第三章成型工藝技術(shù)體系

3.1 傳統(tǒng)成型工藝

復(fù)合材料雷達(dá)罩的最終性能，不僅取決于材料本身，更在很大程度上由其制造工藝決定。傳統(tǒng)復(fù)合材料成型工藝以手工操作為主，適用于低端/大型罩體，設(shè)備投入小、適應(yīng)性強(qiáng)，但產(chǎn)品質(zhì)量一致性較差。手糊成型是最古老、最簡(jiǎn)單的復(fù)合材料成型方法之一。其工藝流程為：在模具表面依次涂覆脫模劑和膠衣層，隨后手工鋪設(shè)纖維增強(qiáng)材料，再用刷子或輥?zhàn)訉⒁簯B(tài)樹(shù)脂涂覆并充分浸潤(rùn)纖維。該工藝的優(yōu)點(diǎn)在于模具成本低、對(duì)纖維種類無(wú)限制，且特別適合制造超大型構(gòu)件。然而，其缺點(diǎn)也十分明顯：樹(shù)脂含量高且分布不均，孔隙率較高，導(dǎo)致力學(xué)性能偏低。因此，手糊成型主要應(yīng)用于成本敏感、性能要求較低的場(chǎng)景，如民用氣象雷達(dá)罩。噴射成型可視為手糊成型的機(jī)械化改良版本。該工藝通過(guò)專用噴槍將短切纖維與霧化樹(shù)脂同步噴涂至模具表面。相較于手糊，噴射成型提高了生產(chǎn)效率，但其采用的短切纖維無(wú)法形成連續(xù)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致制品力學(xué)性能顯著低于連續(xù)纖維制品。正因如此，噴射成型在雷達(dá)罩領(lǐng)域的應(yīng)用較少。

3.2 先進(jìn)成型工藝

為滿足軍用及高端民用雷達(dá)罩對(duì)力學(xué)性能、電磁透過(guò)性和尺寸精度的嚴(yán)苛要求，主流先進(jìn)工藝通過(guò)引入壓力、真空或自動(dòng)化設(shè)備，顯著提升了產(chǎn)品質(zhì)量與批次一致性。樹(shù)脂傳遞模塑（RTM/VARTM）的基本原理是：先將干態(tài)纖維預(yù)成型體置于閉合模具中，再通過(guò)注射口在壓力（RTM）或真空負(fù)壓（VARTM）驅(qū)動(dòng)下將液態(tài)樹(shù)脂注入模腔。該工藝的優(yōu)勢(shì)顯著：制品兩面均為模具面，表面光潔度高；樹(shù)脂含量可控，孔隙率低。目前，哈玻院、航天科工39所等單位已廣泛采用RTM/VARTM技術(shù)制造中大型地面軍用雷達(dá)罩。熱壓罐成型被公認(rèn)為航空復(fù)合材料制造的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。其工藝過(guò)程為：將預(yù)浸料按設(shè)計(jì)鋪層鋪放于模具上，包裹真空袋后置入熱壓罐，在程序控制下同步施加高溫和高壓，促使樹(shù)脂充分流動(dòng)、浸潤(rùn)纖維并完成固化。該工藝可實(shí)現(xiàn)極低的孔隙率（<1%）、高纖維體積分?jǐn)?shù)（>60%），力學(xué)與介電性能高度一致，且尺寸精度高、重復(fù)性好。然而，其缺點(diǎn)同樣突出：設(shè)備投資巨大，能耗高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。因此，熱壓罐成型主要用于高端軍用機(jī)載雷達(dá)罩。

面向未來(lái)高效率、低成本、高一致性的制造需求，智能制造工藝正逐步從航空航天領(lǐng)域向地面雷達(dá)罩制造滲透。自動(dòng)鋪絲（AFP）與自動(dòng)鋪帶（ATL）利用多軸機(jī)器人系統(tǒng)，將預(yù)浸絲束或預(yù)浸帶按照預(yù)設(shè)路徑自動(dòng)、精確地鋪設(shè)在模具表面，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的變角度鋪層與局部功能梯度設(shè)計(jì)。該工藝具有鋪層精度高、材料浪費(fèi)少、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)。目前，AFP/ATL已廣泛應(yīng)用于F-35、C919等大型航空結(jié)構(gòu)件。機(jī)器人輔助RTM通過(guò)集成工業(yè)機(jī)器人完成纖維預(yù)成型體的自動(dòng)鋪設(shè)等工序，大幅提升了RTM工藝的自動(dòng)化水平。與此同時(shí)，增材制造技術(shù)也開(kāi)始嘗試用于復(fù)合材料雷達(dá)罩的制造，可直接打印碳纖維增強(qiáng)PEEK等高性能材料結(jié)構(gòu)。盡管受限于當(dāng)前設(shè)備尺寸與打印速度，尚難以滿足大型地面雷達(dá)罩的整體成型需求，但在小型化、定制化應(yīng)用場(chǎng)景（如無(wú)人機(jī)載雷達(dá)罩、5G通信基站天線罩）中已展現(xiàn)出顯著潛力。

第四章結(jié)構(gòu)類型與典型應(yīng)用形式

4.1 單壁結(jié)構(gòu) vs. 夾芯結(jié)構(gòu)

先進(jìn)的制造工藝與合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將理論性能轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品的橋梁。在結(jié)構(gòu)形式上，現(xiàn)代高性能雷達(dá)罩普遍采用夾芯結(jié)構(gòu)（Sandwich Structure），即在兩層功能面材（skin）之間夾入一層輕質(zhì)高剛度的芯材（core）。這種設(shè)計(jì)巧妙地利用了材料力學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)了極高的彎曲剛度和承載能力，同時(shí)最大限度地減輕了結(jié)構(gòu)重量。單壁結(jié)構(gòu)由單一復(fù)合材料層板構(gòu)成，通常采用手糊、噴射等傳統(tǒng)工藝制造，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝成熟、成本低廉的特點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)適合制造幾何形狀復(fù)雜的曲面構(gòu)件，在小型民用雷達(dá)罩中應(yīng)用廣泛。然而，其力學(xué)性能存在明顯局限：整體剛度較低，在大尺寸或高風(fēng)載工況下容易發(fā)生變形。因此，單壁結(jié)構(gòu)主要適用于對(duì)性能要求不高的小型民用場(chǎng)景。夾芯結(jié)構(gòu)由上下兩層面板（Skin）與中間輕質(zhì)芯材（Core）共同構(gòu)成，是當(dāng)前高性能雷達(dá)罩的主流結(jié)構(gòu)形式。其核心優(yōu)勢(shì)在于以極輕的重量實(shí)現(xiàn)極高的彎曲剛度。具體而言，夾芯結(jié)構(gòu)具有三大突出優(yōu)點(diǎn)：一是高剛度重量比；二是具備一定的隔熱與隔音性能；三是可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。目前常用的芯材主要包括兩類：蜂窩芯與閉孔泡沫芯。蜂窩芯又可分為鋁蜂窩和Nomex?芳綸紙蜂窩。相比之下，閉孔泡沫芯（如聚氨酯PUR、聚醚酰亞胺PEI等）因其完全不吸水的特性，從根本上規(guī)避了因環(huán)境濕氣侵入導(dǎo)致的介電性能劣化問(wèn)題，已成為新一代高性能雷達(dá)罩的首選芯材。

4.2 典型應(yīng)用形式分析

機(jī)載雷達(dá)罩是復(fù)合材料在雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用最成熟、技術(shù)要求最嚴(yán)苛的領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表現(xiàn)為體積小、曲率大、氣動(dòng)外形精度高。目前主流技術(shù)路線普遍采用石英纖維/氰酸酯樹(shù)脂預(yù)浸料配合熱壓罐成型工藝，結(jié)構(gòu)形式多為單壁或薄夾芯設(shè)計(jì)。軍用戰(zhàn)斗機(jī)鼻錐罩不僅需滿足基本透波功能，還需集成隱身（低RCS）設(shè)計(jì)、電熱除冰系統(tǒng)及抗鳥(niǎo)撞能力；而民用客機(jī)（如C919）的氣象雷達(dá)罩則更側(cè)重于成本控制、長(zhǎng)期可靠性與適航認(rèn)證合規(guī)性。艦載與車載雷達(dá)罩長(zhǎng)期運(yùn)行于高鹽霧、高濕度、強(qiáng)振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)核心在于高密封性、抗疲勞性與環(huán)境耐受性。為應(yīng)對(duì)海洋或野戰(zhàn)條件下的腐蝕與機(jī)械沖擊，芯材則優(yōu)先選用不吸水的Nomex?芳綸蜂窩或PEI閉孔泡沫。軍用艦載雷達(dá)罩需全面滿足GJB 403B中關(guān)于溫度沖擊、鹽霧腐蝕、振動(dòng)沖擊等多項(xiàng)嚴(yán)苛環(huán)境試驗(yàn)要求。

圖2 機(jī)載雷達(dá)罩

地面固定雷達(dá)罩是本報(bào)告的核心關(guān)注對(duì)象，其尺寸跨度極大，且軍民應(yīng)用場(chǎng)景差異最為顯著。民用主要服務(wù)于氣象監(jiān)測(cè)、空中交通管制等場(chǎng)景。結(jié)構(gòu)上多為中小型（直徑<20 m），普遍采用玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂體系，結(jié)合手糊或RTM工藝制造。性能方面，其聚焦穩(wěn)定適配單一頻段（如S/C波段），要求透波率≥90%，并能耐受-20℃~60℃溫度范圍、12級(jí)風(fēng)載。軍用則面向防空預(yù)警、彈道導(dǎo)彈預(yù)警等高敏感任務(wù)。其結(jié)構(gòu)多為中大型（直徑>20 m），廣泛采用碳纖維與芳綸纖維混雜增強(qiáng)的復(fù)合材料體系，搭配高性能泡沫夾芯。此類罩體需具備“多頻段兼容能力”（覆蓋X/Ku/Ka波段），透波率≥95%，并能在-40℃~85℃極端溫度、15級(jí)強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)鹽霧環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。此外，還必須具備低雷達(dá)反射截面積（RCS）和抗電磁脈沖（EMP）能力。隨著通信、智能交通與特種工程領(lǐng)域的快速發(fā)展，復(fù)合材料雷達(dá)罩正加速向新興應(yīng)用場(chǎng)景拓展。5G基站天線罩具有小型化特點(diǎn)，工作頻段涵蓋3.5 GHz、28 GHz、39 GHz等。為滿足大規(guī)模部署需求，材料普遍采用改性聚丙烯（PP）或聚苯醚（PPE）等低介電常數(shù)熱塑性復(fù)合材料。自動(dòng)駕駛毫米波雷達(dá)罩集成于汽車前保險(xiǎn)杠或格柵內(nèi)部，需完全符合車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。材料方面，多選用專用低介電、低損耗的PPS、PBT或液晶聚合物（LCP）復(fù)合材料。其最大技術(shù)挑戰(zhàn)在于：在復(fù)雜三維曲面下仍需確保77 GHz毫米波信號(hào)的無(wú)損、低畸變傳輸。地震/地質(zhì)探測(cè)設(shè)備防護(hù)罩并非傳統(tǒng)意義上的“透波”結(jié)構(gòu)，其核心需求在于輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗沖擊、耐油污及野外極端工況適應(yīng)性，以保護(hù)內(nèi)部精密電子設(shè)備。

第五章中國(guó)市場(chǎng)現(xiàn)狀與戰(zhàn)略機(jī)遇分析

5.1 政策驅(qū)動(dòng)與市場(chǎng)需求分析

中國(guó)復(fù)合材料雷達(dá)罩市場(chǎng)正處于一個(gè)充滿活力、政策強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)且發(fā)展?jié)摿薮蟮陌l(fā)展階段。隨著國(guó)家軍民融合戰(zhàn)略的深入實(shí)施和國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目的持續(xù)推進(jìn)，國(guó)內(nèi)對(duì)高性能復(fù)合材料及其相關(guān)零部件的需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。中國(guó)的雷達(dá)罩市場(chǎng)應(yīng)用呈現(xiàn)軍民并進(jìn)、層次分明的特點(diǎn)。軍用領(lǐng)域以殲-20、運(yùn)-20為代表的第四代戰(zhàn)機(jī)，以及以空警-500、運(yùn)-20預(yù)警機(jī)為代表的先進(jìn)空中平臺(tái)，都對(duì)高性能雷達(dá)罩提出了極為苛刻的要求。此外，中國(guó)大力發(fā)展無(wú)人機(jī)（UAV/UCAV）技術(shù)，也為雷達(dá)罩市場(chǎng)開(kāi)辟了全新的細(xì)分領(lǐng)域。民用航空領(lǐng)域，隨著國(guó)產(chǎn)C919大型客機(jī)的規(guī)模化生產(chǎn)和交付，其對(duì)復(fù)合材料的需求也進(jìn)入了實(shí)質(zhì)階段。C919機(jī)身結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料的占比預(yù)計(jì)將達(dá)到11.5%，其中雷達(dá)罩明確采用了玻璃纖維復(fù)合材料。此外，龐大的商業(yè)航空機(jī)隊(duì)對(duì)機(jī)載氣象雷達(dá)和衛(wèi)星通信天線罩的更換和升級(jí)，以及民航機(jī)場(chǎng)對(duì)天氣雷達(dá)罩的采購(gòu)，共同構(gòu)成了民用市場(chǎng)的穩(wěn)定需求。

在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，以中航高科為代表的龍頭企業(yè)扮演著至關(guān)重要的角色。中航高科通過(guò)其下屬的航空工業(yè)濟(jì)南特種結(jié)構(gòu)研究所（637所），承擔(dān)了ARJ21支線客機(jī)和C919大型客機(jī)雷達(dá)罩的研發(fā)與生產(chǎn)任務(wù)。除了中航高科，市場(chǎng)上還活躍著一批專注于航空航天配套服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，如湖南航天環(huán)宇通信科技股份有限公司。

5.2 新興領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇

中國(guó)復(fù)合材料地面雷達(dá)罩產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)由國(guó)家戰(zhàn)略強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)、市場(chǎng)需求雙軌并行、技術(shù)能力加速追趕的關(guān)鍵發(fā)展階段。軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略已上升為國(guó)家戰(zhàn)略。C919大型客機(jī)項(xiàng)目是帶動(dòng)國(guó)內(nèi)航空產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)的“龍頭工程”?！笆奈濉毙虏牧袭a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中明確將高性能纖維及復(fù)合材料列為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，重點(diǎn)支持高強(qiáng)高模碳纖維、特種環(huán)氧/氰酸酯樹(shù)脂、先進(jìn)蜂窩/泡沫芯材的國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)。

軍用需求是技術(shù)創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)力，主要來(lái)自三大方向：空中力量建設(shè)（預(yù)警機(jī)、隱身戰(zhàn)斗機(jī)）；國(guó)土防空與導(dǎo)彈預(yù)警（大型地面雷達(dá)站）；前沿武器系統(tǒng)（高超音速飛行器）。民用市場(chǎng)是產(chǎn)業(yè)規(guī)?；幕A(chǔ)，呈現(xiàn)出多元化、快速迭代的特點(diǎn)。全國(guó)布設(shè)的S/C波段天氣雷達(dá)網(wǎng)是最大的民用市場(chǎng)。龐大的現(xiàn)有機(jī)隊(duì)對(duì)機(jī)載雷達(dá)罩的更換和維修構(gòu)成了穩(wěn)定的后市場(chǎng)。大規(guī)模建設(shè)的5G基站，尤其是毫米波基站，對(duì)小型化、低成本、高一致性天線罩的需求巨大。風(fēng)電與交通領(lǐng)域，風(fēng)力發(fā)電機(jī)需安裝測(cè)風(fēng)雷達(dá)；高速公路的交通流量監(jiān)控雷達(dá)也廣泛使用復(fù)合材料罩體。新興領(lǐng)域如地震/地質(zhì)探測(cè)設(shè)備、浮空器與臨近空間飛行器、低軌衛(wèi)星地面站等，為復(fù)合材料雷達(dá)罩創(chuàng)造了新的增量市場(chǎng)。

綜上所述，中國(guó)市場(chǎng)呈現(xiàn)出“軍用牽引技術(shù)，民用擴(kuò)大規(guī)模，新興領(lǐng)域創(chuàng)造增量”的良性發(fā)展格局。在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，軍民技術(shù)壁壘正在被打破，為整個(gè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了強(qiáng)大活力。從仿制起步，到集成追趕，再到如今的自主創(chuàng)新，中國(guó)復(fù)合材料雷達(dá)罩產(chǎn)業(yè)正站在歷史的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，依托龐大的內(nèi)需市場(chǎng)和堅(jiān)定的政策支持，有望在全球高端制造版圖中占據(jù)一席之地。

文章聲明：

1.數(shù)據(jù)來(lái)源聲明：本文所涉數(shù)據(jù)均來(lái)源于公開(kāi)網(wǎng)絡(luò)信息（包括但不限于政府網(wǎng)站、行業(yè)報(bào)告、學(xué)術(shù)期刊等），由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)處行業(yè)研究部依法整理與編纂。協(xié)會(huì)已對(duì)上述數(shù)據(jù)的合法性和合規(guī)性進(jìn)行初步核查，但不對(duì)數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性或時(shí)效性承擔(dān)法律責(zé)任。如數(shù)據(jù)涉及第三方知識(shí)產(chǎn)權(quán)或隱私信息，協(xié)會(huì)將依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)及時(shí)處理；