[发明专利]一种复合材料天线透波罩及宽频带电厚度控制及制造方法

说明书

本发明提供了一种复合材料天线透波罩及宽频带电厚度控制及制造方法，复合材料天线透波罩的A夹层结构为锥形，锥形的下沿带有内翻边法兰，筒形钛合金嵌件位于天线透波罩的顶部，26个嵌件均布在法兰周边，内蒙皮和外蒙皮的铺层采用FiberSIM软件进行铺层仿真，最佳分块数为天线透波罩锥面的1/4，铺层按照4层蒙皮铺贴，天线透波罩需进行四次热压罐固化成型。本发明保证预浸料在锥面空间上铺层的均匀性；保证胶黏剂在锥面上均匀分布，最终使天线透波罩在宽频带使用条件下电厚度均匀性达到设计要求。

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其是一种天线透波罩的控制及其制造方法，可用于卫星通信、电子测控、雷达探测等领域应用的复合材料天线透波罩制造，特别适合Ku宽频带使用条件下，对电厚度均匀性要求较高的复合材料天线透波罩的设计及制造。

背景技术

雷达天线透波罩是天线系统的主要组成部分，主要作用是保护天线及相关联的电子设备免受来自环境的影响，减小电磁能量的失真，同时保证天线性能和结构稳定。天线透波罩对电磁波的吸收、反射、折射、散射，都会引起电磁波的传输损耗、插入相位差变化，给雷达系统带来不良影响，造成通信距离及雷达探测距离的降低、瞄准误差的增加，对于宽频带雷达天线的性能影响更为明显。天线透波罩在通过电磁波时幅度和相位的一致性越好，即电厚度一致性越好，实际应用中对天线性能的影响就越小。

要求较高的天线透波罩做法通常采用低介电玻璃纤维预浸料或石英纤维预浸料热压罐成型制作，利用预浸料下料机下料、激光投影对位的方法进行预浸料铺层，但在没有下料机、激光投影仪设备的情况下，通过操作人员做到精准下料、精准对位铺层就较为困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种复合材料天线透波罩及宽频带电厚度控制及制造方法。本发明涉及的天线透波罩用于支撑副反射器，具有透波、防护、增加强度以及减小风阻的功能，锥面成型的均匀性、稳定性决定天线透波罩性能的优良，直接影响天线透波罩的电厚度一致性。在没有下料机、激光投影仪设备的情况下，本发明提供一种利用设计制作的工装、不同阶段最佳固化工艺参数，实现天线透波罩在锥面空间铺层和胶黏剂均匀分布的方法，最终使天线透波罩在宽频带使用条件下电厚度(幅度、相位)均匀性达到设计要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种复合材料天线透波罩，在宽频带下使用，包含A夹层结构、筒形钛合金嵌件、26个嵌件和法兰，A夹层结构为锥形，锥形的下沿带有内翻边法兰，筒形钛合金嵌件位于天线透波罩的顶部，26个嵌件均布在法兰周边，天线透波罩在模具上成型A夹层结构，并用载体胶膜和发泡胶将筒形钛合金嵌件与A夹层结构粘接成一体，用发泡胶填充26个嵌件一周形成的法兰。

所述A夹层结构包括内蒙皮、芳纶纸蜂窝夹芯和外蒙皮，在模具上通过载体胶膜将内蒙皮和外蒙皮粘接在芳纶纸蜂窝夹芯的两侧，通过热压罐固化形成A夹层结构；内蒙皮和外蒙皮采用介电常数低于4.3的玻璃纤维预浸料通过热压罐固化成型制作。

所述内蒙皮和外蒙皮均为四层玻璃纤维预浸料铺层，铺贴的预浸料采用蒙皮0°下料样板和蒙皮90°下料样板分别裁切出需要的预浸料数量，按照0°/90°/0°/90°纤维方向对接铺贴，每块预浸料之间的接缝采用对接，预浸料之间不留接缝缝隙。

本发明还提供一种复合材料天线透波罩的宽频带电厚度控制及制造方法，具体步骤为：

所述内蒙皮和外蒙皮的铺层采用FiberSIM软件进行铺层仿真，得到蒙皮最佳分块数为天线透波罩锥面的1/4，最佳是指在玻璃纤维预浸料幅宽1m限制下，天线透波罩模具锥面上铺贴的预浸料接缝最少，将铺层仿真结果转换成下料样板CAD图，根据下料样板CAD图，将下料样板设计制作成内轮廓样板，分为蒙皮0°下料样板和蒙皮90°下料样板，蒙皮0°下料样板和蒙皮90°下料样板是长度和预浸料幅宽1m一致，使用样板裁切预浸料时，样板四周的方框与预浸料边沿对齐，裁切的0°和90°预浸料角度符合纤维角度要求，可以防止下料过程中预浸料纤维方向角度的误差对天线透波罩力学性能及均匀性的影响。