摘要：针对现有飞机复合材料蒙皮设计难以兼顾承载性能和吸波性能的问题,凭借碳纤维预浸料独特的力电特性,基于阻抗渐变原理设计了具有优异吸波性能的梯度碳纤维阵列,赋予结构吸波性能;利用碳纤维底板优异的承载性能,进行力学性能的增强设计。通过玻璃纤维层合结构(Glass fiber laminated structure,GFLS)电磁和承载性能的双增强设计,构造了吸波/承载一体化层合结构(Integrated laminated structure,ILS)。电磁仿真和试验结果表明:结构实现了薄厚度下(94%)的吸波效果。通过吸波机制研究发现了结构的谐振频率与碳纤维宽度成反比,碳纤维宽度逐层渐变的设计使结构在较宽频段范围内产生多个相近的强吸收频点,从而实现了宽频高强吸波。弯曲性能试验结果表明,一体化层合结构的比弯曲强度和比刚度相较同尺寸的玻璃纤维层合结构分别提升了86.8%和76.3%。本文通过在玻璃纤维预浸料铺层中引入碳纤维预浸料并进行结构构型设计,可实现结构吸波性能和承载性能的大幅增强,为飞机蒙皮的轻质隐身承载一体化设计提供了一种新的解决方案。

摘要：针对现有飞行器复合材料蒙皮难以兼顾承载性能和吸波性能的问题,利用碳纤维预浸料独特的力电特性构造了碳纤维双极化吸波层合结构(carbon fiber dual⁃polarized absorbing laminated structure,CFDALS).通过在玻璃纤维层合结构中引入双向碳纤维阵列结构,赋予层合结构双极化电磁波吸收特性,同时利用碳纤维反射层优异的承载性能来增强结构力学性能.电磁仿真结果表明,该结构对TE极化电磁波在8~18 GHz频带、0°~45°入射角,同时对TM极化电磁波在5~18 GHz频带、0°~60°入射角下平均吸收率均达到90%以上.三点弯曲仿真结果表明,结构在实现双极化电磁吸波的同时,在碳纤维阵列两个排列方向上表现出较高的比弯曲强度、比弯曲刚度.通过在玻璃纤维预浸料中引入双向排列的碳纤维预浸料并进行一体化设计,在结构具备双向优异承载性能的同时实现了双极化电磁吸波性能的显著增强,为飞行器蒙皮隐身承载一体化设计提供了一种新的解决方案.