復(fù)合材料地面雷達(dá)罩是地面雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,通過整合碳纖維、玻璃纖維等復(fù)合材料的輕質(zhì)、高強(qiáng)度、透波性優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)天線的物理防護(hù)與電磁波傳輸保障,廣泛應(yīng)用于氣象監(jiān)測、防空預(yù)警、交通管控等多個領(lǐng)域。由于軍用與民用場景的使用需求、環(huán)境條件和任務(wù)目標(biāo)存在本質(zhì)區(qū)別,兩者在核心技術(shù)指標(biāo)、性能要求和功能設(shè)計(jì)上形成了顯著差異。本文將圍繞復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的技術(shù)特性,重點(diǎn)剖析其在軍民用領(lǐng)域的關(guān)鍵差異,為相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用選型提供參考。

一、復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用價值
復(fù)合材料地面雷達(dá)罩以纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料為核心基材,結(jié)合夾芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高精度成型工藝和電磁性能優(yōu)化技術(shù),構(gòu)建出“防護(hù) - 透波” 一體化的功能部件。其核心價值體現(xiàn)在兩方面:一是物理防護(hù),抵御風(fēng)雨、沙塵、紫外線、溫度變化等環(huán)境因素對雷達(dá)天線的侵蝕,延長設(shè)備使用壽命;二是電磁適配,在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時,最大限度降低電磁波傳輸損耗,確保雷達(dá)探測精度與有效作用距離。
相較于傳統(tǒng)金屬雷達(dá)罩,復(fù)合材料地面雷達(dá)罩具有三大優(yōu)勢:重量僅為金屬材料的 1/3-1/2,可降低雷達(dá)系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)負(fù)荷;透波率普遍超過 90%,能適配不同頻段雷達(dá)的電磁波傳輸需求;抗腐蝕、抗疲勞性能優(yōu)異,可適應(yīng)長期戶外部署環(huán)境。這些特性使其成為地面雷達(dá)系統(tǒng)的主流防護(hù)方案,同時也為軍民用場景的差異化設(shè)計(jì)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
二、軍民用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的核心差異指標(biāo)
(一)電磁性能:從“穩(wěn)定適配” 到 “精準(zhǔn)兼容”
電磁性能是雷達(dá)罩的核心技術(shù)指標(biāo),直接決定雷達(dá)系統(tǒng)的探測效率。民用場景對電磁性能的要求聚焦于“穩(wěn)定適配單一頻段”,而軍用場景則強(qiáng)調(diào) “多頻段兼容與低可探測性”。
民用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩主要服務(wù)于氣象雷達(dá)、交通監(jiān)控雷達(dá)等單一功能設(shè)備,工作頻率相對固定(如 S 波段、C 波段)。其透波率要求通?!?0%,只需保證在特定頻段內(nèi)電磁波衰減量控制在可接受范圍,對信號反射、散射的控制要求較低。例如,城市氣象雷達(dá)罩僅需適配氣象探測頻段的電磁波傳輸,無需考慮電磁隱身或抗干擾需求,生產(chǎn)過程中通過基礎(chǔ)的電磁仿真與測試即可滿足要求。

軍用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩需適配防空預(yù)警、戰(zhàn)場偵察等復(fù)雜任務(wù),常面臨多頻段雷達(dá)協(xié)同工作(如 X 波段、Ku 波段、Ka 波段)的場景,透波率要求提升至 95% 以上,且需實(shí)現(xiàn)寬頻段內(nèi)的低損耗傳輸。更關(guān)鍵的是,軍用雷達(dá)罩需具備低反射、低散射特性,通過優(yōu)化罩體結(jié)構(gòu)形狀、采用吸波涂層復(fù)合技術(shù),降低雷達(dá)反射截面積(RCS),避免被敵方電磁偵察設(shè)備發(fā)現(xiàn)。同時,部分軍用場景還需具備抗核電磁脈沖(EMP)能力,通過在復(fù)合材料中嵌入金屬屏蔽網(wǎng)或特種導(dǎo)電層,抵御電磁干擾與毀傷,確保雷達(dá)系統(tǒng)在復(fù)雜電磁戰(zhàn)環(huán)境下正常工作。
(二)環(huán)境適應(yīng)性:從“常規(guī)防護(hù)” 到 “極端耐受”
地面雷達(dá)罩的部署環(huán)境直接決定其防護(hù)設(shè)計(jì)方向,民用場景以“常規(guī)自然環(huán)境防護(hù)” 為主,軍用場景則需應(yīng)對 “極端戰(zhàn)場環(huán)境” 的考驗(yàn)。

民用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩多部署于城市、郊區(qū)、機(jī)場等環(huán)境溫和的區(qū)域,防護(hù)對象主要是風(fēng)雨、紫外線、輕微沙塵和普通大氣腐蝕。其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圍繞常規(guī)氣象條件展開,例如耐受溫度范圍為 - 20℃~60℃,能抵御 12 級以下大風(fēng)和中等強(qiáng)度降雨,使用壽命通常為 10-15 年。生產(chǎn)過程中采用常規(guī)防腐涂層和抗紫外線處理,無需應(yīng)對極端溫度、強(qiáng)鹽霧、強(qiáng)風(fēng)沙等嚴(yán)苛環(huán)境。
軍用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的部署場景涵蓋沙漠、戈壁、沿海、寒區(qū)等極端環(huán)境,需耐受 - 40℃~85℃的寬溫度范圍,抵御 15 級以上強(qiáng)風(fēng)、冰雹、強(qiáng)沙塵暴的沖擊。在沿海地區(qū)部署時,需具備極強(qiáng)的抗鹽霧腐蝕能力,通過選用耐鹽霧樹脂基體、優(yōu)化界面處理工藝,防止復(fù)合材料層間剝離、纖維腐蝕;在沙漠戈壁地區(qū),需增強(qiáng)罩體表面耐磨性,避免風(fēng)沙顆粒對罩體的沖刷磨損。此外,軍用雷達(dá)罩還需具備抗沖擊性能,能抵御彈片、碎石等異物撞擊,部分重要戰(zhàn)略雷達(dá)罩還需滿足抗爆炸沖擊波的要求,通過采用夾芯結(jié)構(gòu)(如蜂窩夾芯、泡沫夾芯)增強(qiáng)抗沖擊韌性,確保在戰(zhàn)場環(huán)境下不失效。
(三)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與可靠性:從“滿足使用” 到 “冗余設(shè)計(jì)”
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與可靠性直接關(guān)系雷達(dá)罩的使用壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性,軍民用場景的要求差異體現(xiàn)在“設(shè)計(jì)冗余” 與 “維護(hù)需求” 上。
民用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以“滿足常規(guī)載荷” 為核心,主要考慮風(fēng)載荷、雪載荷、自身重量等常規(guī)受力,結(jié)構(gòu)形式相對簡單,多采用硬殼式或簡易構(gòu)架 - 殼體式設(shè)計(jì)。其可靠性要求以 “減少日常維護(hù)” 為目標(biāo),允許一定的故障概率,維護(hù)周期可靈活調(diào)整(如每 1-2 年檢修一次)。例如,公路交通監(jiān)控雷達(dá)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅需滿足安裝固定與常規(guī)風(fēng)雨載荷,無需考慮極端載荷下的結(jié)構(gòu)冗余。
軍用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩需應(yīng)對戰(zhàn)場環(huán)境中的不確定載荷(如爆炸沖擊波、異物撞擊),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用“冗余原則”,通過有限元分析優(yōu)化罩體結(jié)構(gòu)厚度、增強(qiáng)關(guān)鍵部位支撐強(qiáng)度,確保單一結(jié)構(gòu)受損后仍能維持基本防護(hù)功能。同時,軍用雷達(dá)罩強(qiáng)調(diào) “長周期免維護(hù)”,要求免維護(hù)周期≥5 年,故障概率低于 0.1%,以適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境下難以頻繁檢修的需求。在結(jié)構(gòu)材料選擇上,軍用產(chǎn)品多采用高性能碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料,搭配芳綸纖維等抗沖擊材料,在實(shí)現(xiàn)輕量化(便于快速部署與轉(zhuǎn)移)的同時,保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與耐久性,使用壽命要求≥20 年。
(四)功能設(shè)計(jì):從“單一防護(hù)” 到 “多功能集成”
隨著雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用需求的升級,雷達(dá)罩的功能已從單純的物理防護(hù)向多功能集成發(fā)展,軍民用場景的功能差異體現(xiàn)在“附加功能的針對性” 上。
民用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的功能以“物理防護(hù) + 透波” 為主,僅部分特殊場景需增加輔助功能。例如,高緯度地區(qū)的氣象雷達(dá)罩需集成防凝露、除冰功能,通過在罩體內(nèi)部鋪設(shè)加熱絲或采用導(dǎo)熱復(fù)合材料,避免冰雪覆蓋影響雷達(dá)探測;部分戶外監(jiān)控雷達(dá)罩需具備防塵密封功能,防止灰塵進(jìn)入罩體內(nèi)部影響設(shè)備運(yùn)行。這些附加功能設(shè)計(jì)簡單,僅需滿足單一使用需求。
軍用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的功能設(shè)計(jì)更具針對性,需結(jié)合戰(zhàn)場任務(wù)需求實(shí)現(xiàn)多功能集成。例如,機(jī)動式軍用雷達(dá)罩需具備快速拆裝功能,通過模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 30 分鐘內(nèi)完成組裝與拆解,滿足軍事裝備快速部署、轉(zhuǎn)移的需求;部分前沿陣地雷達(dá)罩需集成隱身涂層,通過復(fù)合材料與吸波涂層的復(fù)合成型,進(jìn)一步降低 RCS;在濕熱地區(qū)部署時,需具備三防(防霉菌、防潮濕、防鹽霧)功能,通過優(yōu)化材料配方、增強(qiáng)密封設(shè)計(jì),防止霉菌滋生與材料老化。此外,軍用雷達(dá)罩還可能集成結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測功能,通過嵌入光纖傳感器,實(shí)時監(jiān)測罩體結(jié)構(gòu)損傷,為戰(zhàn)場維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。
(五)生產(chǎn)工藝與成本:從“性價比優(yōu)先” 到 “性能導(dǎo)向”
軍民用場景的需求差異直接導(dǎo)致復(fù)合材料地面雷達(dá)罩在生產(chǎn)工藝與成本控制上的不同選擇,民用產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)“性價比”,軍用產(chǎn)品以 “性能達(dá)標(biāo)” 為核心。
民用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的生產(chǎn)以降低成本、提高效率為目標(biāo),材料選擇優(yōu)先考慮性價比高的玻璃纖維增強(qiáng)樹脂,生產(chǎn)工藝多采用手糊成型、噴射成型等低成本工藝。質(zhì)量檢測以常規(guī)尺寸檢測、基礎(chǔ)電磁性能測試為主,檢測標(biāo)準(zhǔn)相對寬松,單位成本較低,適合批量生產(chǎn)。例如,民用小型氣象雷達(dá)罩的生產(chǎn)周期僅需 3-5 天,單套成本可控制在數(shù)萬元。
軍用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的生產(chǎn)以滿足嚴(yán)苛性能要求為前提,材料選擇聚焦高性能產(chǎn)品,生產(chǎn)工藝采用高精度成型技術(shù),如熱壓罐成型、樹脂傳遞模塑(RTM)、自動化鋪絲成型等,確保罩體結(jié)構(gòu)精度與性能穩(wěn)定性。質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)更為嚴(yán)格,需進(jìn)行電磁性能全頻段測試、極端環(huán)境模擬測試、抗沖擊測試、RCS 測試等多輪檢測,部分產(chǎn)品還需通過軍方專用標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證(如 GJB 標(biāo)準(zhǔn)),生產(chǎn)周期長達(dá) 15-30 天。
三、總結(jié)與展望
復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的軍民用差異,本質(zhì)上是“使用需求導(dǎo)向” 的差異延伸,核心體現(xiàn)在電磁性能、環(huán)境適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)可靠性、功能設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝五個維度。民用產(chǎn)品以 “滿足常規(guī)功能、控制成本” 為核心目標(biāo),設(shè)計(jì)與生產(chǎn)更注重實(shí)用性與性價比;軍用產(chǎn)品以 “極端環(huán)境耐受、復(fù)雜任務(wù)適配” 為核心目標(biāo),在性能指標(biāo)上提出了更高要求,同時犧牲部分成本與生產(chǎn)效率。
表1 性能對比表

隨著復(fù)合材料技術(shù)、電磁仿真技術(shù)和智能制造技術(shù)的發(fā)展,復(fù)合材料地面雷達(dá)罩的軍民用差異可能呈現(xiàn)“技術(shù)融合” 趨勢。民用產(chǎn)品可能借鑒軍用技術(shù)的部分成果(如高精度成型工藝、寬頻段透波技術(shù)),提升產(chǎn)品可靠性與適配性;軍用產(chǎn)品則可能通過材料改性、工藝優(yōu)化,在保證性能的同時降低成本。未來,無論是軍用還是民用復(fù)合材料地面雷達(dá)罩,都將朝著 “輕量化、高性能、多功能、長壽命” 的方向發(fā)展,為地面雷達(dá)系統(tǒng)的升級提供更有力的支撐。
參考資料:
[1]詹晶晶,朱亮.飛機(jī)雷達(dá)罩整體復(fù)合材料模具制造工藝研究[J].航空維修與工程,2023,(07):65-67.DOI:10.19302/j.cnki.1672-0989.2023.07.016.
[2] GJB 1680 - 1993《機(jī)載火控雷達(dá)罩通用規(guī)范》
[3] GJB 403B - 2020《艦載雷達(dá)通用規(guī)范》