Радиопрозрачные изделия из стеклопластиков.

Радиопрозрачные изделия из стеклопластиков.

Авторы: И.Г. Гуртовник, В.И. Соколов, Н.Н. Трофимов, С.И. Шалгунов.

Рассматриваются вопросы материаловедения, технологии изготовления, даны электродинамические и прочностные расчеты радиопрозрачных обтекателей и укрытий из стеклопластиков. Приведены данные о механических, диэлектрических и других свойствах исходных компонентов и конечных стеклопластиков. Предлагаемые методики определения свойств стеклопластиков и их рабочих характеристик сопровождаются примерами расчетов.

Для научных работников НИИ, конструкторов специализированных КБ, инженерно-технических работников промышленных предприятий, а также студентов и аспирантов, специализирующихся в области стеклопластиков и радиотехнических изделий. 368 стр., ил.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Стеклопластики являются одним из наиболее распространенных композиционных материалов, сочетающих высокую прочность, небольшую плотность, хорошие диэлектрические свойства и приемлемую цену. Стеклопластик состоит из полимерной матрицы, армированной стекловолокнистым материалом. Использование различных сочетаний армирующих и связующих компонентов позволяет создавать материалы с широким диапазоном регулируемых свойств, что предопределяет большое разнообразие сфер применения стеклопластиков. В частности, стеклопластики широко применяются как в России, так и за рубежом для изготовления радиопрозрачных обтекателей и укрытий приемо-передающих радиотехнических комплексов для авиакосмической, морской, сухопутной техники гражданского и специального назначения.

К радиопрозрачным изделиям (РПИ) из стеклопластиков предъявляется комплекс противоречивых требований. РПИ должны обладать, в первую очередь, заданными радиотехническими характеристиками, от которых зависит дальность действия, точность и надежность работы радиолокационного оборудования и средств связи. Одновременно РПИ должны быть достаточно прочными и надежно защищать находящиеся под ними антенны и радиолокационное оборудование от внешних воздействий (силовых, климатических и др.) на протяжении всего срока эксплуатации.

Несмотря на наличие отдельных монографий, посвященных данной тематике, опубликованные книги (в период до 1980-х годов) не охватывают полностью накопленную и, тем более, не освещают появившуюся в последнее время информацию. В известных публикациях диэлектрические свойства отдельных стеклопластиков приводятся, чаще всего, для фиксированных частот. Некоторая часть опубликованных источников содержит лишь отрывочные справочные, не систематизированные сведения о свойствах стеклопластиков в исходном состоянии и, схематично, сведения о технологии изготовления РПИ. Сведений об изменении диэлектрических свойств материалов под воздействием внешних факторов в процессе длительной эксплуатации опубликовано крайне мало, а в литературе, посвященной вопросам радиотехнических расчётов РПИ, как правило, не увязываются материаловедческие и технологические вопросы с радиотехническими характеристиками. Вместе с тем дальнейшее развитие радио-технических средств различного назначения, расширение сферы их применения диктуют необходимость решения новых, сложных и разнообразных задач в области материаловедения, технологии, создания методов инженерных расчетов радиопрозрачных изделий.

Настоящая монография имеет своей целью частично восполнить имеющийся пробел и систематизированно изложить вопросы изготовления РПИ из стеклопластиков с учетом накопленного опыта и большого числа исследований, проведенных в последние годы в Научно-производственном объединении “Стеклопластик”, являющемся ведущим в России в области разработки стекловолокнистых материалов и стеклопластиков и изделий на их основе.

В главе 1 данной книги рассматриваются основные области применения и основные типы конструкций РПИ.

В главах 2, 3 и 5 приведены основные свойства исходных компонентов (стеклоармирующие и связующие материалы, облегченные заполнители - пенопласты, микросферы, сотопласты и др.), применяемых при производстве РПИ, а в главе 4 - основные характеристики стеклопластиков.

Глава 6 посвящена вопросам изменения свойств стеклопластиков под воздействием внешних факторов (влияние температуры, влаги, солнечной радиации, биологических и других факторов).

Глава 7 посвящена основам электродинамики прохождения электромагнитных волн через диэлектрические стенки и элементам прочностных расчетов РПИ. Приведены инженерные методы расчета основных радиотехнических и прочностных характеристик РПИ с различными конструкциями стенки. Данная глава может быть полезной для специалистов, работающих в области стеклопластиков радиотехнического назначения, а также специализирующихся в области проектирования и изготовления радиотехнических комплексов.

В главах 8-9 рассмотрены наиболее часто используемые технологии изготовления РПИ однослойной и многослойной конструкции (инжекционные методы, контактное, вакуумное, пресскамерное и автоклавное формование и др.).

Из содержания книги можно сделать вывод о том, что для создания современных РПИ из стеклопластиков необходима совместная согласованная работа химиков, радиотехников и конструкторов РПИ, технологов и производственников, выпускающих радиопрозрачные изделия.

Авторы полагают, что книга будет полезной для научных работников НИИ, конструкторов специализированных КБ, инженерно-технических работников промышленных предприятий, студентов и аспирантов, специализирующихся в области стеклопластиков, а также специалистов радиотехнического профиля.

Авторы выражают большую благодарность проф. В.А. Каплуну, одному из ведущих специалистов в области расчетов РПИ, чьи ценные замечания при чтении рукописи, несомненно, способствовали улучшению содержания книги в окончательном варианте. Авторы также считают своим долгом поблагодарить своих коллег-специалистов НПО “Стеклопластик”, которые оказали большую техническую помощь при подготовке рукописи и оформлении данной книги.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

Глава 1. Типы радиопрозрачных изделий из стеклопластиков и их конструктивные особенности.

Назначение и классификация.

Общие требования, предъявляемые к стеклопластиковым радиопрозрачным изделиям различного назначения.

Радиопрозрачные укрытия и обтекатели стационарных объектов и наземной подвижной техники.

Радиопрозрачные изделия для морской техники.

Радиопрозрачные обтекатели летательных аппаратов.

Радиопрозрачные устройства повышенной динамической стойкости из стеклопластиков.

Двухзеркальные системы, рефлекторы, контррефлекторы, прляризационные решетки и отражатели.

Глава 2. Свойства армирующих материалов.

Основные физико-химические свойства стекол и стеклянных волокон.

Диэлектрические свойства стеклоармирующих материалов.

Обработка поверхности стекловолокнистых армирующих материалов.

Переработка элементарных волокон в армирующие материалы.

Однослойные стеклоткани и стеклосетки.

Многослойные стеклоткани.

Нетканые армирующие материалы.

Микросферы.

Диэлектрики с повышенной твердостью, используемые для получения динамически стойких радиопрозрачных изделий из стеклопластиков.

Глава 3. Свойства связующих.

Связующие на основе эпоксидных смол.

Эпоксидные смолы. Реакционно-способные разбавители эпоксидных смол. Модифицированные эпоксидные смолы. Отвердители эпоксидных смол. Составы и свойства эпоксидных связующих для изготовления радиопрозрачных изделий из стеклопластиков.

Связующие на основе ненасыщенных полиэфирных смол.

Связующие на основе кремнийорганических смол.

Связующие на основе фенолоальдегидных смол.

Связующие на основе полиимидных смол.

Связующие на основе фторопластов.

Диэлектрические свойства связующих.

Глава 4. Свойства стеклопластиков, применяемых для изготовления радиопрозрачных изделий.

Основные физико-технические свойства стеклопластиков.

Диэлектрические свойства стеклопластиков.

Расчетные методы определения диэлектрических свойств стеклопластиков.

Глава 5. Свойства облегченных заполнителей, применяемых для изготовления радиопрозрачных изделий многослойной конструкции.

Свойства пенопластовых заполнителей.

Синтактные пены.

Свойства клееных и формованных ячеистых заполнителей.

Свойства стеклосетчатых заполнителей.

Глава 6. Изменение свойств стеклопластиков в процессе эксплуатации.

Характеристики внешней среды, воздействующей на изделия из стеклопластиков.

Влагостойкость стеклопластиков. Основные закономерности сорбции и диффузии влаги в стеклопластиках. Пористость полимеров и композитов. Основные метода определения. Теоретические основы процесса диффузии воды в стеклопластиках. Сорбционные характеристики полимеров и композитов.

Изменение диэлектрических свойств стеклопластиков под воздействием внешних факторов. Влияние влаги на диэлектрические свойства стеклопластиков. Влияние других факторов на диэлектрические свойства стеклопластиков.

Изменение прочностных свойств стеклопластиков. Влияние атмосферных факторов на механические характеристики стеклопластиков. Прогнозирование длительной прочности стеклопластиков.

Способы стабилизации прочностных и диэлектрических характеристик стеклопластиков радиотехнического назначения. Аппретирование стекловолокна. Введение в связующее активных добавок. Использование защитных лакокрасочных покрытий.

Глава 7. Основы электродинамических и прочностных расчетов радиопрозрачных изделий с различными конструкциями радиопрозрачных стенок.

Основные свойства электромагнитных волн и диэлектрических материалов. Прохождение электромагнитных волн через стенки из диэлектрических материалов.

Основные конструкции радиопрозрачных стенок.

Основные этапы проектирования и расчетов радиопрозрачных изделий.

Электродинамические расчеты однослойных радиопрозрачных стенок.

Расчет радиопрозрачных изделий с многослойными диэлектрическими стенками. Радиотехнические особенности многослойных стенок. Оценка толщины различных слоев на стадии синтеза радиопрозрачных стенок. Основные расчетные уравнения.

Радиопрозрачные изделия с диэлектрической стенкой, включающей компенсационные металлические решетки.

Определение углов падения радиоволны на стенки криволинейной формы.

Расчет средней радиопрозрачности криволинейных изделий.

Элементы прочностных расчетов радиопрозрачных изделий.

Глава 8. Изготовления стеклопластиковых радиопрозрачных изделий однослойной конструкции.

Изготовление радиопрозрачных изделий (РПИ) методом инжекции. Описание установки и процесса пропитки.

Теоретические и экспериментальные основы процесса пропитки. Оптимальная скорость пропитки. Управление процессом инжекции. Основные требования к оснастке и вспомогательному оборудованию.

Контактный. Вакуумный, пресскамерный и автоклавный методы изготовления РПИ однослойной конструкции.

Глава 9. Изготовление радиопрозрачных изделий многослойной конструкции.

Изготовление формованных заполнителей.

Разрезание сотовых блоков на панели заданной толщины.

Изготовление клеевых пленок для соединения сотов с обшивками.

Формование изделий многослойной конструкции с ячеистыми формованными заполнителями.

Влияние технологических факторов сборки многослойных РПИ с ячеистыми формованными заполнителями на радиотехнические характеристики.

Изготовление РПИ с пенопластовыми заполнителями.

Изготовление РПИ со стеклосетчатым заполнителем.