1 引言
      復合材料（Composite Materials，Composites）是指經過選擇的、含一定數量比的兩種或兩種以上的組分（或稱祖元），通過人工復合、組成多項、三維結合且各相之間有明顯界面的、具有特殊功能的材料。因復合材料具有各組分的性能，同時能按預期的使用特性而設計制造，并按成分的不同比例可獲得優(yōu)于基體的更高性能。其具有高比強度、高比模量、吸波、透波及低膨脹系數等優(yōu)越性能,已廣泛應用于能源、交通、航天航空、汽車工業(yè)、電子工業(yè)等領域。
    隨著機載、星載雷達的發(fā)展，天饋系統(tǒng)作為這一高新技術載體的核心部分，正向著集成度高、輕小型化、高可靠性的方向發(fā)展，其需要大量高性能的結構材料和功能材料對結構設計進行優(yōu)化。天饋系統(tǒng)通常由天線骨架、天線陣面、饋線及天線罩等部分組成。本文主要介紹幾類復合材料的特點及其在天饋系統(tǒng)中的應用。

2 復合材料的分類及特點

      復合材料按使用功能要求可分為結構復合材料和功能復合材料。結構復合材料主要作為承力結構件使用，其特點是可根據材料在使用中受力的要求進行組元選材和增強體鋪層設計，充分發(fā)揮各組元的效能；功能復合材料則具有某種特殊的物理或化學性能（如電、磁、聲、光、熱等），利用其特殊的性能來實現特定功能，本文主要利用其電磁、熱特性進行設計微波元器件。

    復合材料的主要特點是：性能可設計性、與構件成型的一致性，具有比強度高、比模量高、抗疲勞斷裂性能好、尺寸穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點，其綜合性能如表1所示。
       

    
3 復合材料在天饋系統(tǒng)上應用

      3.1 碳纖維復合材料在天線骨架中的應用

      碳纖維復合材料（CFRP）是集結構承載和電磁功能于一身的優(yōu)質材料。同時隨著雷達科學的發(fā)展，陣列面天線已經大量使用，天線骨架不僅安裝陣面或反射面，還通常集成發(fā)射、接收、監(jiān)控等分系統(tǒng)，進而需承載更大的載荷。根據兩者的功能特點，將碳纖維復合材料應用于設計制造天線骨架，將更好地解決框架的剛強度設計和減重設計之間的矛盾。

       圖1是某星載雷達天線陣面骨架，其上安裝有陣列天線、T/R組件、功分器、波控及電源等，骨架包括邊框、中框、接頭和加強板等，尺寸約為5.6m×1.44m,重約800kg。經過對模型的結構優(yōu)化，設計四周骨架方管高80mm、寬72mm、壁厚3mm，并在框架內預埋安裝件，在橫梁與縱梁的連接處使用鋁合金槽形角片連接，并選用表2所示的碳纖維復合材料。試驗結果和分析基本吻合，其固有頻率約為49Hz,滿足天線的使用要求。
        
      
      3.2 碳纖維復合材料在天線反射面中的應用

      通過CFRP的電磁波反射、透射等試驗研究證明，CFRP的不同鋪層對雷達波透射系數影響很大:在單向纖維鋪層中，CFRP層板鋪層層數越多，則雷達波反射率就越高，對于單向纖維層板，層數約25層時，大約99%以上的雷達波被反射；在單向纖維鋪層中,纖維與電場方向夾的絕對值|6|(0 ≤|6|≤90°)越大，雷達波反射率就越小。

      我們應用CFRP的電磁波特性，為某雷達設計制造了圖2所示的碳纖維復合材料天線反射面。該反射面不僅提高了天線的剛強度，而且比傳統(tǒng)的鋁合金天線重量降低了50%左右，同時具有良好的抗熱變形能力。
      

圖3是該碳纖維復合材料天線的透過率測試結果，數據表明該天線的反射率大于96％，透過率≤-25dB，符合設計、使用要求，滿足電性能指標。
      
       3.3 玻璃纖維復合材料在天線罩上的應用

       雷達天線通常遭受到風、雨或飛沙走石等的侵襲，為了保護其不受這些因素的干擾，確保天線能在惡劣環(huán)境條件下正常工作，我們常使用集電磁波透明性和結構強度于一身的功能性復合材料罩在雷達天線上，即：雷達罩，被稱為雷達系統(tǒng)的“電磁窗口”。

       雷達罩常使用玻璃纖維復合材料進行設計,由于制備工藝的不同,材料的機械及電氣性能通常也略有不同，表3列出了幾種典型材料的電氣性能。因此設計雷達罩不僅對其風載荷、雪載荷等的強度和穩(wěn)定性進行校核，而且需要對材料的電氣性能進行設計，而且必須根據相應的測試標準進行復測。
       
      3.4 其它復合材料的應用

      隨著材料復合手段的日漸豐富、制作工藝水平的逐步提高，復合材料的種類也不斷增加，性能也大幅度優(yōu)化，進而就擴大了其在饋線系統(tǒng)元器件設計中應用。金屬基復合材料具有熱導率高、強度高、熱膨脹系數低等特點。目前，環(huán)行器、移項器、T/R組件等器件使用金屬基復合材料進行電訊及結構設計。

4 結論

      復合材料以其優(yōu)良的力學、熱學及電性能在現代雷達天饋系統(tǒng)中得到來了廣泛的應用，加快了雷達結構向高集成度、高可靠性、輕小型化的方向發(fā)展?，F對復合材料的結構設計提出以下幾點建議：

      (1)復合材料的可設計性是一把雙刃劍，給設計帶來方便的同時，也對制作工藝提出更高要求，提高工藝設計水平是利用好復合材料這把利劍的關鍵。

      (2)在天饋系統(tǒng)中使用復合材料，必須結合數字樣機技術，對材料成分和狀態(tài)進行仿真分析，優(yōu)化產品結構形式、提高結構剛強度，同時縮短研發(fā)周期,降低設計和制造成本。

      (3)因為雷達天饋系統(tǒng)的結構尺寸要求精度非常高,對于功能復合材料的設計，還需要做大量的實驗驗證工作,以滿足產品熱穩(wěn)定性和環(huán)境適應性的要求。