多夹层平板天线罩的研究.pdf

制造技术研究 航天制造技术
多夹层平板天线罩的研究
刘梦媛 韩华龙 李 昂
1.中航复合材料有限责任公司,北京 101300;2.北京无线电测量研究所,北京 100086
摘要:采用热压罐固化工艺方法研制了多夹层平板天线罩,测试了多夹层平板天线罩电气
性能、厚度及随炉件滚筒剥离强度,多夹层平板天线罩满足用户使用要求。
关键词:平板天线罩;多夹层;滚筒剥离强度;电气性能
1 引言 蜂窝使用温度-55160,蒙皮材料和芯材材料,
蒙皮材料和芯层材料的电性能9.375GHz,谐振腔法
雷达天线罩是功能结构件,方面保护天线免受见表 1。
环境暴露 之 害和气动 载 荷的直接 影 响,满足气 动外
表 1 材料的电气性能
形、结构强度和重量等要求;方面为天线电波提供
材料名称 介电常数ε 介电损耗角正切 tgδ
发射和接收的电磁窗口,满足电气性能要求。高性
SW-280A3218预浸料 4.24.4 0.021
能雷达天线罩的结构般采用蜂窝夹层结构,夹层结
NH-1-2.75-72蜂窝 1.071.13 0.0030.005
构比刚度、比强度好,重量轻,多夹层结构能满足天
线罩宽频带的要求。
蒙皮材 料与 芯层材 料的 胶接材 料为 SY-24C-300
本文根据某型平板天线罩要求频带宽、重量轻、 4
胶膜,该胶膜适应于中温固化,满足大型平板天线
双频段工作的特点,对平板天线罩进行结构及电性能
罩的工艺要求,其主要性能见表 2。
设计, 采 用 热压罐固 化 工艺方法 进 行平板天 线 罩研
表 2 SY-24C-300胶膜性能
制,研制的多夹层平板天线罩满足用户使用要求。
项目 指标值
单位面积质量gm 30030
2 试验
130挥发份含量 1
拉剪强度室温MPa 30.6
2.1 平板天线罩材料选择
金属-金属滚筒剥离强度室温Nmmmm 267
平板天线罩 蒙皮材料为 中温固化玻 璃纤维织物
铝蜂窝滚筒剥离强度室温Nmmmm 74.3
3218 环氧 树脂预 浸料, 该预 浸料 使用温 度-55
70,芯材材料为 NH-1-2.75-72Nomex蜂窝,Nomex
作者简介:刘梦媛1964-,高级工程师,高分子材料专业;研究方向:功能复合材
料。
收稿日期:2013-11-29
57 制造技术研究 制造技术研究 航天制造技术 2014 年 2 月第 1 期
2.2 平板天线罩结构设计 板 天线 罩固 化模具 。固 化工艺为 室 温下抽 真空 至
根据选定的 蒙皮材料和 芯层材料的 电气性能的 -0.095MPa以下,以罐温小于 4min的升温速度加
多夹层平板天线罩的研究
数值,进行平板天线罩结构设计,为了满足频带宽且热升温,空气温度升至855时保持恒定,然后
双频段工作的要求,平板天线罩结构设计成多夹层蜂继续升温,当最高模具温度升至805时加压至
刘梦媛 韩华龙 李 昂
窝结构,由四层蒙皮和三层蜂窝组成。其结构见图 1。 0.30.02MPa ,然后 继续升温至 最低模具温 度为
1.中航复合材料有限责任公司,北京 101300;2.北京无线电测量研究所,北京 100086
1305,保温保压12010min;带压冷却至
模具最高温度 60以下出罐。
摘要:采用热压罐固化工艺方法研制了多夹层平板天线罩,测试了多夹层平板天线罩电气
2.5 性能测试
性能、厚度及随炉件滚筒剥离强度,多夹层平板天线罩满足用户使用要求。
平板天线罩 电气性能测 试设备有 矢 量网络分析
关键词:平板天线罩;多夹层;滚筒剥离强度;电气性能
仪、频谱仪、无线测试转台及信号源等。
按照 ASTM D178193标准进行滚筒剥离强度
随炉件试样制备,在 NSTRON MODE 1185材料试验
机进行测试。
图 1 结构示意图
3 结果与讨论
2.3 平板天线罩研制总体思路
平板天线罩 采用热压罐 固化工艺方 法次共固
3.1 滚筒剥离强度随炉件
化,即四层蒙皮和三层蜂窝次固化完成,研制工艺
滚筒剥离强 度是夹层 结构 用滚筒剥 离试验测得
流程见图 2,首先,根据平板天线罩的结构尺寸及四
的面板与芯子分离时单位宽度上的抗剥离力矩,进行
层蒙皮的厚度要求进行蒙皮材料裁剪、铺贴并室温下
多夹层结构平板天线罩制备时,进行滚筒剥离强度夹
抽真空预压实,同时将蜂窝裁剪缝合成需要的尺寸并
层结构随炉件制备,测试随炉件滚筒剥离强度来表征
修型;其次,进行预压实好的蒙皮和蜂窝组合,并进
蒙皮材料与芯材的固化胶接质量。表 3是蜂窝夹层结
1 引言 蜂窝使用温度-55160,蒙皮材料和芯材材料,
行固化工艺组合,最后将组合好的平板天线罩在热压
构平板滚筒剥离强度测试结果平均值,滚筒剥离强度
蒙皮材料和芯层材料的电性能9.375GHz,谐振腔法
罐中进行次共固化。
在 61.7Nmmmm与 74.3Nmmmm之间,表明固
雷达天线罩是功能结构件,方面保护天线免受见表 1。
化工艺参数满足平板天线罩制备要求, SY-24C-300胶
环境暴露 之 害和气动 载 荷的直接 影 响,满足气 动外
模具
膜与 SW-280A3218预浸料及 Nomex蜂窝固化工艺匹
表 1 材料的电气性能
形、结构强度和重量等要求;方面为天线电波提供
配,平板天线罩固化胶接质量可靠。
材料名称 介电常数ε 介电损耗角正切 tgδ
发射和接收的电磁窗口,第层蒙皮满足电气性 能要求。高性
第层蜂窝裁剪、缝合
SW-280A3218预浸料 4.24.4 0.021
蒙皮
能雷达天线罩的结构般采用蜂窝夹层结构,夹层结
表 3 随炉件滚筒剥离强度预
NH-1-2.75-72蜂窝 1.071.13 0.0030.005
第二层蒙皮
材料
构比刚度、比强度好,重量轻,多夹层结构能满足天
第二层蜂窝裁剪、缝合 测试项目 实测单个值 平均值 指标值压
裁剪
上板 66.7 61.7 68.8 67.3 69.8 66.9 40
线罩宽频带的要求。 滚筒剥离强度
第三层蒙皮
实 蒙皮材 料与 芯层材 料的 胶接材 料为 SY-24C-300
铺贴
Nmmmm 下板 73.1 73.6 68.9 67.3 74.3 71.4 40
第三层蜂窝裁剪、缝合
本文根据某型平板天线罩要求频带宽、重量轻、 4
胶膜,该胶膜适应于中温固化,满足大型平板天线
第四层蒙皮
双频段工作的特点,对平板天线罩进行结构及电性能
罩的工艺要求,其主要性能见表 2。
3.2 平板天线罩厚度
设计, 采 用 热压罐固 化 工艺方法 进 行平板天 线 罩研
工艺组合
表 2 SY-24C-300胶膜性能
平板天线罩总厚度检测结果见表 4,总厚度满足
制,研制的多夹层平板天线罩满足用户使用要求。
项目 指标值
设计要求。平板天线罩电气性能厚度由天线罩总厚度
固化
单位面积质量gm 30030
来控制。通过严格控制四层蒙皮材料的单层压厚;通
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