具有红外雷达隐身性能强，成型工艺简单等优点。
2、本发明将透波相变涂层与吸波结构板相结合，一方面利用相变涂层增强结构板红外隐身性能，另一方面，利用透波相变涂料透波功能，改善吸波结构板的阻抗匹配，增强雷达隐身功能，增强产品的多频谱隐身功能。
3、本发明隐身结构板的性能指标可根据上层蒙皮、各层吸波材料、各层粘接层的复合设计满足不同的伪装隐身需求，如通过更换所使用的相变涂层含量与部位，可调控不同区域储热与放热功能，实现林地、雪地、荒漠等不同环境下的红外伪装增强；通过更换吸波材料层与粘接层的设计，可实现针对不同频段雷达探测的吸波功能，总体上具有吸波频带宽、结构强度大，使用方便及环境性能优异等的特点。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1为本发明实施例的一种相变增强的红外雷达隐身结构的结构示意图，
其中1-上蒙皮层、2-第一吸波材料层、3-第一粘接层、4-第二吸波材料层、5-第二粘接层、6-第三吸波材料层、7-底蒙皮层、8-反射层。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种相变增强的红外雷达隐身结构，其结构如图1所示，包括从上向下依次设置有相互粘接的上蒙皮层1、第一吸波材料层2、第一粘接层3、第二吸波材料层4、第二粘接层5、第三吸波材料层6、底蒙皮层7和反射层8；所述除反射层8之外的各层中，均包括透波相变涂料，其中上述透波相变涂料由相变填料均匀分散在树脂基体中构成；所述相变填料占相变涂料质量分数为30％～80％；所述相变填料包括无机相变填料、有机相变填料、有机相变填料和/或无机相变填料与微胶囊壳层构成的相变微胶囊中的一种或多种；所述无机相变填料为v2o5粒子和/或半金属相变离子；所述半金属相变离子为ge、sb和te的复合粒子；所述有机相变填料为十三烷、十八烷、二十烷、二十六烷、二十八烷、切片石蜡的一种或多种；所述微胶囊壳层材料为sio2、三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、caco3的一种或多种；树脂基体由环氧改性树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的一种或多种组成。具体各层的优选和详细设计如下：
上蒙皮层1还包括透波纤维布和红外隐身涂料，所述上蒙皮层1通过在透波纤维布表面涂覆0.05mm～1mm厚度的透波相变涂料，然后涂覆0.02mm～0.1mm厚度的红外隐身涂料所得；所述底蒙皮层7还包括透波纤维布，底蒙皮层7通过在透波纤维布表面涂覆0.05mm～1mm厚度的透波相变涂料所得；所述透波纤维布为玻璃纤维布、石英纤维布、聚乙烯纤维布中的一种或多种的组合。
第一吸波材料层2、第二吸波材料层4和第三吸波材料层6均还包括吸波蜂窝芯和/或吸波泡沫；所述吸波蜂窝芯通过将吸波涂料以喷涂、浸渍或者刮涂形式涂覆至蜂窝芯基底表面形成；所述吸波泡沫是通过将吸波涂料以喷涂、浸渍或者刮涂形式涂覆至泡沫基底表面形成；所述吸波涂料包括介电损耗型吸波涂料和/或磁性吸波涂料；其中第一吸波材料层2使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为0％～15％之间，第二吸波材料层4使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为0％～40％，第三层波材料层6使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为0％～90％；所述透波相变涂料涂敷于吸波蜂窝芯和/或吸波泡沫表面，透波相变涂料的涂覆厚度为0.05mm～0.5mm。
第一粘接层3和第二粘接层5均还包括电阻膜；所述电阻膜阻值在
实施例2
一种相变增强的红外雷达隐身结构的制备：
步骤1：制备透波相变涂料：将环氧改性树脂，v2o5粒子，按照质量比40：60混合均匀。
步骤2：制备各层用吸波材料：第一层使用的吸波涂料由炭黑均匀分散于环氧树脂中构成，其中炭黑与环氧树脂的质量比为13:87，将所述吸波涂料喷涂于厚度为7mm的蜂窝芯上，涂层厚度为0.1mm，即得第一层吸波层；第二层使用的吸波涂料由炭黑均匀分散于环氧树脂中构成，其中炭黑与环氧树脂的质量比为24:76，将所述吸波涂料喷涂于厚度为5mm的蜂窝芯上，涂层厚度为0.1mm，即得第二层吸波层；第三层使用的吸波涂料由炭黑、羰基铁粉均匀分散于环氧树脂中构成，其中炭黑、羰基铁粉与环氧树脂的质量比为3:57:40，将将所述吸波涂料喷涂于厚度为8mm的蜂窝芯上，涂层厚度为0.3mm，即得第三层吸波层。
步骤3：制备上蒙皮层1：在空心石英纤维布表面涂覆0.4mm厚度的透波相变涂料，然后涂覆0.1mm厚度的红外隐身涂料，得上蒙皮层1。
步骤4：制备底蒙皮层7：在石英纤维布表面涂覆0.2mm厚度的透波相变涂料得底蒙皮层7。
步骤5：制备第一吸波层2、第二吸波层4和第三吸波层6：将透波相变涂料通过喷涂、浸渍或者刮涂等方式涂覆于吸波材料表层或内层，厚度为0.05mm～0.3mm，分别制得第一吸波层2、第二吸波层4和第三吸波层6。
步骤6：制备第一粘接层3和第二粘结层5：将透波相变涂料通过喷涂或刮涂等方式涂覆于阻值为
步骤7：压制成型：将步骤4、步骤5、步骤6与步骤7中所制备的材料按照图1所示的结构依次叠层，放入模具中进行模压或袋压成型，即得所述红外雷达隐身结构。
所得红外雷达隐身结构的雷达性能测试结果和红外性能测试结果如下表1所示：
表1本发明实施例所得红外雷达隐身结构的隐身性能
可以看出，本发明实施例所得红外雷达隐身结构在雷达波段整体性能得到提升，在红外波段能显著降低与典型背景平均辐射温差值。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
1.一种相变增强的红外雷达隐身结构，其特征在于，包括从上向下依次设置有相互粘接的上蒙皮层(1)、第一吸波材料层(2)、第一粘接层(3)、第二吸波材料层(4)、第二粘接层(5)、第三吸波材料层(6)、底蒙皮层(7)和反射层(8)；所述除反射层(8)之外的各层中，均包括透波相变涂料。
2.如权利要求1所述的相变增强的红外雷达隐身结构，其特征在于，
所述透波相变涂料由相变填料均匀分散在树脂基体中构成；所述相变填料占相变涂料的质量百分比为30％～80％；
所述相变填料包括无机相变填料、有机相变填料、有机相变填料和/或无机相变填料与微胶囊壳层构成的相变微胶囊中的一种或多种；
所述无机相变填料为v2o5粒子和/或半金属相变离子；所述半金属相变离子为ge、sb和te的复合粒子；
所述有机相变填料为十三烷、十八烷、二十烷、二十六烷、二十八烷、切片石蜡的一种或多种；
所述微胶囊壳层材料为sio2、三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、caco3的一种或多种。
3.如权利要求2所述的相变增强的红外雷达隐身结构，其特征在于，所述透波相变涂料的树脂基体由环氧改性树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的一种或多种组成。
4.如权利要求2所述的相变增强的红外雷达隐身结构，其特征在于，
所述上蒙皮层(1)还包括透波纤维布和红外隐身涂料，所述上蒙皮层(1)通过在透波纤维布表面涂覆0.05mm～1mm厚度的透波相变涂料，然后涂覆0.02mm～0.1mm厚度的红外隐身涂料所得；
所述底蒙皮层(7)还包括透波纤维布，底蒙皮层(7)通过在透波纤维布表面涂覆0.05mm～1mm厚度的透波相变涂料所得；
所述上蒙皮层(1)和底蒙皮层(7)中的透波纤维布为玻璃纤维布、石英纤维布、空心石英纤维布、聚乙烯纤维布中的一种或多种的组合。
5.如权利要求2所述的相变增强的红外雷达隐身结构，其特征在于，所述第一吸波材料层(2)、第二吸波材料层(4)和第三吸波材料层(6)均包括吸波蜂窝芯和/或吸波泡沫；
所述吸波蜂窝芯通过将吸波涂料以喷涂、浸渍或者刮涂形式涂覆至蜂窝芯基底表面形成；所述吸波泡沫是通过将吸波涂料以喷涂、浸渍或者刮涂形式涂覆至泡沫基底表面形成；所述吸波涂料包括介电损耗型吸波涂料和/或磁性吸波涂料；
其中第一吸波材料层(2)使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为1％～15％之间，第二吸波材料层(4)使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为1％～40％，第三层波材料层(6)使用的吸波涂料中吸收剂的质量百分比为1％～90％；
所述透波相变涂料涂敷于吸波蜂窝芯和/或吸波泡沫表面，透波相变涂料的涂覆厚度为0.05mm～0.5mm。
6.如权利要求2所述的相变增强的红外雷达隐身结构，其特征在于，所述第一粘接层(3)和第二粘接层(5)均还包括电阻膜；所述电阻膜阻值在
所述第一粘接层(3)和第二粘接层(5)均通过将透波相变涂料涂覆于所述电阻膜上表面和下表面形成，所述透波相变涂料在电阻膜上、下表面的厚度分别为0.05mm～0.3mm。
7.如权利要求1-6中任一权利要求所述的相变增强的红外雷达隐身结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、设计各层厚度；
s2、制备上蒙皮层(1)、第一吸波材料层(2)、第一粘接层(3)、第二吸波材料层(4)、第二粘接层(5)、第三吸波材料层(6)、底蒙皮层(7)和反射层(8)、第二粘接层(5)、
s3、将步骤s2制备的各层按照反射层(8)、底蒙皮层(7)、第三吸波材料层(6)、第二粘接层(5)、第二吸波材料层(4)、第一粘接层(3)、第一吸波材料层(2)、上蒙皮层(1)的次序从底部向上依次堆叠，然后放入平板模具中进行模压或袋压成型，即得所述红外雷达隐身结构。
8.如权利要求7所述的相变增强的红外雷达隐身结构的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中的模压或袋压工艺参数为：模压压力控制在1mpa～3mpa，真空度控制在-0.07mpa～-0.1mpa，固化温度规程为，以2℃/min的升温速率升温至40℃～60℃，保温1h，然后以2℃/min的升温速率80℃～140℃，持续时间为2h，最后停止加热，自然冷却至常温。
技术总结