天线窗材料热透波特性风洞测试方法

王国林，张晓晨，马昊军,*，刘丽萍，罗杰，张军

1. 中国空气动力研究与发展中心 超高速空气动力研究所，绵阳 621000 2. 北京临近空间飞行器系统工程研究所，北京 100076

天线窗材料是保护高超声速飞行器在恶劣的气动热环境下通讯、遥测、制导、引爆等系统正常工作的一种防热透波多功能复合电介质材料，在运载火箭、飞船、导弹及返回式卫星等航天飞行器无线电系统中得到广泛的应用[1-2]。

热透波是指电磁波通过高温或烧蚀状态的天线窗材料的动态传输过程，其物理机制和过程远复杂于电磁波在室温稳态电介质材料中的传输。在严重的气动加热环境下，飞行器的天线窗成为热窗，其表面温度迅速达到1 000～3 000 K或更高，窗体自外至内形成明显的温度梯度。天线窗材料表面高温区将经历相变，或者分解、气化，材料内部也会随温度的变化而发生不同的物理、化学、微观组织结构变化，从而引起材料物性的变化[3]。伴随这一变化过程，材料的透波特性可能发生很大的改变。这种热透波效应会造成信号衰减，使雷达作用距离缩短、天线方向图发生畸变，瞄准精度下降，甚至发生测控信号的中断或脱靶。

同时，高超声速飞行器在大气层中飞行时，在飞行器周围形成等离子体鞘套，这种非均匀、碰撞、弱电离的等离子体对电磁波信号的衰减作用很强，同样可以导致飞行器与地面测控系统的通信中断[4-6]。

天线窗的热透波效应和等离子体鞘套的衰减作用，是产生“黑障”的主要原因。……