航天透波复合材料——先驱体转化氮化物透波材料技术

航天透波材料是广泛应用于各种航天器通信系统的一种结构／功能一体化材料。在飞行器中，透波结构按照应用部位的不同，主要分为天线罩与天线窗两大类。天线罩／天线窗既是飞行器的结构件，又是无线电寻的制导系统的重要组成部分；既要承受飞行器在飞行过程中的气动载荷、气动热等恶劣环境，又要作为发射和接收电磁信号的通道，保证其与外界的正常通信。因此，研制和开发高性能航天透波材料，对于航天制导系统的发展具有重要意义。氮化物陶瓷基复合材料是目前航天透波领域研究的热点和重要方向之一。本书较全面地对作者十多年来在先驱体转化氮化物透波复合材料领域的研究成果进行了总结，系统介绍了透波结构的设计、无碳氮化物陶瓷先驱体的合成、氮化物透波复合材料的先驱体转化制备工艺以及透波复合材料的性能试验方法等内容。

丛书序
本书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 航天制导系统简介 1
1.2 透波材料的应用背景 3
1.3 透波材料的基本要求 4
1.4 透波材料的发展历程 5
1.4.1 有机透波材料 5
1.4.2 陶瓷透波材料 6
1.4.3 陶瓷基透波复合材料 12
1.5 透波材料的制备工艺 17
1.5.1 烧结法 17
1.5.2 溶胶—凝胶法 18
1.5.3 化学气相渗透法 18
1.5.4 凝胶注模法 19
1.5.5 有机先驱体浸渍—裂解法 20
参考文献 22
第2章 透波结构的设计 29
2.1 透波设计的核心问题 29
2.2 透波结构的电性能设计 31
2.2.1 电磁波在介质中传播的理论基础 33
2.2.2 单层结构平板材料透波率的计算方法 41
2.2.3 夹层结构平板材料透波率的计算方法 42
2.2.4 单层结构罩壁的设计实例 44
2.2.5 整罩透波性能模拟 46
2.3 透波结构的力学性能设计 50
2.3.1 材料体系设计 50
2.3.2 复合材料结构设计 54
2.3.3 透波结构的力热性能优化 54
2.4 天线罩连接方案设计 55
2.4.1 常用连接方案概述 56
2.4.2 连接设计难点分析 56
参考文献 57
第3章 氮化物透波陶瓷先驱体合成及陶瓷化过程 59
3.1 BN先驱体 60
3.1.1 硼吖嗪的合成 60
3.1.2 硼吖嗪的交联裂解过程 70
3.2 Si3N4先驱体 76
3.2.1 全氢聚硅氮烷的合成 76
3.2.2 全氢聚硅氮烷的交联裂解过程 78
3.3 Si-B-N先驱体 81
3.3.1 聚硼硅氮烷的合成 81
3.3.2 聚硼硅氮烷的交联裂解过程 83
参考文献 87
第4章 氮化物陶瓷基透波复合材料的制备及成型技术 90
4.1 先驱体浸渍—裂解工艺 90
4.2 氮化物陶瓷基复合材料的制备 92
4.2.1 BN基透波复合材料 92
4.2.2 Si3N4基透波复合材料 126
4.2.3 Si-B-N基透波复合材料 131
4.3 复合材料界面控制技术 138
4.3.1 纤维增强复合材料界面基本理论 138
4.3.2 CVD BN形核过程的理论分析 140
4.3.3 纤维表面CVD BN涂层的表征 142
4.3.4 界面涂层对复合材料性能的影响 149
4.4 大尺寸异型构件的制备技术 157
4.4.1 整体工艺介绍 158
4.4.2 模具的设计 159
4.4.3 纤维织物的编织 160
4.4.4 天线罩的复合与加工 160
4.4.5 天线罩防潮涂层的制备 162
参考文献 162
第5章 航天透波材料试验技术 166
5.1 透波材料的性能测试 166
5.1.1 介电性能 166
5.1.2 力学性能 171
5.1.3 热物理性能 174
5.1.4 烧蚀性能 176
5.2 天线罩的性能试验 179
5.2.1 透波性能试验 179
5.2.2 振动试验 179
5.2.3 静力强度试验 180
5.2.4 力 热联合试验 181
5.2.5 风洞烧蚀试验 181
参考文献 182
第6章 总结与展望 184
6.1 总结 184
6.2 展望 186