各種地面電臺及車載電臺都需要配備形式多樣的鞭狀天線,尤其是在艦船上,所需配備的鞭狀天線多達上百付。細長桿狀的鞭天線體積小,應用十分廣泛,對材質的要求也比較高,尤其是在環境復雜的軍艦上使用要求更高。

      首先,天線在各種載荷作用下要有足夠的強度;其次,在各種載荷作用下,天線要有足夠的剛度,其結構變形應限制在允許的范圍內;再者,天線的固有頻率要盡量高,以防止與天線支撐系統發生結構諧振;另外,天線的材質必須具有防鹽霧腐蝕和抗風能力,才能適應長期的海洋工作環境。

      傳統的鞭天線多選用玻璃纖維增強樹脂基復合材料,GRP本身雖然不導電,但是通過表面鋪覆金屬層就可以達到導電的目的,而且同金屬天線相比,其重量明顯減輕,耐腐蝕性也比較好。但是碳纖維增強樹脂基復合材料與玻璃纖維增強復合材料相比,其強度和模量更加優越,更適宜用于艦船等特殊工作環境。

      碳纖維增強樹脂基復合材料具有高比強度和比模量,可用來制造強而輕、剛而薄的構件??刹捎檬趾?、纏繞、拉擠、卷制等一種工藝或多種工藝制備碳纖維鞭天線桿,成型工藝靈活。

      以我們無錫智上新材料為某型號軍艦提供的碳纖維天線鞭為例,該型號天線鞭分為三節,總長度為7.5m,每節之間采用金屬連接件連接。其結構外形為錐桿,整個天線桿結構包括三層:外保護層、碳纖維復合材料桿體層和銅網層。

       采用碳纖維復合材料制備的鞭天線桿表現出以下的性能優勢:1.重量更輕,碳纖維復合材料天線的質量比鋁合金天線降低50%左右 ;2.電性能更好,碳纖維復合材料天線的電性能達到或接近鋁合金的技術指標;3.碳纖維復合材料天線的機械性能更強,不僅大于等于鋁合金天線,在振動、加速度、沖擊、高低溫循環、熱真空等環境下比玻璃纖維增強復合材料天線表現更好。

      近年來,碳纖維復合材料憑借著優異的機械性能、電性能和耐環境性能,在結構、天線組件、鞭天線等結構方面相繼得到了廣泛的應用。這些碳纖維復合材料制品都具有輕質、高強度、高剛度、耐腐蝕及高精度的特點,能很好地適應復雜工況,能在惡劣的高空或海洋環境下使用。

      不過,作為高端碳纖維復材制品的資深廠家,我們無錫智上新材的技術人員在實際的制作中也發現,合理的鋪層對于天線鞭的力學性能非常重要,因為碳纖維單向復合材料在0°方向性能很高,而橫向90°方向上性能較差,必須在制作過程中做好鋪層設計工作。因此,要促使碳纖維復合材料在更多環境下成功應用,也需要碳纖維復合材料制作方的深入研究和配合。

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