航天透波材料是广泛应用于各种航天器通信系统的一种结构/功能一体化材料。在飞行器中，透波结构按照应用部位的不同，主要分为天线罩与天线窗两大类。天线罩/天线窗既是飞行器的结构件，又是无线电寻的制导系统的重要组成部分；既要承受飞行器在飞行过程中的气动载荷、气动热等恶劣环境，又要作为发射和接收电磁信号的通道，保证其与外界的正常通信。因此，研制和开发高性能航天透波材料，对于航天制导系统的发展具有重要意义。

氮化物陶瓷基复合材料是目前航天透波领域研究的热点和重要方向之一。在陶瓷基体中引入第二相复合形成陶瓷基复合材料，可以在保留单体陶瓷低密度、高强度、高模量、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点的基础上，明显改善单体陶瓷的本征脆性，提高其损伤容限，从而增强抗力、热冲击的能力，还可以赋予单体陶瓷新的功能特性，呈现出“1+1>2”的效应。以碳化硅(SiC)纤维为代表的陶瓷纤维在保留单体陶瓷固有特性的基础上，还具有大长径比的典型特征，从而呈现出比块体陶瓷更高的力学性能以及一些块体陶瓷不具备的特殊功能，是一种非常适合用于对单体陶瓷进行补强增韧的第二相增强体。因此，陶瓷纤维和陶瓷基复合材料已经成为航空航天、武器装备、能源、化工、交通、机械、冶金等领域的共性战略性原材料。

制备技术的研究一直是陶瓷纤维与陶瓷基复合材料研究领域的重要内容。1976年，日本东北大学Yajima教授通过聚碳硅烷转化制备出SiC纤维，并于1983年实现产业化，从而开创了有机聚合物制备无机陶瓷材料的新技术领域实现了陶瓷材料制备技术的革命性变革。多年来，由于具有成分可调且纯度高可塑性成型、易加工、制备温度低等优势，陶瓷先驱体转化技术已经成为陶瓷纤维、陶瓷涂层、多孔陶瓷、陶瓷基复合材料的主流制备技术之一，受到世界各国的高度重视和深入研究。

20世纪80年代初，国防科技大学在国内率先开展陶瓷先驱体转化制备陶瓷纤维与陶瓷基复合材料的研究，并于1998年获批设立新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室(简称CFC重点实验室)。三十多年来，CFC重点实验室在陶瓷先驱体设计与合成、连续SiC纤维、氮化物透波陶瓷纤维及复合材料纤维增强SiC基复合材料、纳米多孔隔热复合材料、高温隐身复合材料等方向取得一系列重大突破和创新成果，建立了以先驱体转化技术为核心的陶瓷纤维和陶瓷基复合材料制备技术体系。这些成果原创性强，丰富和拓展了先驱体转化技术领域的内涵，为我国新一代航空航天飞行器、高性能武器系统的发展提供了强有力的支撑。

航天透波材料是一种保护航天飞行器在恶劣环境中通信、遥测、制导、引爆等系统正常工作的多功能介质材料，在运载火箭、空天飞机、导弹及返回式卫星等领域有着广泛的应用。天线窗和天线罩是两种常见的航天透波材料结构件，如图1.3所示。其中，天线窗一般位于飞行器的侧面或者底部，采用平板或带弧面的板状结构，是飞行器电磁传输和通信的窗口，对飞行器的飞行轨迹控制及跟踪至关重要。天线窗的位置通常不会处在最恶劣的热力环境中，因此相对于天线罩，其对性能的要求并不十分严苛。天线罩位于导弹头部，多为锥形或半球形，它既是弹体的结构件，又是无线电寻的制导系统的重要组成部分，是一种集承载、导流、透波、防热、耐蚀等多功能为一体的结构/功能部件。

随着航天技术、新材料技术的不断进步和现代战争模式的变革，新型高马赫数导弹及作战飞行器朝着高速飞行、精确制导、远程打击、末段机动的方向发展。作为制导系统的关键组成部分，高性能天线罩/天线窗的设计、选材与制备成为新型制导武器研制的瓶颈之一。

高马赫数导弹及飞行器在高速飞行过程中，将会受到强烈的气动载荷和剧烈的气动加热，其制导系统的关键部件一一天线罩/天线窗将面临极为恶劣的工作环境。例如，当远程弹道导弹再人大气层时，天线置承受严重的高温高压、噪声、振动、冲击和过载；高速可重复使用飞行器天线窗则面临长时间的持续气动加热和冲刷，以及可重复使用的苛刻要求:在恶劣的工况下，天线罩/天线窗还需实现电磁信号的高效传输，以满足制导与控制的要求。因此，研制具有耐高温、抗烧蚀、高强度、低介电、低损耗、易成型、高可靠性能的透波材料，对新型导弹与作战飞行器的发展具有重要意义。

航天透波材料是一种结构/功能高度一体化的材料，必须具备良好的综合性能。高马赫数导弹和飞行器透波部件对材料的性能要求主要包括电学性能、力学性能、抗热震性能和耐热性能、抗粒子侵蚀性能以及可加工与稳定性等，具体如表1.1所示。

世界各军事强国在航空航天复合材料领域的研发投入持续增加。透波材料是研制高性能精确制导飞行器的关键材料之一，其发展历程与航空航天技术的不断进步密切相关。

最早应用于飞行器的天线罩可追溯到第二次世界大战时期。1941年，美国制备了应用于波音B-18A飞机上的雷达天线罩，飞行速度低，对材料的抗烧蚀性能要求不高，因此采用了有机玻璃材料。在此基础上，美国于20世纪50年代初采用E玻璃纤维增强不饱和聚树脂制备了“波马克”天线可用于马赫数3主动寻的制导导弹。

现代战争中攻防双方的节奏不断加快，要求导弹具有更高的飞行速度和机动性，导弹的气动加热环境变得更加苛刻。有机材料具有较差的耐热性，因此不适用于高马赫数的导弹。相比之下，一些陶瓷材料凭借其自身的高熔点(升华点)、良好的高温力学性能、优异的介电性能等逐渐成为高马赫数导弹天线罩的首选材料。近年来，针对单相陶瓷材料普遍存在的韧性差、可靠性不高的缺点人们又对各种陶瓷材料进行优化设计，通过各种增韧方法制备出性能更加优异的陶瓷基复合材料，适用于制备高超声速的导弹天线置/天线窗。

综上所述，天线罩/天线窗透波材料的发展经历了一个从有机材料到陶瓷材料，从单相陶瓷材料到陶瓷基复合材料的过程(图1.4)。