复合材料雷达罩行业发展研究简报（下）

第三章成型工艺技术体系

3.1 传统成型工艺

复合材料雷达罩的最终性能，不仅取决于材料本身，更在很大程度上由其制造工艺决定。传统复合材料成型工艺以手工操作为主，适用于低端/大型罩体，设备投入小、适应性强，但产品质量一致性较差。手糊成型是最古老、最简单的复合材料成型方法之一。其工艺流程为：在模具表面依次涂覆脱模剂和胶衣层，随后手工铺设纤维增强材料，再用刷子或辊子将液态树脂涂覆并充分浸润纤维。该工艺的优点在于模具成本低、对纤维种类无限制，且特别适合制造超大型构件。然而，其缺点也十分明显：树脂含量高且分布不均，孔隙率较高，导致力学性能偏低。因此，手糊成型主要应用于成本敏感、性能要求较低的场景，如民用气象雷达罩。喷射成型可视为手糊成型的机械化改良版本。该工艺通过专用喷枪将短切纤维与雾化树脂同步喷涂至模具表面。相较于手糊，喷射成型提高了生产效率，但其采用的短切纤维无法形成连续增强结构，导致制品力学性能显著低于连续纤维制品。正因如此，喷射成型在雷达罩领域的应用较少。

3.2 先进成型工艺

为满足军用及高端民用雷达罩对力学性能、电磁透过性和尺寸精度的严苛要求，主流先进工艺通过引入压力、真空或自动化设备，显著提升了产品质量与批次一致性。树脂传递模塑（RTM/VARTM）的基本原理是：先将干态纤维预成型体置于闭合模具中，再通过注射口在压力（RTM）或真空负压（VARTM）驱动下将液态树脂注入模腔。该工艺的优势显著：制品两面均为模具面，表面光洁度高；树脂含量可控，孔隙率低。目前，哈玻院、航天科工39所等单位已广泛采用RTM/VARTM技术制造中大型地面军用雷达罩。热压罐成型被公认为航空复合材料制造的“黄金标准”。其工艺过程为：将预浸料按设计铺层铺放于模具上，包裹真空袋后置入热压罐，在程序控制下同步施加高温和高压，促使树脂充分流动、浸润纤维并完成固化。该工艺可实现极低的孔隙率（<1%）、高纤维体积分数（>60%），力学与介电性能高度一致，且尺寸精度高、重复性好。然而，其缺点同样突出：设备投资巨大，能耗高，生产周期长。因此，热压罐成型主要用于高端军用机载雷达罩。

面向未来高效率、低成本、高一致性的制造需求，智能制造工艺正逐步从航空航天领域向地面雷达罩制造渗透。自动铺丝（AFP）与自动铺带（ATL）利用多轴机器人系统，将预浸丝束或预浸带按照预设路径自动、精确地铺设在模具表面，可实现复杂曲面的变角度铺层与局部功能梯度设计。该工艺具有铺层精度高、材料浪费少、生产效率高等优势。目前，AFP/ATL已广泛应用于F-35、C919等大型航空结构件。机器人辅助RTM通过集成工业机器人完成纤维预成型体的自动铺设等工序，大幅提升了RTM工艺的自动化水平。与此同时，增材制造技术也开始尝试用于复合材料雷达罩的制造，可直接打印碳纤维增强PEEK等高性能材料结构。尽管受限于当前设备尺寸与打印速度，尚难以满足大型地面雷达罩的整体成型需求，但在小型化、定制化应用场景（如无人机载雷达罩、5G通信基站天线罩）中已展现出显著潜力。

第四章结构类型与典型应用形式

4.1 单壁结构 vs. 夹芯结构

先进的制造工艺与合理的结构设计是将理论性能转化为实际产品的桥梁。在结构形式上，现代高性能雷达罩普遍采用夹芯结构（Sandwich Structure），即在两层功能面材（skin）之间夹入一层轻质高刚度的芯材（core）。这种设计巧妙地利用了材料力学原理，实现了极高的弯曲刚度和承载能力，同时最大限度地减轻了结构重量。单壁结构由单一复合材料层板构成，通常采用手糊、喷射等传统工艺制造，具有结构简单、工艺成熟、成本低廉的特点。该结构适合制造几何形状复杂的曲面构件，在小型民用雷达罩中应用广泛。然而，其力学性能存在明显局限：整体刚度较低，在大尺寸或高风载工况下容易发生变形。因此，单壁结构主要适用于对性能要求不高的小型民用场景。夹芯结构由上下两层面板（Skin）与中间轻质芯材（Core）共同构成，是当前高性能雷达罩的主流结构形式。其核心优势在于以极轻的重量实现极高的弯曲刚度。具体而言，夹芯结构具有三大突出优点：一是高刚度重量比；二是具备一定的隔热与隔音性能；三是可设计性强。目前常用的芯材主要包括两类：蜂窝芯与闭孔泡沫芯。蜂窝芯又可分为铝蜂窝和Nomex®芳纶纸蜂窝。相比之下，闭孔泡沫芯（如聚氨酯PUR、聚醚酰亚胺PEI等）因其完全不吸水的特性，从根本上规避了因环境湿气侵入导致的介电性能劣化问题，已成为新一代高性能雷达罩的首选芯材。

4.2 典型应用形式分析

机载雷达罩是复合材料在雷达系统中应用最成熟、技术要求最严苛的领域。其结构特点表现为体积小、曲率大、气动外形精度高。目前主流技术路线普遍采用石英纤维/氰酸酯树脂预浸料配合热压罐成型工艺，结构形式多为单壁或薄夹芯设计。军用战斗机鼻锥罩不仅需满足基本透波功能，还需集成隐身（低RCS）设计、电热除冰系统及抗鸟撞能力；而民用客机（如C919）的气象雷达罩则更侧重于成本控制、长期可靠性与适航认证合规性。舰载与车载雷达罩长期运行于高盐雾、高湿度、强振动等恶劣环境中，其结构设计核心在于高密封性、抗疲劳性与环境耐受性。为应对海洋或野战条件下的腐蚀与机械冲击，芯材则优先选用不吸水的Nomex®芳纶蜂窝或PEI闭孔泡沫。军用舰载雷达罩需全面满足GJB 403B中关于温度冲击、盐雾腐蚀、振动冲击等多项严苛环境试验要求。

图2 机载雷达罩

地面固定雷达罩是本报告的核心关注对象，其尺寸跨度极大，且军民应用场景差异最为显著。民用主要服务于气象监测、空中交通管制等场景。结构上多为中小型（直径<20 m），普遍采用玻璃纤维/环氧树脂体系，结合手糊或RTM工艺制造。性能方面，其聚焦稳定适配单一频段（如S/C波段），要求透波率≥90%，并能耐受-20℃~60℃温度范围、12级风载。军用则面向防空预警、弹道导弹预警等高敏感任务。其结构多为中大型（直径>20 m），广泛采用碳纤维与芳纶纤维混杂增强的复合材料体系，搭配高性能泡沫夹芯。此类罩体需具备“多频段兼容能力”（覆盖X/Ku/Ka波段），透波率≥95%，并能在-40℃~85℃极端温度、15级强风、强盐雾环境下长期稳定工作。此外，还必须具备低雷达反射截面积（RCS）和抗电磁脉冲（EMP）能力。随着通信、智能交通与特种工程领域的快速发展，复合材料雷达罩正加速向新兴应用场景拓展。5G基站天线罩具有小型化特点，工作频段涵盖3.5 GHz、28 GHz、39 GHz等。为满足大规模部署需求，材料普遍采用改性聚丙烯（PP）或聚苯醚（PPE）等低介电常数热塑性复合材料。自动驾驶毫米波雷达罩集成于汽车前保险杠或格栅内部，需完全符合车规级标准。材料方面，多选用专用低介电、低损耗的PPS、PBT或液晶聚合物（LCP）复合材料。其最大技术挑战在于：在复杂三维曲面下仍需确保77 GHz毫米波信号的无损、低畸变传输。地震/地质探测设备防护罩并非传统意义上的“透波”结构，其核心需求在于轻质、高强、抗冲击、耐油污及野外极端工况适应性，以保护内部精密电子设备。

第五章中国市场现状与战略机遇分析

5.1 政策驱动与市场需求分析

中国复合材料雷达罩市场正处于一个充满活力、政策强力驱动且发展潜力巨大的发展阶段。随着国家军民融合战略的深入实施和国产大飞机项目的持续推进，国内对高性能复合材料及其相关零部件的需求呈现出爆发式增长的态势。中国的雷达罩市场应用呈现军民并进、层次分明的特点。军用领域以歼-20、运-20为代表的第四代战机，以及以空警-500、运-20预警机为代表的先进空中平台，都对高性能雷达罩提出了极为苛刻的要求。此外，中国大力发展无人机（UAV/UCAV）技术，也为雷达罩市场开辟了全新的细分领域。民用航空领域，随着国产C919大型客机的规模化生产和交付，其对复合材料的需求也进入了实质阶段。C919机身结构中复合材料的占比预计将达到11.5%，其中雷达罩明确采用了玻璃纤维复合材料。此外，庞大的商业航空机队对机载气象雷达和卫星通信天线罩的更换和升级，以及民航机场对天气雷达罩的采购，共同构成了民用市场的稳定需求。

在国内市场中，以中航高科为代表的龙头企业扮演着至关重要的角色。中航高科通过其下属的航空工业济南特种结构研究所（637所），承担了ARJ21支线客机和C919大型客机雷达罩的研发与生产任务。除了中航高科，市场上还活跃着一批专注于航空航天配套服务的高新技术企业，如湖南航天环宇通信科技股份有限公司。

5.2 新兴领域的发展机遇

中国复合材料地面雷达罩产业正处于一个由国家战略强力驱动、市场需求双轨并行、技术能力加速追赶的关键发展阶段。军民融合发展战略已上升为国家战略。C919大型客机项目是带动国内航空产业链升级的“龙头工程”。“十四五”新材料产业发展规划中明确将高性能纤维及复合材料列为关键战略材料，重点支持高强高模碳纤维、特种环氧/氰酸酯树脂、先进蜂窝/泡沫芯材的国产化攻关。

军用需求是技术创新的核心驱动力，主要来自三大方向：空中力量建设（预警机、隐身战斗机）；国土防空与导弹预警（大型地面雷达站）；前沿武器系统（高超音速飞行器）。民用市场是产业规模化的基础，呈现出多元化、快速迭代的特点。全国布设的S/C波段天气雷达网是最大的民用市场。庞大的现有机队对机载雷达罩的更换和维修构成了稳定的后市场。大规模建设的5G基站，尤其是毫米波基站，对小型化、低成本、高一致性天线罩的需求巨大。风电与交通领域，风力发电机需安装测风雷达；高速公路的交通流量监控雷达也广泛使用复合材料罩体。新兴领域如地震/地质探测设备、浮空器与临近空间飞行器、低轨卫星地面站等，为复合材料雷达罩创造了新的增量市场。

综上所述，中国市场呈现出“军用牵引技术，民用扩大规模，新兴领域创造增量”的良性发展格局。在国家政策的引导下，军民技术壁垒正在被打破，为整个产业的可持续发展注入了强大活力。从仿制起步，到集成追赶，再到如今的自主创新，中国复合材料雷达罩产业正站在历史的关键节点上，依托庞大的内需市场和坚定的政策支持，有望在全球高端制造版图中占据一席之地。

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