大口径高精度航管雷达天线结构设计与应用

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大尺寸高性能雷达天线罩的研制概要

())*年第.期/.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$玻璃钢!复合材料大尺寸高性能雷达天线罩的研制舒卫国!杨’博&’北京航空制造工程研究所$北京’.)))(@摘要!本文主要介绍了大尺寸高性能雷达天线罩选用的材料体系(成型工艺和制造技术"研制的天线罩较好地通过了力学(电学性能测试和无损检测"关键词!雷达天线罩#复合材料#蜂窝夹层结构#力学性能测试_.’’文献标识码!A’’文章编号!.))3B)CCC$())*.B))/.B)3中图分类号!R,2()]2%).’前’言雷达天线罩是集电气性能(结构强度(刚度(气动外形和特殊功能要求于一体的功能结构件$其主要作用是改善飞行器的气动外形(保护天线系统免受外部环境的影响(延长整个系统的各部分寿命(保.*%雷达天线罩是提高护天线表面和位置的精度)艺方案和制造技术进行了系统的研究$研制了满足要求的复合材料天线罩%(’天线罩材料体系和制造工艺合适的天线罩材料体系为天线罩的研制提供了物质基础和可能$而合理的制造工艺使这种可能成如为现实%该天线罩的罩体剖面为蜂窝夹层结构$图.所示%综合火控系统作战能力的重要部件%所与提高雷达的性能相比$提高雷达天线罩性能能取得事半功倍(*%本文为某大型高精度雷达天线系统研的效果)大长径比制配套的天线罩%此天线罩具有大尺寸(和高性能的特点$对电学性能和力学性能要求高$有耐环境要求$气动外形有严格要求$这对天线罩的制造提出了一系列挑战$如在大尺寸的前提下保证平高精度尺寸要求和合理的制造工艺等%本文面度$对该天线罩所用的材料体系(模具设计(成型工图.’天线罩罩体结构"9I+.#:M-=5N76WL7W65#]"’材料体系及工艺要求所选用的材料体系如表.所示%表.’天线罩的材料体系R:K].&:7569:FNON75=-P:;75;;:6:M-=5材’料高强玻璃布!中温改性环氧胶膜&中温改性环氧!纱网’,?&^j蜂窝夹芯&,4#系列’[5kF:6纤维表面涂层用’途蒙皮及实心边条材料蒙皮和蜂窝芯的胶接罩体夹层材料,?&^j蜂窝芯的连接天线罩内外表面的保护电性能G@]3)’7IG)]).@+*G3])1’7IG)])((+*G.].)’7IG)]))3+*00’’天线罩要求平面度高(内外蒙皮表面光滑(厚度,?&^j蜂窝与内外蒙皮胶接无脱粘$并通过均匀(超声无损检测%#]#’成型工艺流程天线罩常用的成型方法有手工成型(烘箱成型严格的和热压罐成型%为了满足天线罩的高精度(外形尺寸和力学性能的要求$选用热压罐成型工艺$工艺流程如图(所示%图(’成型工艺流程"9I]($6-L5NNPF-<LQ:67收稿日期!())/0)/0)1作者简介!舒卫国&.C*@0’$男$高级工程师$主要从事树脂基复合材料功能结构件研究%"#$!%&’())*+,-+.大尺寸高性能雷达天线罩的研制/(())*年.月$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$#]!’模’具复合材料成型模具主要有凹模和凸模$而具体选用何种形式$主要取决于制品的结构(外形(尺寸公差及表面质量要求等%由于本天线罩纬向尺寸很小$而且外表面要求光滑$如果选用凹模成型$玻璃因为纬向尺寸小’$表面质布的铺叠操作很难进行&表面质量量难以保证%内蒙皮选用金属凸模成型$可得到保证$而且容易铺叠操作%由于内蒙皮采用了凸模成型$而天线罩要求外表面光滑(尺寸精确$所以在内蒙皮模具的基础上制造了外蒙皮复合材料出现贫胶$形成分层$不能保证其厚度+加流失过多$压过晚$树脂已进入凝胶玻璃态$使气体无法排出$孔隙多$结构疏松$力学性能低%加压时机取决于树脂基体的类型与铺层厚度$因此要根据改性环氧树脂的特性和蒙皮的厚度$确定加压时机和大小%3’结果与讨论对所成型的天线罩进行了一系列的测试$主要包括基本力学性能(罩体平面度(整体天线罩的无损检测(防护层电阻(表面质量和电性能测试等%基本力学性能见表(% 模具$其厚度为天线罩的厚度%由于外蒙皮模具是复合材料模具$不仅保证了外蒙皮的尺寸和精度$而且降低了模具制造的成本%#]$’蜂窝夹芯与蒙皮的胶接工艺,?&^j蜂窝夹芯与蒙皮的胶接$常采用二次成型和三次成型%二次成型是先将外蒙皮&或内蒙皮’在模具上裱糊成型后进行第一次固化$然后与蜂窝芯胶接$并在蜂窝芯子上裱糊内蒙皮&或外蒙皮’$再进行第二次固化%三次成型是将外蒙皮在模具上裱糊后固化$ 然后将蜂窝芯子胶接在外蒙皮上进行第二次固化$最后在蜂窝芯子上裱糊内蒙皮$并进行第三次固化%实践证明$三次成型的质量优于二次成型的$但生产周期长$成本高)3*%无论是二次成型还是三次成型都不能同时保证内外蒙皮表面都光滑%本文采用两个模具$内外蒙皮可以分别铺叠固化$有效地保证了其表面质量和厚度$而且不增加制造成本%在内蒙皮上铺放胶膜和,?&^j蜂窝进行预粘$再铺放胶膜$装配外蒙皮$最终固化%采用这样的胶接工艺$有利于固化时低分子挥发份的排除$夹层内的成型质量也容易检查$缺陷可及时排除$保证了内外蒙皮和蜂窝的胶接质量%#]*’固化工艺对复合材料固化工艺而言$温度(时间和压力是3个息息相关不可分割的因素$而温度场的控制最为重要%由于本天线罩具有大尺寸(高性能的特点$只有严格的控制好温度场$才能保证热压罐成型过程中天线罩受热均匀$进而保证其力学性能(气动外形和平面度等%固化中充分考虑迎风和避风的情况$采用多根热电偶控制温度场$合理布置热电偶的位置$保证高低温差控制在较小的范围%加压时机的选择直接影响制件的成型质量%加压过早使树脂"#$!%&’())*+,-+.表(’蜂窝夹层结构和层压板力学性能R:K](’&5LQ:;9L:Fa56P-6=:;L5-PQ-;5OL-=KN:;M<9LQN76WL7W65测试项目性能值蜂窝夹层结构平拉强度!&$:32))hC)h层压板弯曲强度!&$:12)13.)hC)h层压板’弯曲模量!J$:(/]3(@]@)hC)h层压板’层剪强度!&$:1@]*13])层压板’拉伸强度!&$:/.)’’’’拉伸模量!J$:(3].’’天线罩外形与检测平台贴合良好$罩体无变形$轻压状态下贴合面间隙小于(==$符合要求%内外表面光滑平整(美观%罩体经超声无损检测$实心边条区无分层$罩体蜂窝区无脱粘情况%防护层的表面电阻值和电性能满足设计要求%@’结’语本文选用高强玻璃布!中温改性环氧(胶膜(,?&^j蜂窝夹芯和表面涂层体系$采用凸模在热压罐中固化成型和合理的胶接及固化工艺$研制出完全满足设计要求的大尺寸(高性能的雷达天线罩%’参考文献).*轩立新$李勇$高树理+机载雷达罩技术发展展望)A*+第十三届全国复合材料学术会议论文集)%*$())@+)(*赵渠森+先进复合材料手册)&*+北京!机械工业出版社$())3+)3*伍必兴+聚合物基复合材料及成型工艺)p*+北京航空航天大学一零四教研室+&下转第@@页’新型玻璃钢锚杆成型工艺研究@@())*年.月$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$管锚尾玻璃钢锚杆的特殊结构决定的%这一结构是依靠间歇式拉挤锚尾后固化成型工艺实现的%在金属套管锚尾与玻璃钢杆体未发生相对滑动之前$锚直至达到峰杆的抗拉拔力可以一直保持上升状态$值抗拉拔力%一旦外部载荷超过该峰值$金属套管锚尾与玻璃钢杆体之间就会发生相对滑动$同时使它们之间的固结强度遭到一定程度的损失%但由于金属套管锚尾与玻璃钢杆体之间的连接较好$锚杆的抗拉拔力下降后还可使其强度保持在一个较高的.*水平)玻璃钢锚杆的%锚杆的抗拉试验结果表明$$$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&-+$$l$m&A,9:;0E95ib9;I0=9;Ii^A908Q5;Q9;:S;9k56N97O-P&9;9;I:;MR5LQ;-F-IO59E9;I.)))23Q9;:&%$\$%’(56789:7Q5:W7Q-6aW7NP-6<:6M7Q5=-WFM9;I75LQ;-F-IO-P"#$K-F7<97Q:;5<N76WL7W65L:FF5MK:7LQaWF0!R76WN9-;:;Ma-N7LW65a6-L5NN-P97N5;MK:N5M-;7Q5:;:FON9N-PLQ:6:L7569N79LN:;M=-WFM9;I75LQ;-F-IO-P"#$K-F7+RQ55da569=5;79NM-;5-;7Q5K-F7KO7Q5=-WFM9;I75LQ;-F-IO+i77W6;N-W7:FF>9;MN-Pa56P-6=:;L565:LQ-6$7Q5=-WM9;I75LQ;-F-IO9N<-67Qa-aWF:6989;I:;M:aaFO9;I+NW6a:NN7Q5;:79-;:FN7:;M:6MN+i;:<-6M!"+K+=+K;<=>?8@6#$-F7-WFM9;I75LQ;-F-IO-F75;Ma-N7LW65&上接第/(页’+$%$(+0/)*.(+’$%!D$(",/!’/3$+*)+B("0$("&$""(+(,)B$X4ST590IW-A,J\-$b\59E9;IA56-;:W79L:F&:;WP:L7W69;IR5LQ;-F-IO#5N5:6LQi;N797W7559E9;I.)))(@Q9;:&$\$L’(56789:7Q5N5F5L79-;-P=:7569:FNON75=:;M=:;WP:L7W6575LQ;9‘W5-PF:6I5N985:;MQ9IQa56P-6=:;L5:;0!R75;;:6:M-=5:659;76-MWL5M9;7Q9N:679LF5+RQ56:M-=5=:M5-P7Q5N5F5L75M=:7569:FNON75=NWLL5NNPWFFOa:NN5M7Q5=5LQ:;9L:F:;M5F 5L769L:F75N7N+!6+L+Q+=;<=>?8@6:M-=5-=a-N975N-;5OL-=KN:;M<9LQN76WL7W655LQ:;9L:F75N7"#$!%&’())*+,-+.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 REINFORCEDPLASTICS/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] 20042.赵渠森先进复合材料手册 20033.伍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。

舰载搜索雷达天线座结构设计探讨

工业化生产程度高，所以对于力矩和功率均较高的大型系统的重心控制在一定的范围之内，理设计天线系统的结构型式，量减小天线系统对方位转轴的转动惯量。尽
．电机的选择天线座的稳定平台，采用高速电机驱动减速器及滚珠丝３
杠副的传动方式可以减小负载轴所受的扭矩，可以减轻
系统的重量，而且可以显著降低传动系统的成本。
选择电机时，电机的额定功率要大于负载额定功率，电机额定力矩折算到负载轴的力矩要大于负载轴所需的
方位有高速电机驱动行星减速器、三环减速器等传额定力矩；电机的峰值功率要远大于负载峰值功率，电动方式。以前方位均采用高速电机驱动减速机构的传动机峰值力矩折算到负载轴的力矩要远大于负载轴所需的方式。随着力矩电机技术的日益发展，目前有一些中、小峰值力矩。
据天线风洞试验的结果得到的。要根据天线座具体的工３详细设计］
作情况选取合适的风力系数和风力矩系数，比如安装在就不能完全按照天线风洞试验的数据对应选取。计算风速的选取要根据雷达的具体使用情况而定，要考虑舰艇本身的速度，合其要满足的海况综合考虑。结通用型雷达天线座要满足相关标准的要求，要兼顾多种舰型的使用要求。
目前稳定平台有高速电机驱动减速器及滚珠丝杠

大型相控阵雷达天线骨架外场架设

大型相控阵雷达天线骨架外场架设发布时间：2022-09-02T01:18:42.908Z 来源：《科学与技术》2022年4月8期（下）作者：周军，程晓祥，郭旭[导读] 在雷达总体结构设计中，雷达天线的撤收运输与架设工作占重要的地位，因为现在大部分雷达都采用了车载运输，周军，程晓祥，郭旭中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市230031摘要：在雷达总体结构设计中，雷达天线的撤收运输与架设工作占重要的地位，因为现在大部分雷达都采用了车载运输，所以合理解决雷达天线的运输与架设，可以使雷达站的战术技术性能大大改善，机动性大大提高。

从使用性上来讲，雷达天线架设要力求方便、快捷、撤收运输要轻便、安全可靠。

关键词：大型相控阵雷达；天线骨架；外场架设1天线背架的结构型式1.1 L波段天线L波段天线的背架由16Mn钢管以及钢板焊接而成，图略。

背架采用了5种管材，这几种管材的外径分别为45mm、40mm、30mm．25mm 和20mm，壁厚均为2mm。

背架可分为主桁架和2个片桁架，主桁架与片桁架通过法兰联接。

天线采用线性馈源，该馈源通过馈源支架和3对支撑杆与背架固定在一起。

每个支撑杆的两端分别与馈源和背架上的支座相接。

1.2 S波段天线S波段柱形抛物面天线的背架由铝合金管(采用了3种管材：西40mm(外径)x2．5mm(壁厚)、φ32mm×2mm、φ25mm×2mm)板焊接而成。

背架分为主桁架和片桁架两部分，这两部分通过法兰联接。

天线采用线性馈源，该馈源通过馈源支架和1对支撑杆与背架固定。

背架的基本单元中，有2个面平行于xoz坐标平面，有2个面平行于y轴，有1个面的法线与反射面上相对应的那部分曲面在某点处的法线基本一致。

背架的高度与跨度的比值k=570／4500=0．13。

同S波段柱形抛物面天线一样，S波段双弯曲抛物面天线的背架也是由铝合金管(采用了3种管材)、板焊接而成的。

1.3 C波段天线C波段天线的背架由外径为30mm、壁厚为2mm的铝合金管以及铝合金板焊接而成。

某高机动雷达天线结构机电结合优化设计

Ｋｅｒｓｈｇｂｌｙａｔｎａｙｗｏｄ：ｉｈｍｏｉｔｎｅｎ；ｍｅｈｎｃｌａｄｅｅｔｃｌｉｔｇａｉｎ；ｉｔｒｃｉｎｌｐｉｚｔｎｉｃａｉａｎｌｃｒａｎｅｒｔｉｏｎｅａｔａｔｏｏｍｉａｉｏ
ｔｅｏｔｚｄ，ｓｍｅｉｓｔｅｒｏｔａｉｔｒ．Ｗｉｈｍｐｏｉｇｏｂｌｙｏｎｅｎｏｂｐｉｅｍｉｏｔｍｅｈｙａｅｃｎｒｄｃｏｙｔｔｅｉｒｖｎｆｍｏｉｔｆａｔｎａ，ｔｅｃｎｒｄｃｈｉｈｏｔｉ— ａ
动的设计要求。关键词：高机动天线；电结合；机交互优化中图分类号：Ｎ２；２１８文献标识码：Ｔ８Ｏ４．２Ａ
文章编号：０８— ３０２０）５— ０１０１０５０（０８ｏ０６ — ４
ＡｎＯｐｉｌＭｅｈｎｃｌａｄＥｌｃｒｃｌＩｔｇａｅｓｇｔｍａｃａｉａｎｅｔｉａｎｅｒｔｄＤｅｉｎｆｒＭｅｈｎｃｌＳｒｃｕｅｏｇｏｉｔｔｎａｏｃａｉａｔｕｔｒｆＨｉｈＭｂｌｙＡｎｅｎｉ
达对天线的高机动性要求愈来愈高。高机动通常要求
量作为目标函数的优化设计方法是解决高机动雷达天
线全局优化问题的好方法，同时引入了将结构优化与电讯优化相结合，行交互式局部优化的理念，进为解决这
ｏｔｚｔｎｃｍｂｎｎｃａｉａｅｉｎｗｉｌｃｒａｅｉｎｉｕｏｗｒ．Ｔｅｅｍｅｎｏｖｄｔｅｐｏ－ｐｉａｉｏｉｉｇｍｅｈｎｃｌｄｓｇｔｅｅｔｃｌｄｓｇｓｐｔｆｒａｄｍｉｏｈｉｈｓａｓｓｌｅｈｒｂ

大型机载雷达天线座用薄壁重载高精度轴承关键技术及应用

大型机载雷达天线座用薄壁重载高精度轴承关键技术及应用标题：大型机载雷达天线座用薄壁重载高精度轴承关键技术及应用目录一、引言二、大型机载雷达天线座的重要性三、薄壁重载高精度轴承的技术特点3.1 抗载荷能力3.2 精度和稳定性3.3 薄壁结构设计四、大型机载雷达天线座的薄壁重载高精度轴承应用案例五、个人观点及总结一、引言大型机载雷达天线座作为飞机上重要的装备之一，其稳定性和精度对于飞机的飞行和雷达扫描都至关重要。

而天线座中承载着整个雷达天线的重任，其轴承的重载高精度技术尤为关键。

本文将针对大型机载雷达天线座用薄壁重载高精度轴承的关键技术和应用进行探讨和分析。

二、大型机载雷达天线座的重要性大型机载雷达天线座是装载在飞机上，用于承载雷达天线和保障雷达系统的稳定性和精度。

它需要能够承受飞机高速飞行时的气动载荷，同时还要保证天线的精确指向和稳定扫描。

天线座中的轴承技术显得尤为重要，其质量和性能不仅关系到飞机的整体性能，还会影响到飞行安全和雷达探测的准确性。

三、薄壁重载高精度轴承的技术特点1. 抗载荷能力薄壁重载高精度轴承首先需要具备良好的抗载荷能力。

在大型机载雷达天线座上，轴承需要承受来自飞机飞行时所产生的复杂载荷，包括惯性载荷、气动载荷、以及地面起降时的重载等。

轴承的抗载荷能力至关重要，需要能够长时间稳定地承受巨大的动载荷和静载荷。

2. 精度和稳定性为了保证雷达天线的精确指向和扫描稳定性，在大型机载雷达天线座上使用的轴承也需要具备高精度和稳定性。

轴承的制造精度和装配精度直接关系到天线的指向精度和扫描稳定性，薄壁重载高精度轴承的技术特点之一就是要求具备高精度和稳定的性能。

3. 薄壁结构设计考虑到大型机载雷达天线座的重量和空间限制，轴承的结构设计也需要具备薄壁特点。

通过薄壁结构设计，可以减小轴承的重量和惯性，同时提高了轴承的刚度和动态响应特性，满足了大型机载雷达天线座对轴承的特殊要求，提高了整个系统的稳定性和精度。

某机载雷达有源天线结构设计

2021.19 科学技术创新 - 5 -
某机载雷达有源天线结构设计
蔡香伟束峰涛（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥 230088）
摘要：基于某机载雷达研制任务需求，本文对有源相控阵天线进行了结构设计，并对其进行了有限元分析，天线阵面最大
法向变形为 0.1 毫米，最大应力为 73MPa，均满足设计指标要求。
2 多级盲配互联技术由于单元间距小、集成度高、连接通路多，如果采用传统的射频电缆对微带天线与可扩充阵列模块之间、可扩充阵列模块与子
达，2011,33(5):71-73. [4]吕慎刚，赵春林.盲配互联设计在 T/R 组件中的应用[J].电子机械工程，2014,30(6):19-21. [5]李科选，王美焰，李畅.某毫米波雷达天线系统结构设计与分析[J]. 2019,37(3):43-46.
元模型如图 8 所示。
图 5 反射冷板示意
1.3 可扩充阵列模块
可扩充阵列模块是有源天线阵面的核心，它的体积、重量、发
热量在整个天线系统所占比例最大，因此要求 SAM 体积尽量小，
重量尽量轻，散热最佳。
可扩充阵列模块从反射冷板的背面（正面为列线源的安装面）
插拔装卸，其电连接器和液冷连接器均安装在反射冷板背板上，采
图 3 有源天线背面 1.1 天线阵面天线阵面为扁平结构的二维有源相扫天线，具有模块化程度高、体积小、重量轻等特点。图 4 为天线阵面的示意，天线采用矩形布阵，有效口径为 294.4（俯仰）×166.4mm（方位），俯仰向集成设计为列线源形式。 1.2 反射冷板反射板是机、电、液一体化设计的基准，结构形式需进行优化设计，使其集天线阵子的电反射面、可扩充阵列模块承力件，电、液盲配板于一体，列线源与可扩充阵列模块分别固定在反射冷板的

某型雷达天线结构设计

Ｔｈｅ５８ｔｈＲ，ｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｈｅｆｅｉ２３００５１，Ｃｈｉｎａ
摘
要
赵承三
赵承三（１９７８一）
本文针对某型雷达天线结构特点，对其天线单元及相应馈线系统、天线骨架、天线罩结构设计进行了详细阐述。对其天线总成系统进行描述并进行相应仿真分析。该型雷达天线的研制对后续类似该型雷达阵面的天线结构研制具有定的借鉴作用。关键词
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ａｎｔｅｎｎａ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓＤＯＬ：１０３９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ８９７２．２０１４．０９．０１９
合肥２３００８８中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｒａｄａｒａｎｔｅｎｎａ
ＺｈａｏＣｈｅｎｇｓａｎＷａｙｕｅ
基础及前沿
中国科技信息２０１４年第Ｏ９期－ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｌＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＭａｙ．２０１４
某型雷达天线结构设计
赵承三王志海杨会越
一
１阵面设备组成

某大口径米波雷达天线折叠同步控制研究

第14期2023年7月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.14July,2023作者简介:孟国军(1972 ),男,四川安岳人,高级工程师,硕士;研究方向:雷达结构总体工程㊂某大口径米波雷达天线折叠同步控制研究孟国军(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230031)摘要:文章针对某大口径米波段雷达多种运输方式兼容及快速架设的需求,将天线阵面沿方位向分为左㊁中㊁右3个阵面,左/右阵面各通过4根液压缸实现90ʎ折叠和保型㊂采用液压比例阀+行程传感器闭环控制,实现左/右阵面折叠时4根液压缸行程的高精度实时同步㊂研究结果表明,该折叠同步控制方法可满足大口径柔性雷达天线状态转换的快速要求,同时,具有工作可靠性强㊁同步精度高㊁刚性高等特点,有广阔的应用和推广前景㊂关键词:米波雷达;大口径;长薄天线;同步控制中图分类号:TN95;TH137.9㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀大口径米波段雷达用于米波段的地空动态RCS 测量,为评估新型航空武器装备雷达隐身性能提供数据支撑,兼顾空中目标运动轨迹测量㊂其具备对空中目标动态RCS 测量功能㊁对空中目标搜索㊁捕获和跟踪测量的功能㊁超分辨测角功能㊁分离目标的捕获㊁跟踪测量功能㊂为了满足作战要求,米波段雷达必须具有大口径㊁高机动性以及精密测量等特点[1],对雷达天线阵面折叠提出了更高的要求[2]㊂本研究以某米波段大口径㊁高机动雷达天线阵面高精度同步折叠控制策略为研究对象,对天线阵面折叠的同步控制进行了详细设计,在此基础上研制一种新型的大口径长薄雷达天线同步控制方法㊂1㊀工作原理1.1㊀结构指标㊀㊀天线指标要求如下㊂天线工作口径:宽ˑ高=6.4m ˑ14m;天线运输口径:长ˑ宽ˑ高=14m ˑ3m ˑ2.5m;天线阵面面精度:ɤ10mm(均方根);天线阵面面变形:ɤ30mm;天线展开/收拢时间:ɤ1.5min;天线抗风能力:风速8级以下正常工作,风速12级以下不破坏(天线倒伏状态)㊂1.2㊀结构方案㊀㊀本研究设计的天线阵面主要由中阵面㊁左阵面和右阵面组成,如图1所示㊂左/右阵面分别通过7个支耳与中阵面连接,通过4根液压缸(简称缸)实现折叠㊂每个阵面由天线骨架和天线振子组成,其中天线振子安装在天线骨架上,天线骨架是保证天线阵面刚强度的基础㊂为保证天线工刚强度和运输尺寸,经分析论证,中阵面骨架尺寸(宽ˑ高ˑ厚)为2.2m ˑ14m ˑ0.8m,左/右阵面骨架尺寸(宽ˑ高ˑ厚)为2.1m ˑ14m ˑ0.2m㊂图1㊀天线展开状态天线架设时,左/右阵面的4根折叠液压缸驱动天线左/右阵面折叠到指定角度,并通过液压缸上的夹紧器夹住折叠液压缸活塞杆,完成展开锁定,天线收拢动作是架设展开动作的逆过程,具体如图2所示㊂图2㊀天线折叠状态2　系统实现2.1㊀天线折叠㊀㊀天线左/右阵面骨架厚度为0.2m,高度达14m,高厚比为70,长薄结构,其特点是刚性差㊂为此,在左/右阵面沿天线高度(14m)方向等距离分别布置4根液压缸(相邻两根液压缸距离为4m),每根液压缸上安装有平衡阀㊁液压锁㊁夹紧器和拉杆传感器㊂其中,平衡阀和液压锁安装在液压缸缸体上,夹紧器安装在液压缸缸体前端,拉杆传感器与液压缸平行安装㊂液压缸缸体端支耳通过销轴连接在中阵面骨架的液压缸支耳上,液压缸活塞杆端支耳通过销轴连接在左/右阵面边缘的液压缸支耳上㊂在伺服控制系统的控制下,液压泵站为左/右阵面4根液压缸同时供油,实现左/右阵面的折叠㊂当4根液压缸活塞杆全部伸出到位时左/右阵面折叠到与中阵面成0ʎ(实现天线振子共面),天线变为工作状态㊂当4根液压缸活塞杆全部收回到位时左/右阵面折叠到与中阵面成90ʎ,天线变为运输状态㊂2.2㊀折叠锁定㊀㊀左右阵面向上折叠到位锁定是通过机械定位销和液压缸夹紧器来实现的㊂为保证整个天线阵面在各种工况下的面精度,左/右阵面通过4根液压缸从运输状态向前折叠90ʎ与天线中阵面共面时,左/右阵面与中阵面有机械定位结构限制其继续向上运动,同时每根折叠液压缸上都有一个夹紧器夹住液压缸活塞杆限制左右阵面向下运动,实现对左右阵面的完全锁定,使左㊁中㊁右3个阵面形成一个共面刚体,保证天线工作状态时的刚性和面精度㊂2.3㊀同步控制策略㊀㊀天线左/右阵面折叠分别采用4根液压缸驱动,采用多根液压缸同时驱动必须解决多缸同步控制问题[3],以避免多缸不同步或单缸失效时对天线阵面造成的危害㊂经仿真分析,当天线左/右阵面4根折叠液压缸行程差超过20mm 时,将导致左右阵面产生明显的扭曲变形㊂当天线左/右阵面4根折叠液压缸行程差超过100mm 时,将造成左右阵面不可逆的塑性变形㊂为此,研究中采用了液压缸+液压比例阀+拉杆传感器构成的闭环控制系统来实现8缸同步,且同步行程误差控制在ʃ20mm㊂利用比例放大器实时采集并放大拉杆传感器的长度信息(拉杆传感器实时反映折叠液压缸的行程),通过同步控制策略来实时调整各液压缸活塞杆伸出速度,从而实现折叠液压缸闭环同步控制㊂8缸同步控制策略具体如下㊂根据左/右阵面折叠的时间指标推算出电流型比例阀的开口大小(即输出模拟量大小),这里将与时间指标对应的输出模拟量值匹配液压缸活塞杆伸/缩速度称之为液压缸基准速度㊂为保证折叠液压缸活塞杆伸出或缩回的速度相同,由于液压缸无杆腔所需流量较有杆腔大,所以液压缸活塞杆伸出的输出模拟量值较缩回的输出模拟量值大一些㊂左阵面1 4缸同步控制策略:先对4根缸对应的比例阀给定同样的电流模拟量,即给定4根缸同样的基准速度㊂在运动过程中,实时根据采样拉杆传感器的长度数据对缸的比例阀电流进行动态调整,实现对缸活塞杆伸出/缩回速度进行动态调控,使4缸的行程误差在规定范围内,实现对4缸实时同步控制㊂具体控制模式为比较缸2和缸3的伸/缩速度,速度慢的缸向速度快的缸逼近,这两缸的比例阀的增益设为G 1(数值居于G 2与G 3之间)㊂缸1的速度以缸2的速度为基准并向缸2的速度逼近,缸4的速度以缸3的速度为基准向缸3的速度逼近,这两缸的比例阀的增益设为G 2(数值较大),可得缸1的比例阀电流=基准速度电流+缸1-2速度差值ˑG 2,同理缸4的比例阀电流=基准速度电流+缸3-4速度差值ˑG 2㊂按照左阵面1 4缸同步控制策略对右阵面1 4缸进行同步控制㊂为保障左/右阵面折叠同步,可对左阵面缸2和缸3的速度平均值与右阵面缸2和缸3的速度平均值进行对比,平均速度慢的两缸向平均速度快的两缸逼近,此时比例阀的增益设为G 3(数值较小)㊂2.4㊀天线面精度控制㊀㊀天线面精度是通过高刚性中阵面㊁左/右阵面展开到位机械定位和左/右阵面折叠液压缸展开到位行程不变(通过夹紧器锁定实现)来实现㊂天线中阵面采用框架结构,具有高刚性㊂左/右阵面各采用4根液压缸实现折叠,液压缸的缸体和活塞杆均为刚性结构,活塞杆采用夹紧器机械锁定结构,具有高刚性㊂当左/右阵面折叠到工作状态时,左/右阵面与天线中阵面有4根定位面实现机械定位㊂同时左/右阵面的4根折叠液压缸带有夹紧器实现对液压缸活塞杆的可靠锁定(使得液压缸缸筒和活塞杆变成一根刚性杆),使左右阵面与中阵面形成一个类整体的结构,保证了整个天线阵面有足够刚性和面精度㊂2.5㊀液压系统设计㊀㊀天线折叠液压系统原理如图3所示[4]㊂为保证系统功能的实现,采用伺服电机驱动液压泵作为液压系统的动力源㊂图3㊀液压系统控制原理伺服电机可以根据天线展开或收拢时进行有效调速,保证天线在整个动作过程中既无冲击又无颤抖㊂在液压系统中采用了换向阀㊁液压比例阀㊁单向阀㊁溢流阀㊁平衡阀㊁液压锁㊁防爆阀㊁压力表等器件㊂换向阀用于控制液压缸输出轴的伸出与收回,从而控制天线阵面的仰起与俯下㊁伸出与收回㊂液压比例阀用于调整液压缸运动速度㊂单向阀用于防止系统长期不工作时液压缸和管路中液压油的回流㊂溢流阀用于控制整个系统的压力㊂平衡阀用于保证平衡重力和风载,驱动液压缸同步运行,保证液压缸运动平稳可靠㊂防爆阀用于防止当系统管路突然失效时天线上阵面发生跌落失效,压力表用于检测管路油压㊂3㊀天线刚强度仿真㊀㊀以天线阵面三维模型作为仿真分析对象,负载为自重和风载荷,约束位置是天线与俯仰座连接处和天线与俯仰液压缸连接处㊂采用有限元法分析天线在8级风速时的刚度和12级风速时的强度变化[5]㊂分析结果表明,天线阵面最大变形量为6.9mm,最大应力为163Mpa,刚强度满足指标要求㊂4㊀试验测试4.1㊀液压缸同步精度测量㊀㊀边块阵面两个相邻液压缸展开和收拢过程中同步控制误差实测曲线如图4所示㊂由实测曲线图4(a)可知,展开过程中两相邻液压缸误差值均控制在ʃ6mm 以内,满足设计指标要求;由实测曲线图4(b)可知,收拢过程中两相邻液压缸误差值均控制在ʃ10mm 以内,满足设计指标要求㊂对比图4(a)和图4(b)可以发现,收拢过程中同步误差较展开过程中较大,主要原因是收拢过程时间短,速度较快,系统延时及响应致使收拢时误差较大,但均满足设计指标要求㊂图4㊀液压缸同步精度实测曲线4.2㊀天线面精度测量㊀㊀为验证刚强度分析的真实性及偏差,本文对天线阵面工作状态时的面精度进行了实测,如图5所示㊂水平方向等间距选择11个点,垂直方向等间距选择18个点,共计测试198点㊂如图6所示给出了阵面坐标点变形量曲线,由图可知,阵面最大变形量为3.4mm(<15mm),天线阵面实测的面精度均方根值为1.2mm(<5mm),均满足指标要求㊂图5㊀阵面坐标点布置情况图6㊀阵面坐标点变形量5　结语㊀㊀本文设计了一种大高厚比长薄天线多缸同步控制策略,满足长薄天线快速展开/收拢的同时,实现了长薄天线多缸高刚性高精度的同步,为大口径长薄米波雷达天线折叠同步控制和精度测量提供了理论依据,并在实践中得以应用,具有较高的推广价值和借鉴意义㊂(1)通过多次实测,天线展开平均时间为65s,天线收拢平均时间为54s,满足指标要求㊂(2)对液压缸展开和收拢行程误差进行实测,行程误差均在ʃ10mm 左右,满足指标要求㊂(3)通过拍照法实测,天线阵面最大变形量为3.4mm,均方根1.2mm,满足精度要求㊂参考文献[1]程辉明,许统融.地面高机动雷达集成化设计技术[J ].电子机械工程,2005(3):22-23.[2]陈建平.大阵面天线自动展开/折叠设计与系统实现[J ].现代电子,2002(2):46-50.[3]倪敬.电液伺服同步驱动系统控制理论与应用[M ].北京:机械工业出版社,2013.[4]张利平.液压控制系统及设计[M ].北京:化学工业出版社,2006.[5]曾攀.有限元分析及应用[M ].北京:清华大学出版社,2004.(编辑㊀沈㊀强)Research on antenna folding synchronization control of a large caliber metre -wave radarMeng GuojunThe 38th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation Hefei 230031 ChinaAbstract In order to meet the requirements of a large aperture meter -band radar compatible with multiple transportation modes and rapid erection the antenna array is divided into three arrays left middle and right along the azimuth.The left and right formations are each flipped 90ʎand maintained through four hydraulic cylinders.Adopting hydraulic proportional valve and travel sensor closed -loop control to achieve high -precision real -time synchronization of the travel of four hydraulic cylinders when the left /right front is flipped.Research results showed that this synchronous control method for deployment and retrieval can meet the rapid requirements of state transition for large -diameter flexible radar antennas and has the characteristics of strong working reliability high synchronization accuracy and high rigidity.It has broad application and promotion prospects.Key words meter -wave radar large caliber long thin antenna synchronous control。

大口径高精度航管雷达天线结构设计与应用

大口径高精度航管雷达天线结构设计与应用∗牛忠文;任翠锋;鞠金山;王亚峰【摘要】针对大口径、高响应和低副瓣类雷达天线结构的设计难点，尝试突破传统设计方法瓶颈，建立一种基于TRIZ理论的设计方法，实现创新设计。

该设计流程主要包括概念阶段的构型拓扑优化、工程设计阶段的试验设计(DOE)、验证阶段的仿真优化和试验测试。

以某大口径高精度航管雷达天线为应用对象，首次实现了5500 mm×3047 mm碳纤维 A夹层复合材料反射面的设计与制造，并最终实现天线型面精度0.65 mm(rms)和天线系统设计减重50%。

%Aiming to the design difficulty of radar antenna structure with large diameter,high response and low sidelobe characteristics,a new design method that breaks through the traditional technique is pro-posed.The design method is based on the TRIZ theory and the innovation is achieved.The design flow main-ly includes the topology optimization of configuration in the concept step,the design of experiment(DOE)in the design step,and the simulation optimization and experimental test in the validation step.With the pro-posed method,a large-diameter and high-precision of an air traffic control radar antenna is made as the study object.The design manufacture of 5 500 mm×3 047 mm reflective surface with the carbon fiber A sandwich composites are realized for the first time.The precision of reflective surface reaches 0.65 mm(rms),and the weight of the antenna system reduces by 50%.【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】7页(P103-108,112)【关键词】机动式雷达;碳纤维复合材料;TRIZ理论;天线结构设计【作者】牛忠文;任翠锋;鞠金山;王亚峰【作者单位】安徽四创电子股份有限公司，安徽合肥 230088;安徽四创电子股份有限公司，安徽合肥 230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】TN82;TB3;TH120 引言航管雷达主要用于航空交通管制系统,通常分为固定式和机动式两类。

大口径天线在深空测控任务中的应用解读

测控能力。但随着DSN下行频率的提高，FAST作为深空测控网的
设备的可能性将成问题。
报告完毕！
1 研究背景
FAST 是 500 米口径球面射电望远镜
的简称，是中国为国际 SKA 建设所做的努力和贡献。作为 Arecibo 类型射电望远
镜的一种，FAST具有3个突出的特点：喀
斯特地形作为站址、灵活的主反射面，以及基于索驱动的2级精调馈源系统。
FAST投入运行后，能否能在国际上
以较大的天区覆盖和照明面积对深空测控网进行较好的补充？
深空网天线的设计要折衷考虑两个因素：既要使天线尽可能多地接收来自远方的无线电信号，又要少接收来自周围地面的杂散噪声。 20 世纪 70 年代的 “ 双形 (dual—shape)” 设计方案可以大大改进天线的性能。
2.2 DSN的天线设计
20 世纪 90 年代中期，
DSN 建造了新的 34m 天线
以“旅行者”号航天器为例
f 8.4GHZ
P 21.3W
G 65000
R 6.8 1011 m
则地球上接收天线的功率通密度为
PG / 4 R2 2.383 1019 W / m2
若用DSN中64m口径天线来接收信号，则接收信号功率为
Pr Ar 3.05 1016
大口径天线在深空测控任务中的应用
主要内容

1 研究背景
2 美国深空测控网（DSN）
3 FAST与深空测控 4 结论
1 研究背景
随着我国航天事业的稳步发展，特别是嫦娥系列月球探测卫星的成功发射，下一步势必开展更多的深空探测任务。由于测量距离遥远，目前我国的航天测控手段还不能满足要求。

大型相控阵雷达天线阵面结构精度分析及控制

大型相控阵雷达天线阵面结构精度分析及控制苏力争;李智;刘继鹏;白云飞;徐向阳【摘要】天线阵面结构精度是雷达结构设计中需要控制的关键指标之一.文中首先分析了结构精度对阵列天线极化特性的影响,通过理论公式可以推导出合理的精度指标要求,随后以某大型天线阵面为研究对象,分析了影响阵面结构精度的各个因素,并对各因素进行了误差分配以及控制方案制定.在天线装配中将摄影测量法应用于天线平面度的检测,基于测量结果的调整后平面度可控制在0.4mm内,其安装精度满足平面度指标要求.该方法为同类天线阵面平面度分析及控制提供了有益的参考和借鉴.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】5页(P75-79)【关键词】天线阵面;平面度;平面度测量【作者】苏力争;李智;刘继鹏;白云飞;徐向阳【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN957Abstract: Structure precision of antenna array is one of key indexes needed to be controlled in radar structure design．Firstly, effect of structure precision on polarization characteristics of array antenna is analyzed; a rational precision index requirement is deduced by theoretical formula. Then, taking a large antenna array face as a research object, factors affecting array structure precision are analyzed. The error distribution and control scheme are established for each factor. In antenna assembly, a photogrammetric method is applied to antenna flatness measurement. The adjusted flatness can be controlled within 0.4mm based on the measurement result. The installation precision meets the flatness index requirement. This method provides useful reference for analysis and control of similar antenna array flatness.Keywords：antenna array; flatness; flatness measurement随着有源相控阵雷达的发展，尤其对于大口径、高频段的有源相控阵雷达天线，阵面结构安装精度要求越来越高，往往为亚毫米级[1～2]。

某舰用雷达天线及天线座结构系统动力设计

某舰用雷达天线及天线座结构系统动力设计
李在贵;贾建援
【期刊名称】《西安电子科技大学学报》
【年(卷),期】1997(024)001
【摘要】按动力设计思想，对某舰用雷达天线及天线座结构系统进行模态分析，根据结构固有频率和振型分析，采取适当措施改进设计，满足了设计指标要求。

【总页数】6页(P102-107)
【作者】李在贵;贾建援
【作者单位】西安电子科技大学电子机械学院;西安电子科技大学电子机械学院【正文语种】中文
【中图分类】TN957.2
【相关文献】
1.某舰用雷达天线及天线座结构系统模态分析 [J], 李在贵;朱玉超
2.某跟踪雷达天线座结构系统的有限元动、静力分析 [J], 张小安;杨淑娟;赵选荣
3.某雷达天线及天线座结构系统模态分析 [J], 李在贵;贾建援;王均阳;戌斌;张小安
4.舰载搜索雷达天线座举臂式结构与斜轴式结构的比较 [J], 汤明春
5.50米射电望远镜天线座架结构动力设计 [J], 张亚林;刘维明
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某大型雷达天线系统的结构设计和分析的开题报告

某大型雷达天线系统的结构设计和分析的开题报告题目：某大型雷达天线系统的结构设计和分析一、选题背景随着信息技术的快速发展，雷达技术被广泛应用于军事、民用等领域。

而雷达发展的核心就是天线系统。

雷达天线系统是雷达的核心部件，其主要功能是将雷达发出的电磁波辐射到空间中，并接收回波信号，提取需要的信息。

因此，天线系统的结构设计和分析对雷达系统的性能影响非常大。

本选题旨在通过对某大型雷达天线系统的结构设计和分析，探究如何充分发挥天线系统性能，为雷达技术的发展提供技术支持和理论依据。

二、研究目标和内容本研究的目标是：1.设计和优化一种适用于大型雷达的天线结构，并确认其性能参数。

2.分析天线结构的电磁性能和机械性能，确定设计方案的优劣。

3.对设计方案进行仿真，验证设计方案的可行性和稳定性。

研究内容包括：1.大型雷达天线系统结构设计的理论基础和研究现状分析。

2.基于天线设计原理，针对大型雷达特点设计天线尺寸和结构。

3.对设计的天线结构进行电磁性能和机械性能分析，评估其性能指标。

4.使用ANSYS等有限元软件，建立天线结构的仿真模型，验证设计方案的可行性和稳定性。

5.结果分析，建立相应的设计优化指标，得出最优设计方案。

三、研究意义本研究意义在于：1.提高大型雷达天线系统的性能，优化雷达系统的性能和功能。

2.充分发挥天线系统的性能，增加雷达系统的探测距离和探测精度。

3.为大型雷达天线系统的设计提供参考，为雷达技术的发展做出贡献。

四、研究方法本研究采取以下研究方法：1.文献调研：主要调查大型雷达天线系统的研究现状、天线结构设计理论基础等。

2.分析天线系统的设计要求：分析大型雷达天线系统的特点和应用要求，确定设计方案的技术指标。

3.天线结构设计：在理论分析的基础上，设计大型雷达天线系统的天线结构。

4.模拟仿真：使用ANSYS等有限元软件，建立天线结构的仿真模型，验证设计方案的可行性和稳定性。

5.数据分析和方案优化：分析仿真结果，建立相应的设计优化指标，得出最优的天线设计方案。