[发明专利]一种大口径高精度复合材料天线面的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线反射面制造工程领域，特别涉及一种大口径高精度复合材料天线面的整体成型制造技术。

背景技术

通信技术的发展以及对深空探测的迫切需求要求雷达天线反射面具有高精度、大口径的特点，在雷达天线制造工程领域，纤维增强复合材料反射面以其轻质、比刚度大、比强度大、精度高、可设计性好的优点更多的取代传统金属材质反射面。现有的高精度复合材料天线反射面多是利用热压罐成型工艺制备的小口径反射面，如何利用复合材料的优点，设计制造大口径（Φ＞10m）、高精度（δ<0.3mmRMS）整体天线反射面是天线制造行业面临的一个挑战。

国内外一般采用蜂窝夹芯结构消除前后蒙皮温度梯度引起的热应力，保证反射面型面精度，或是采用高精度模具补偿精度损失。法国IRAM公司口径15m抛物面复合材料天线面由176块单元面板组成，单元面板利用高成本、低热膨胀的模具材料制备，具有较高型面精度；日本NRD公司将600块复合材料单元面板进行拼接，制造出口径45m的毫米波天线。以上成型方法虽然完成了高精度复合材料天线的制备，但是属于分块制造再整体拼装的制造方法，具有高成本、高能耗、效率低的缺点。

发明内容

本发明的目的在于利用复合材料真空灌注成型工艺在室温环境下制备一种以空间网格结构为支撑的大口径复合材料天线整体反射面，使其兼具重量轻、型面精度高、生产效率高、安装方便简捷等优点。

本发明的目的是这样实现的，一种大口径高精度复合材料天线面的制造方法，所述的天线面包括抛物面结构的大口径主反射面和置于大口径主反射面背面且用于支持大口径主反射面的背架，所述的背架为纵横正交方式构成的空间网格结构，背架的空间网格结构与大口径主反射面的背面相配且通过结构胶粘剂进行粘接；其特征在于：大口径主反射面的成型方法包括以下步骤：

①建立大口径主反射面的曲面数学模型，根据数学模型设计加工抛物面凸模作为大口径主反射面成型模具；

②在大口径主反射面成型模具表面先喷涂高分子转移膜，再用火焰或电弧的方式在高分子转移膜上喷涂金属铝，形成表面金属层；

③设计纤维织物铺层角度，在表面金属层上铺放纤维织物；

④用真空袋密封，抽真空，将树脂基体注入密封空间，浸润纤维织物；

⑤在树脂基体室温固化后，大口径主反射面成型。

其中，背架的成型方法包括以下步骤：

（201）在大口径主反射面模具表面做标记，确定横筋、纵筋成型位置；

（202）分别设计横筋和纵筋的尺寸、开槽位置、开槽高度和开槽宽度，使横筋与纵筋可交叉连接；

（203）根据横筋、纵筋尺寸预制泡沫芯材，按照大口径主反射面模具上的标记位置，将泡沫芯材固定在模具上；

（204）在泡沫芯材表面铺贴纤维织物，两侧预留翻边；

（205）在纤维织物上铺放脱模布、导流网，用真空袋密封，抽真空，将树脂基体注入密封空间，浸润纤维织物；

（206）树脂基体室温固化后，按照设计开槽尺寸在横筋、纵筋上开槽；

（207）在大口径主反射面上将横筋、纵筋组装成整体背架；

其中，背架的成型也可以通过以下步骤完成：

（301）分别设计横筋和纵筋的尺寸、开槽位置、开槽高度和开槽宽度，使横筋与纵筋可交叉连接；

（302）预制泡沫夹芯复合材料板，按照横筋、纵筋尺寸切割成段，并在大口径主反射面成型模具上进行拼接，使拼接缝位于横筋、纵筋交叉处；

（303）在拼接缝位置胶粘加强片，使分段的泡沫夹芯复合材料板连接成整体；

（304）采用复合材料手糊成型工艺在泡沫夹芯复合材料板与大口径主反射面模具接触部位成型翻边，并对泡沫夹芯复合材料板泡沫外露部分进行封闭处理，固化后，横筋、纵筋成型；

（305）按照设计开槽尺寸在横筋、纵筋上开槽；

（306）在大口径主反射面上胶粘组装横筋、纵筋，形成整体背架。

其中，在步骤①和②之间还包括以下步骤，在大口径主反射面模具表面进行适当的表面处理，以满足天线面型面精度要求和脱模要求，涂覆脱模剂。

其中，在步骤③和④之间还包括以下步骤，纤维织物上依次铺放脱模布和导流网。

其中，在步骤（202）和（203）之间还包括以下步骤，根据设计尺寸在横筋、纵筋开槽位置预埋加强片。

其中，所述的表面金属层的厚度为0.03～0.05毫米。