[发明专利]改进的复合材料天线罩和制造方法

说明书

一种用于容纳雷达系统的天线罩，包括：多个相互连接的弯曲天线罩热塑性复合材料面板，每个弯曲天线罩热塑性复合材料面板具有多个相互连接边缘、发泡芯、内蒙皮、外蒙皮以及多个三维纤维束，多个三维纤维束通过发泡芯使内蒙皮和外蒙皮约束至彼此而防止分层。该天线罩包括自清洁的疏水外表面并且持续25年而需要零维护。

技术领域

本发明总体涉及天线罩(radome)，并且具体地涉及由复合材料制成的天线罩。

背景技术

在世界范围内，空军以及许多政府机构利用保护性的天线罩来包覆其多个基于地面的雷达系统。这些天线罩保护雷达免受极端天气和环境侵袭的影响。它们必须执行这样的任务，同时透过所有特定的雷达频率。此外，这些天线罩在25年的使用期限期间必须将维护次数减到最少，并且必须在结构上抵抗来自运输至一地点、安装处理、维护、滥用、环境条件和长期操作的损害。

目前由空军使用的天线罩技术是基于30年前做的一系列非竞争性(no-win)设计决策。夹层结构面板由粗制的(crude，原始的)铺设(lay-up)过程制成，使薄玻璃纤维蒙皮(skin)和热固性树脂与发泡芯(foamcore)结合。与薄蒙皮耦接并且与发泡芯弱连接的这个过程在运输、安装和维护期间通常会造成蒙皮与芯分层(delamination，剥离)。此外，为了允许雷达系统在雨水中良好执行，这些天线罩必须表现疏水特性，以防止导电的水片状物的积聚，这种积聚会不利地影响射频(RF)透过性。因此，天线罩通常涂有疏水涂料。随着时间的推移，暴露于紫外线(UV)和大气污染通常会侵蚀现有的天线罩所刷涂的涂层和凝胶涂层，从而使疏水特性劣化。这进而导致信号透过性差和边缘化或无法接受的雷达性能。这通过连续重新刷涂来解决，该连续重新刷涂是包括天线罩的强力清洗、暴露部位于涂料碎屑废料的高成本过程。该定期维护的成本对空军来说可能会花费数以亿计的美元。最后，制成的具有30年设计标准的典型空军天线罩不仅需要定期刷涂维护，而且还倾向于受到冲击和风的损害，而进一步需要替换分层的天线罩部分。

发明内容

解决这些问题的本发明利用商标为的改进的热塑性夹层结构技术，该技术结合创新的、不分层3D复合材料夹层结构技术。这种3D复合材料夹层结构技术与专用的膜涂层过程一起，解决对耐用的不分层结构的需求，该不分层结构表现出优越的疏水表面特征并且持续最小周期25年而不需要维护。第三个创新是将上述与在所拥有的连续拉挤过程中制造的新的抗冲击的热塑性复合夹层结构材料结合。

本发明的一方面涉及用于容纳雷达系统的天线罩，包括多个相互连接的弯曲天线罩热塑性复合材料面板，每个弯曲天线罩热塑性复合材料面板具有多个相互连接边缘、发泡芯、内蒙皮、外蒙皮以及多个三维纤维束，多个三维纤维束通过发泡芯将内蒙皮和外蒙皮约束于彼此而抑制分层。弯曲面板通常是球面的，从而一旦所有的面板连接，则形成球形天线罩。