大尺寸高性能雷达天线罩的研制概要

())*年第.期
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玻璃钢!复合材料
大尺寸高性能雷达天线罩的研制
舒卫国!杨’博
&’北京航空制造工程研究所$北京’.)))(@
摘要!本文主要介绍了大尺寸高性能雷达天线罩选用的材料体系(成型工艺和制造技术"研制的天线罩较好地通过了力学(电学性能测试和无损检测"
关键词!雷达天线罩#复合材料#蜂窝夹层结构#力学性能测试
_
.’’文献标识码!A’’文章编号!.))3B)CCC$())*.B))/.B)3中图分类号!R,2()]2%)
.’前’言
雷达天线罩是集电气性能(结构强度(刚度(气动外形和特殊功能要求于一体的功能结构件$其主要作用是改善飞行器的气动外形(保护天线系统免受外部环境的影响(延长整个系统的各部分寿命(保
.*
%雷达天线罩是提高护天线表面和位置的精度)
艺方案和制造技术进行了系统的研究$研制了满足要求的复合材料天线罩%
(’天线罩材料体系和制造工艺
合适的天线罩材料体系为天线罩的研制提供了物质基础和可能$而合理的制造工艺使这种可能成如为现实%该天线罩的罩体剖面为蜂窝夹层结构$图.所示%
综合火控系统作战能力的重要部件%所与提高雷达的性能相比$提高雷达天线罩性能能取得事半功倍
(*
%本文为某大型高精度雷达天线系统研的效果)
大长径比制配套的天线罩%此天线罩具有大尺寸(和高性能的特点$对电学性能和力学性能要求高$有耐环境要求$气动外形有严格要求$这对天线罩的制造提出了一系列挑战$如在大尺寸的前提下保证平高精度尺寸要求和合理的制造工艺等%本文面度$
对该天线罩所用的材料体系(模具设计(成型工
图.’天线罩罩体结构"9I+.#:M-=5N76WL7W65
#]"’材料体系及工艺要求
所选用的材料体系如表.所示%
表.’天线罩的材料体系R:K].&:7569:FNON75=-P:;75;;:6:M-=5
材’料
高强玻璃布!中温改性环氧胶膜&中温改性环氧!纱网’,?&^j蜂窝夹芯&,4#系
列’[5kF:6纤维表面涂层
用’途
蒙皮及实心边条材料蒙皮和蜂窝芯的胶接
罩体夹层材料,?&^j蜂窝芯的连接天线罩内外表面的保护
电性能
G@]3)’7IG)]).@+*G3])1’7IG)])((+*G.].)’7IG)]))3+*
00
’’天线罩要求平面度高(内外蒙皮表面光滑(厚度,?&^j蜂窝与内外蒙皮胶接无脱粘$并通过均匀(
超声无损检测%
#]#’成型工艺流程
天线罩常用的成型方法有手工成型(烘箱成型严格的和热压罐成型%为了满足天线罩的高精度(外形尺寸和力学性能的要求$选用热压罐成型工艺$工艺流程如图(所示%
图(’成型工艺流程"9I]($6-L5NNPF-<LQ:67
收稿日期!())/0)/0)1作者简介!舒卫国&.C*@0’$男$高级工程师$主要从事树脂基复合材料功能结构件研究%
"#$!%&’())*+,-+.
大尺寸高性能雷达天线罩的研制/(())*年.月$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
#]!’模’具
复合材料成型模具主要有凹模和凸模$而具体选用何种形式$主要取决于制品的结构(外形(尺寸公差及表面质量要求等%由于本天线罩纬向尺寸很小$而且外表面要求光滑$如果选用凹模成型$玻璃因为纬向尺寸小’$表面质布的铺叠操作很难进行&
表面质量量难以保证%内蒙皮选用金属凸模成型$可得到保证$而且容易铺叠操作%由于内蒙皮采用了凸模成型$而天线罩要求外表面光滑(尺寸精确$所以在内蒙皮模具的基础上制造了外蒙皮复合材料出现贫胶$形成分层$不能保证其厚度+加流失过多$
压过晚$树脂已进入凝胶玻璃态$使气体无法排出$孔隙多$结构疏松$力学性能低%加压时机取决于树脂基体的类型与铺层厚度$因此要根据改性环氧树脂的特性和蒙皮的厚度$确定加压时机和大小%
3’结果与讨论
对所成型的天线罩进行了一系列的测试$主要包括基本力学性能(罩体平面度(整体天线罩的无损检测(防护层电阻(表面质量和电性能测试等%基本力学性能见表(% 模具$其厚度为天线罩的厚度%由于外蒙皮模具是复合材料模具$
不仅保证了外蒙皮的尺寸和精度$而且降低了模具制造的成本%#]$’蜂窝夹芯与蒙皮的胶接工艺
,?&^j蜂窝夹芯与蒙皮的胶接$常采用二次成型和三次成型%二次成型是先将外蒙皮&或内蒙皮’
在模具上裱糊成型后进行第一次固化$然后与蜂窝芯胶接$并在蜂窝芯子上裱糊内蒙皮&或外蒙皮’$再进行第二次固化%三次成型是将外蒙皮在模具上裱糊后固化$ 然后将蜂窝芯子胶接在外蒙皮上进行第二次固化$最后在蜂窝芯子上裱糊内蒙皮$并进行第三次固化%实践证明$三次成型的质量优于二次成型的$但生产周期长$成本高
)3*
%无论是
二次成型还是三次成型都不能同时保证内外蒙皮表面都光滑%本文采用两个模具$内外蒙皮可以分别铺叠固化$有效地保证了其表面质量和厚度$而且不增加制造成本%在内蒙皮上铺放胶膜和,?&^j蜂窝进行预粘$再铺放胶膜$装配外蒙皮$最终固化%采用这样的胶接工艺$有利于固化时低分子挥发份的排除$夹层内的成型质量也容易检查$缺陷可及时排除$保证了内外蒙皮和蜂窝的胶接质量%#]*’固化工艺
对复合材料固化工艺而言$温度(时间和压力是3个息息相关不可分割的因素$而温度场的控制最为重要%由于本天线罩具有大尺寸(高性能的特点$只有严格的控制好温度场$才能保证热压罐成型过程中天线罩受热均匀$进而保证其力学性能(气动外形和平面度等%固化中充分考虑迎风和避风的情况$采用多根热电偶控制温度场$合理布置热电偶的位置$保证高低温差控制在较小的范围%加压时机的选择直接影响制件的成型质量%加压过早使树脂"#$!%&’())*+,-+.
表(’蜂窝夹层结构和层压板力学性能
R:K](’&5LQ:;9L:Fa56P-6=:;L5-PQ-;5OL-=KN:;M<9LQN76WL7W65
测试项目
性能值蜂窝夹层结构平拉强度!&$:32))h
C)h层压板弯曲强度!&$:12)13.)h
C)h层压板’弯曲模量!J$:(/]3(@]@)h
C)h层压板’层剪强度!&$:1@]*13])层压板’拉伸强度!&$:/.)’’’’拉伸模量!
J$:(3].
’’天线罩外形与检测平台贴合良好$罩体无变形$轻压状态下贴合面间隙小于
(==$符合要求%内外表面光滑平整(
美观%罩体经超声无损检测$实心边条区无分层$罩体蜂窝区无脱粘情况%防护层的表面电阻值和电性能满足设计要求%
@’结’语
本文选用高强玻璃布!中温改性环氧(胶膜(,?&^j蜂窝夹芯和表面涂层体系$采用凸模在热压罐中固化成型和合理的胶接及固化工艺$研制出完全满足设计要求的大尺寸(高性能的雷达天线罩%’
参考文献
).*轩立新$李勇$高树理+机载雷达罩技术发展展望)A*+第十三届
全国复合材料学术会议论文集)%
*$())@+)(*赵渠森+先进复合材料手册)&*+北京!机械工业出版社$())3+)3*伍必兴+聚合物基复合材料及成型工艺)p*+北京航空航天大学
一零四教研室+
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下转第@@页’
新型玻璃钢锚杆成型工艺研究@@())*年.月$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
管锚尾玻璃钢锚杆的特殊结构决定的%这一结构是依靠间歇式拉挤锚尾后固化成型工艺实现的%在金属套管锚尾与玻璃钢杆体未发生相对滑动之前$锚直至达到峰杆的抗拉拔力可以一直保持上升状态$
值抗拉拔力%一旦外部载荷超过该峰值$金属套管锚尾与玻璃钢杆体之间就会发生相对滑动$同时使它们之间的固结强度遭到一定程度的损失%但由于金属套管锚尾与玻璃钢杆体之间的连接较好$锚杆的抗拉拔力下降后还可使其强度保持在一个较高的
.*水平)玻璃钢锚杆的%锚杆的抗拉试验结果表明$
$$最小拉力仍能达到*2])>,破断拉力达试件脱离’
$$到332]2(&$:达到杆体直径.*==破断力达到@)D*)>,的要求%
表.锚杆拉伸实验数据结果
编号.(3@
直径!==横截面积!==.*.*.*.*
().])*().])*().])*().])*
破断力!>,1/])C3]/2(]/*2])
破断应力!&$:
313])(@*(]/@@.)]3(332]2(
)>,并有一定的延伸量$完全可满抗拉强度大于2$足煤帮锚杆的要求&煤帮锚杆抗拉强度一般要求为
)(*
’大于/)>,
@’结’语
间歇式拉挤锚尾后固化成型工艺很好地满足了玻璃钢结构及性能要求$与其它成型工艺相比还具有工艺简单$经济效益好等优点$实验结果表明$采用此成型工艺生产的玻璃钢锚杆各项性能指标均达到或超过国家标准%
参考文献
).*&A,9:;E95+RQ5;5<N76WL7W65-PP9K65IF:NN659;P-6L5MaF:N79LNK-F7
)m*&1’++m-W6;:F-P%-:FXL95;L5u^;I9;5569;I%Q9;:’$())3$&)(*杨振茂$m*+马念杰等+玻璃钢锚杆试验研究)煤炭科学技术$
(’+())($&
!]#’锚杆拉伸实验研究
衡量锚杆力学性能好坏最重要指标是锚杆的抗拉伸能力%实验试件为本工艺制成的圆截面直杆$长度为3))==其中两端各.))==为夹具所夹持$$%试验在中间.))==为工作区$试件直径为.*==所得数据如表.所示%万能试验机上进行$
通过对实验结果的分析得到$杆体直径为.*==即使是在试验发生意外的情况下&内锥套和$
B)-.,!"’&$0/").)’4)**+31).&2!&/"$2%&+-0&-+$
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大尺寸高性能雷达天线罩的研制
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：舒卫国，杨博， SHU Weig-uo， YANG Bo北京航空制造工程研究所,北京,100024玻璃钢/复合材料FIBER REINFORCED
PLASTICS/COMPOSITES2006，""(1)4次
1.轩立新.李勇.高树理机载雷达罩技术发展展望[会议论文] 2004
2.赵渠森先进复合材料手册 2003
3.伍必兴聚合物基复合材料及成型工艺
1.期刊论文周祝林.钟天麟复合材料雷达天线罩的最优化设计 -纤维复合材料2004,21(4)
从复合材料的基本力学、电性能出发,提出复合材料雷达天线罩的最优设计.本文是蜂窝夹层结构的雷达罩最优设计基础,今后还要介绍泡沫塑料夹层结构等,要不断完善复合材料雷达天线罩最优设计,以使我国的产品达到国际先进水平,随着我国综合国力的增长,我们的产品也将进入国际市场.
2.会议论文白树城.嵇培军.温磊.张华.姜健数字化技术在大型雷达天线罩生产中的应用 2007
针对大型雷达天线罩的设计要求,在研制生产中应用了数字化技术,说明了数字化技术对研制生产这类大型复合材料构件重要意义.
3.期刊论文赵培聪.李瑞杰.李亨昭.孙红卫.秦德辉.Zhao Peicong.Li Ruijie.Li Hengzhao.Sun Hongwei.QinDehui 雷达天线罩应急修补技术 -宇航材料工艺2009,39(6)
以战时雷达天线罩的快速抢修为背景,利用研制的室温快速固化胶黏剂J-232、补片材料对雷达天线罩可能出现的战时损伤进行了模拟修补和试验验证.结果表明:所采用的修补材料及补片胶接修补技术完全满足某型号雷达天线罩应急修补技术要求,并能延长雷达天线罩的使用寿命.
4.会议论文鞠金山.陈学军.施陆益.佟文清雷达天线罩制造工艺技术初探 2000
该文对天线罩制造工艺从选材到成型整个过程作一论述，结合具体产品试制，探讨有关制造工艺技术问题。

5.会议论文轩立新.田俊霞.邓燕平.张明习特定低介电复合材料用石英/高强混杂玻璃纤维织物的比例设计 2003 本文利用K.Lichtenecker对数复合定律分析计算石英/高强混杂玻璃纤维织物体积含量的方法设计特定介电常数透波复合材料,通过验证是可行的.结果表明,使用K.Lichtenecker对数复合定律设计新材料可减少试验量,缩短研制周期,为功能复合材料研究提供了理论基础和技术指导.设计的混杂玻璃
纤维复合材料具有优异的介电性能和机械性能并成功应用于雷达天线罩中.
6.期刊论文佟丽莉.路苗.张岩复合材料地面雷达天线罩板块划分方法 -纤维复合材料2004,21(2)
运用空间解析几何理论,给出了一种用于大型球壳的板块划分方法,用该方法划分
的球壳,板块种类少、随机性好,可直接应用于大型地面雷达天线罩等球壳结构的
模具设计.文中详细介绍了正十二面体、正二十面体、"足球"划分以及五种随机划分方法.
7.期刊论文韦生文.WEI Sheng-wen 雷达天线罩的耐湿热性工艺设计 -电子机械工程2007,23(1)
介绍了雷达天线罩在湿热的环境下对其透波性能、力学性能的影响,并从复合材料的增强体、树脂基体和表面涂覆等方面进行雷达天线罩的耐湿热型工艺设计,减少雷达天线罩的吸湿率,提高天线罩的透波性能和使用寿命.
8.会议论文孙曼灵.周希真双马来酰亚胺／Ｅ玻璃布复合材料８ｍｍ波雷达天线
罩的研制 1994
9.会议论文崔溢.陈梦怡.张华.嵇培军.蔡良元大型精密测量雷达天线罩的研制2003
本文介绍了大型精密雷达天线罩所用材料体系的选择、成型工艺方案及制造技术;应用该材料体系和制造技术研制的天线罩通过了电性能测试和空间环境实验. 10.期刊论文周祝林.吴妙生.易洪雷.ZHOU Zhu-lin.WU Miao-sheng.YI Hong-lei 关于蜂窝夹层结构雷达罩连接的分析 -纤维复合材料2007,24(4)
地面雷达天线罩的表面积很大,必须分块成型,然后再采用接头连接成整体,因此接
头的设计,加工和安装对雷达天线罩的安全使用极其重要.本文介绍了蜂窝夹层结
构雷达罩夹层结构的连接方式、连接工艺、接头设计原则与安装方法,并给出了一些建议.
1.唐亮.王贵军.孙宝华 Ku～Ka波段地面雷达天线罩应用展望及设计要点[期刊论文]-纤维复合材料 2008(3)
2.孙宝华.唐亮.于福斌.高峰金属介质对玻璃钢电磁传输特性影响的研究[期刊论文]-纤维复合材料 2008(1)
3.舒卫国.杨博.薛向晨.杨熙雷达天线罩技术综述[期刊论文]-航空制造技术 2007(z1)
4.杨超.张晓云 2006年我国工程塑料应用进展[期刊论文]-工程塑料应用 2007(7)
本文链接：/Periodical_blgfhcl200601015.aspx
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下载时间：2011年1月4日。