本发明涉及电子材料技术及雷电防护领域，特别涉及一种兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料。
背景技术：
1、雷击对于正常飞行的飞机来说是很大的威胁。据统计，飞机每飞行1000～10000h就会遭遇一次雷击，故进行飞机的雷电防护，保证飞机在雷电环境下的安全是十分有必要的。而飞机的边缘散射抑制结构是雷电的初始附着区域，所以飞机的边缘散射抑制结构是雷电防护的重点区域。并且在飞机的边缘散射抑制结构使用复合材料大多数是绝缘材料，导电性远远低于金属，极其容易受到雷击环境的影响，这对于处于雷电环境中的飞机是相当致命的。所以应该重点关注边缘散射抑制结构的雷电防护。
2、边缘散射抑制结构是指由多种非导电复合材料组成的、能满足承载要求、并具有明显降低雷达散射截面的结构。它是一种既能满足外形和结构要求，又能有效减少电磁波反射的多功能一体化结构。与单纯的外形设计和加载材料降低电性能的技术方法相比，这种措施不会因过分强调修改外形而降低飞行器的机动性和敏捷性，同时也扩大了吸波材料在机体上的应用范围。由于飞行器结构具有一定的结构高度和结构空间，通过优选结构几何形状和材料的电磁参数，可使入射波在结构中多次反复传播和损耗，最大限度地吸收电磁波，从而获得较高的吸收率。
3、而目前对非导电复合材料的雷电防护，通常在表面进行金属化处理、布置防雷击分流条等措施。针对位于边缘散射抑制结构，因其电性能需求应尽量避免雷电防护措施对其外形的影响，而布置防雷击分流条会在结构表面成型凸起，会严重影响边缘结构的电性能。
4、随着边缘散射抑制结构的雷击防护成为越来越重要的研究方向，因此设计并实现一种兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料成为工程应用急需解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题或不足，为解决现有边缘散射抑制结构雷击防护不足的问题，本发明提供了一种兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，通过防雷边缘渐进阻抗加载薄膜，能有效防雷的同时，使加载的目标体结构的边缘散射能在一定的频率、极化方式和方位角内得到抑制。
2、兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，对于目标边缘散射抑制结构的最外沿从外至内的方向定义为进深方向，其长度为l，对应为阻抗薄膜的从左至右的长度方向；阻抗薄膜在长度方向平均划分为六作为周期单元，周期单元宽度方向长度也取为p＝l/6，每个周期单元为边长p＝l/6的正方形周期单元；
3、所述六个正方形周期单元在长度方向依次梯度减小的设置一个居中不接触外沿的镂空图形，且最后一个周期单元不镂空，形成渐进阻抗薄膜材料；根据下式确定镂空图形参数：
4、
5、req为等效阻抗，rs为均匀阻抗膜的阻值，p为单元周期，w为镂空图形的边长或半径；使得镂空后的渐进阻抗薄膜材料其覆着于边缘散射抑制结构在9ghz-11ghz频率范围水平极化和垂直极化的电性能不产生负面影响。
6、进一步的，40≤l≤50mm。
7、进一步的，所述镂空图形为边数大于等于4的偶数正多边形，且镂空图形的一条边平行所属周期单元正方形的一条边。
8、进一步的，所述镂空图形为正方形或正六边形。
9、进一步的，所述镂空图形为圆。
10、进一步的，使用时以镂空图形最大的周期单元(阻抗最大)为左，周期单元的长度方向与边缘散射抑制结构的进深方向相适应，自左向右方形周期单元阻抗依次降低，镂空图形尺寸逐渐减小；周期单元的宽边在边缘散射抑制结构的边沿方向依次满布，进而在整个边缘散射抑制结构上下两个裸露面全覆盖。
11、本发明为实现边缘散射抑制结构的雷击防护，基于法拉第笼概念的被动防护方法应用到边缘散射抑制结构的雷击防护中。雷击防护的主要目标是通过为外部结构提供安全的电流传导路径，来保证绝大部分的电流仅停留在表面，并且能在不引起严重损伤的情况下迅速导走。为达到防雷目的，设计了一种兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，采用阻抗薄膜制备具有良好的导电性；并且为了能兼容边缘散射抑制结构的电性能，通过图形化周期渐变设计实现等效表面阻抗渐进变化，且阻抗变化大，有效抑制边缘散射，不会恶化电性能。
12、综上所述，本发明采用整个全覆盖的周期性镂空阻抗膜覆着于边缘散射抑制结构表面，通过计算设置各个镂空图形的参数值不对原本的电性能产生负面影响，而防雷渐进的阻抗薄膜能有效的导走雷电流达到很好的防雷效果，使得防雷击的效果能够同时兼备。并且本发明工艺简单、可操作性强、易于工业化实施，适合推广。
技术特征：1.兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，其特征在于：对于目标边缘散射抑制结构的最外沿从外至内的方向定义为进深方向，其长度为l，对应为阻抗薄膜的从左至右的长度方向；阻抗薄膜在长度方向平均划分为六作为周期单元，周期单元宽度方向长度也取为p＝l/6，每个周期单元为边长p＝l/6的正方形周期单元；
2.如权利要求1所述兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，其特征在于：40≤l≤50mm。
3.如权利要求1所述兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，其特征在于：所述镂空图形为边数大于等于4的偶数正多边形，且镂空图形的一条边平行所属周期单元正方形的一条边。
4.如权利要求3所述兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，其特征在于：所述镂空图形为正方形或正六边形。
5.如权利要求4所述兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，其特征在于：所述镂空图形为正方形，l＝45mm，rs＝30ω，p＝7.5mm；从左至右第一级周期单元的镂空图形边长为a＝5.250mm，第二级周期单元的镂空图形边长为b＝4.637mm，第三级周期单元的镂空图形边长为c＝3.858mm，第四级周期单元的镂空图形边长为d＝2.866mm，第五级周期单元的镂空图形边长为e＝1.604mm，第六级周期单元结构不镂空；各级周期单元所对应的阻抗依次为req1＝100ω、req2＝78.6ω、req3＝61.8ω、req4＝48.55ω、req5＝38.16ω、req6＝30ω。
6.如权利要求1所述兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，其特征在于：所述镂空图形为圆。
7.如权利要求1所述兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料，其特征在于，使用时：以镂空图形最大的周期单元为左，周期单元的长度方向与边缘散射抑制结构的进深方向相适应，周期单元的宽边在边缘散射抑制结构的边沿方向依次满布，进而在整个边缘散射抑制结构上下两个裸露面全覆盖。
技术总结本发明涉及电子材料技术及雷电防护领域，特别涉及一种兼容防雷/边缘散射控制的渐进阻抗薄膜材料。本发明基于法拉第笼概念的被动防护方法应用到典型边缘散射抑制结构的雷击防护中，采用整个全覆盖的周期性镂空阻抗膜覆着于典型边缘散射抑制结构表面，通过计算设置各个镂空图形的参数值不对原本的电性能产生负面影响，而防雷渐进的阻抗薄膜能有效的导走注入在目标体的雷电流，使得雷电流顺利流入导体很好的保护了在其下方的吸波材料，达到很好的防雷效果，使得防雷击的效果能够同时兼备。本发明工艺简单、可操作性强、易于工业化实施，适合推广。
技术研发人员：温顺天,陈海燕,陈豪男,刘倩,姚鑫,周佩珩,张丽,梁迪飞,谢建良
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：技术公布日：2025/1/2