[发明专利]火星探测着陆巡视器用一体化天线保护罩及其制备方法

说明书

本发明提供了一种火星探测着陆巡视器用一体化天线保护罩及其制备方法，通过罩体成型模具制造、石英/聚酰亚胺预浸料制备、罩体铺层、层间缝合、亚胺化、固化、脱模、机械加工、罩体外弧面喷涂防隔热漆、罩体内弧面脉冲喷射金属铝层和镀印天线系统等步骤实现。本发明的天线保护罩具有轻质、耐370℃高温、透波、耐空间环境、结构承载多功能一体化的特性；同时，采用罩体外弧面喷涂防隔热漆和内弧面脉冲喷射金属涂层的耦合技术，通过外表面防隔热漆隔热、中间罩体基材耐热、内表面金属涂层反射热量的多梯度防隔热的方式，解决了着陆巡视器坠入火星大气层时急剧升温造成内部天线不能正常工作的难题。

技术领域

本发明涉及一种复合材料结构成型工艺方法领域，特别是火星探测着陆巡视器用多功能一体化天线保护罩系统制备方法。

背景技术

目前，以火星等为代表的深空探测飞行器为了保证远距离正常有效工作，可靠性高、抗干扰性能好的高性能空间天线系统势必成为深空探测飞行器的重点研制方向，天线保护罩系统作为整个深空探测器天线系统最外围的第一道屏障，是保护探测器内部天线系统正常稳定工作的关键部段，不仅要在探测器飞往目标的行程中耐受苛刻的空间环境保证信号的有效传输，还要在探测器到达目标后高速着陆时承受气动加热造成的高温(≥320℃)以及着陆过程动载荷的冲击。故该天线保护罩系统所具备和同时满足的功能越来越多，既满足透波的同时又要满足耐高温、隔热以及强度的要求，尤其需要耐受苛刻的空间环境：耐空间辐照、耐高低温循环、耐原子氧、耐空间质损、低放气率、低可凝挥发物等。此外，由于深空探测器各系统内部空间紧凑，元器件集成化程度高，因此，还需满足轻质、装配界面少的要求。

目前，空间飞行器常用的天线保护罩多为环氧/玻璃钢类、氰酸脂/玻璃钢类和无机陶瓷类材料。轻质高强的环氧/玻璃钢类和氰酸脂/玻璃钢类天线保护罩使用温度不高于200℃，故受其使用温度制约存在很大的应用局限性。此外，环氧/玻璃钢类和氰酸脂/玻璃钢类复合材料耐空间环境有其各自的不足，特别是耐受空间高低温循环性能较差，其构件尺寸稳定性差。无机陶瓷类天线罩可以满足耐温要求，但重量大、易脆裂、成型周期长、机加性能差等缺点制约其应用。石英/聚酰亚胺天线保护罩具有优异的耐热性和力学性能，比强度高，介电性能好，具有宽温宽频的特性，透波性能及耐空间环境性能优异，但石英/聚酰亚胺这种深空探测器用多功能一体化天线保护罩在国内未见报道。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种火星探测着陆巡视器用一体化天线保护罩及其制备方法，制备的天线保护罩具有轻质、耐370℃高温、透波、耐空间环境、结构承载多功能一体化的特性，解决了着陆巡视器坠入火星大气层时急剧升温造成内部天线不能正常工作、弧面薄壁壳体类复合材料构件开口变形的难题，减少了内部天线系统装配连接界面，既避免了不同材料间的线胀热匹配问题，又节省了内部空间。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种火星探测着陆巡视器用一体化天线保护罩，包括罩体、防隔热漆、金属铝层、天线；罩体为弧形板结构，外弧面喷涂防隔热漆，在内弧面中间指定区域内设置金属铝层，天线设置在金属铝层上。

所述防隔热漆的材料为空心微球硅橡胶材料，密度范围为0.20～0.35g/cm³，介电常数在3.0～3.3范围内，损耗角正切≤0.008。

所述金属铝层采用脉冲喷射工艺涂镀，铝层厚度范围为0.1～0.3mm。

所述罩体边缘分布有安装孔。

一种火星探测着陆巡视器用一体化天线保护罩的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、根据罩体的形状，制造罩体成型模具，并对罩体成型模具经过高温氧化处理，使得罩体成型模具的成形面的表面粗糙度保持在3.0～3.3范围内；所述罩体成型模具包括主体阳模、弧形阴模和侧向挡边模，主体阳模的弧线成形面与弧形阴模的弧形成形面分别与罩体的外弧面、内弧面对应，侧向挡边模连接主体阳模四周边缘，弧形阴模能够上下移动；