[发明专利]一种高精度高稳定复合材料天线反射面及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高精度高稳定复合材料天线反射面及其制备方法，所述天线反射面包括依次设置的表面金属层、内蒙皮、格栅夹芯、外蒙皮，所述表面金属层设置在内蒙皮的工作面一侧，内蒙皮的非工作面一侧与格栅夹芯连接。本发明将高稳定的格栅结构应用于复合材料天线反射面的制备，有效解决了传统的铝蜂窝夹层制造过程中铝蜂窝变形及膨胀匹配问题对最终产品面型精度的影响，相较于使用铝蜂窝夹层制备的反射面，其面型精度提高了4倍；采用全碳结构制备天线反射面，不仅可以改善反射面的面型精度，更显著降低了天线反射面的热变形。

技术领域

本发明涉及复合材料结构功能件及其制备方法，具体为一种高精度高稳定复合材料天线反射面及其制备方法。

背景技术

复合材料因其线膨胀系数低、比强度、比刚度高等优异特性被广泛应用于航天器产品领域。其中，天线反射面是结构功能一体化的典型代表，其工作面的面型精度直接影响天线通讯信号的真实性。然而，天线反射面日益提高的轻量化、高精度、高稳定需求，给复合材料高精确制造带来了巨大挑战，超高面型精度微米级(RMS≤5μm)与超低热变形(-80℃下变形后RMS≤6μm)的要求非常苛刻，制造与服役过程任何微小因素均可能会影响到这种反射面的面型精度。

传统的复合材料反射面采用复合材料蒙皮铝蜂窝夹层的结构，铝蜂窝与蒙皮膨胀系数的差异导致夹层结构的效率难以发挥以满足高精度高稳定的需求，为了满足天线反射面高精度高稳定需求，采用全碳格栅加筋结构以降低产品热变形，与常温胶接结合进一步提高反射面的面型精度，满足反射面RMS≤5μm、热变形后RMS≤6μm的使用需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高精度高稳定复合材料天线反射面及其制备方法，可提高复合材料天线反射面的面型精度至微米级，降低产品热变形。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种高精度高稳定复合材料天线反射面，包括依次设置的表面金属层、内蒙皮、格栅夹芯、外蒙皮，所述表面金属层设置在内蒙皮的工作面一侧，内蒙皮的非工作面一侧与格栅夹芯连接。

优选地，所述格栅夹芯包括格栅筋板，所述格栅筋板包括多根横向格栅筋板和多根纵向格栅筋板，横向格栅筋板和纵向格栅筋板垂直相嵌形成井字形结构。

优选地，所述各格栅筋板上均设置有插槽；所述横向格栅筋板上的插槽与纵向格栅筋板上插槽相对设置，并一一对应。

优选地，所述格栅筋板的厚度为0.5～2mm，所述横向格栅筋板上的各插槽间距、纵向格栅筋板上的各插槽间距均为40-60mm。

优选地，所述插槽的深度为10～40mm，插槽的宽度为0.9～2.4mm。

优选地，所述内蒙皮、外蒙皮、格栅夹芯均采用碳纤维-环氧树脂或碳纤维-氰酸脂树脂复合材料制备；所述复合材料中碳纤维体积含量为60-75％。

优选地，所述内蒙皮、外蒙皮、格栅夹芯均采用热压罐工艺固化成型制备，所述固化条件为：室温～120℃，加压0.5MPa，然后120℃保温保压8h。

优选地，所述表面金属层采用金属铝；所述表面金属层的厚度为0.05～0.2mm。金属铝层可提高反射面的反射率这样电磁波信号才能被收集。

本发明还提供了一种高精度高稳定复合材料天线反射面的制备方法，包括以下步骤：

S1、将内蒙皮的非工作面与格栅夹芯的一面胶接，然后将外蒙皮与格栅夹芯的另一面胶接，加压固化；

S2、经步骤S1处理后，在内蒙皮的工作面上喷涂金属，然后在真空下施胶固化成型，形成表面金属层。

优选地，步骤S1中，所述胶接温度为20-40℃加压固化的压力为0.1-0.2MPa；