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加拿大推出高性能复合碳纤维卫星通信天线满足客户新兴需求

2019-11-15 17:43:59

5月11日，记者了解到，Calian Group Ltd.（加拿大萨斯喀彻温省）系统工程部（SED）推出了由碳纤维复合材料构成的新型中、大口径射频（RF）天线系列。据称，轻质天线系统是Calian SED多年来研究和开发复合材料和高性能天线设计的结晶。凭借在先进射频地面系统方面30多年的经验，该公司设计了复合碳纤维天线，以满足先进射频地面系统客户的新兴需求。

随着卫星通信网络向Q和V波段等更高频率范围的发展，卫星射频地面系统的技术挑战正在增加。在这些较高频率下，诸如降雨，风和天线表面的不均匀加热等环境因素会降低信号性能。 Calian SED的新型复合碳纤维卫星通信天线旨在通过减少由钢或铝组成的传统地面系统可能产生的结构扭曲来提高性能。

“在加拿大航天局，欧洲航天局，Dominion无线电天体物理观测站，加拿大国家研究理事会工业研究援助计划以及Calian SED研究组织的创新设计团队的支持下，我们能够进行必要的创新。Calian SED总裁帕特里克塞拉说，这种突破性技术的建立，鉴定和商业化。 “这些天线在射频天线设计和性能方面取得了重大进步。”

目前配置了10米或6米高性能复合碳纤维反射器和背部结构，该设计最大限度地减少了热，风和重力负载失真，在所有频段（包括Q / V范围及以上）提供了改进的性能。轻质反射器设计具有快速安装和减少运输重量的额外好处 - 这是降低部署成本的关键因素。 Calian SED表示计划在未来推出额外的孔径尺寸。

据了解，碳纤维的起源最早可追溯至1860年，英国人瑟夫·斯旺在制作电灯灯丝时发明了碳纤维并获得了专利。碳纤维真正迎来研究应用“井喷”阶段，还是20世纪50年代之后的事。1958年，美国研究人员首次发现了高性能碳纤维，日本和英国研究人员紧随其后，对碳纤维的性能进行改进升级。到20世纪70年代，碳纤维材料开始在战斗机结构件上崭露头角，F-15、B-1、F-16以及F-18等战斗机上都能看到碳纤维材料的身影。除美国空军的F-22和F-35战斗机大量采用碳纤维复合材料外，X-47B、“全球鹰”等装备更是借助碳纤维材料，实现了有效载荷、续航能力和生存能力的大幅度提升。

用“坚如磐石、韧如发丝”来形容碳纤维材料毫不为过。别看碳纤维材料像纺织纤维一样柔软可加工，却是一种强度比钢大，且耐腐蚀、耐高温、导电导热性好的新一代高性能材料。人们平时接触最多的碳纤维材料自行车，就是借助了碳纤维材料没有塑性形变的特性，不但减轻了车身重量，更大大提升了自行车的使用寿命。

目前，碳纤维复合材料的特性还存在着巨大的提升空间。在碳纤维材料重点研究的树脂领域，碳纤维的应用将进一步提升武器装备各部件的使用寿命，并将显著改善武器装备抗冲击韧性、耐疲劳损伤性、工艺性和耐湿热性。美国国家航空航天局和美国空军研究实验室实现的3D打印，更将进一步提升加工大尺寸、复杂零部件的可靠性。

伴随着相关技术的日渐成熟和武器装备需求的不断加大，碳纤维材料的应用也日趋完善。具备轻质、高强度、耐化学腐蚀等诸多优点的碳纤维材料，势必全面进军武器装备领域，实现“上天下海”，发展前景广阔。

在航空制造领域，碳纤维材料的应用早已不可或缺。F-35战斗机飞行头盔主体就全部使用了高性能碳纤维材料，可将空速、航向、高度、目标信息和雷达警告等直接投射到头盔的面罩上，为飞行员提供了前所未有的态势感知能力。2015年开启全球飞行之旅的“阳光动力2号”太阳能飞机，整体结构的80%都采用了碳纤维材料做“保暖外衣”，在飞行过程中还节约出了更多的动力。除满足机体减重和特殊性能需求外，能有效吸收雷达波的碳纤维材料还为战机披上了“隐身外衣”。美国B-2轰炸机的机身和F-117A战斗机也都采用了碳纤维吸波材料。

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