CN104157974A - 用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法。如果将平板结构蜂窝芯层用于带有曲率的天线罩，会使蜂窝芯层出现折痕，受弯曲蜂窝的凹面孔格会被向内的压力挤扁，同一个孔格凸面的孔格被向外的拉力拉开甚至撕裂，造成夹层结构天线罩的芯层破损和厚度不均匀现象。本发明组成包括：步骤一，设计蜂窝叠块的内曲率加工值R₁、外曲率加工值R₂、内曲率弦高；步骤二，按照所述内曲率R₁、外曲率R₂的设计加工值利用数控铣床对蜂窝叠块进行弧度加工；弧度加工完成后对蜂窝叠块进行拉伸，拉伸后得到的蜂窝芯层浸胶并放置于曲面模具上定型，得到所需曲率的蜂窝芯层。本发明用于夹层结构天线罩的蜂窝芯层的内、外曲率确定。

Description

用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法

技术领域

本发明涉及一种用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法。

背景技术

蜂窝芯层以其重量轻、强度高、电磁透过率高的综合优良性能，在天线罩产品中得以广泛应用。通常天线罩所用的蜂窝芯层材质有Nomex蜂窝、玻纤蜂窝和纸蜂窝等，但生产厂家只能供应这些材质的平板结构的蜂窝芯层，而平板结构的蜂窝状芯层适用于制造平板夹层结构制品，如果将平板结构蜂窝芯层用于带有曲率的天线罩，会使蜂窝芯层出现折痕，具体体现为受弯曲蜂窝的凹面孔格会被向内的压力挤扁，同一个孔格凸面的孔格被向外的拉力拉开甚至撕裂，造成夹层结构天线罩的芯层破损和厚度不均匀现象，影响芯层与两侧蒙皮的粘接性能，降低了夹层结构天线罩结构性能，由此引起的厚度不均匀问题影响了天线罩的透波性能，从而限制了蜂窝芯层在带有曲率的夹层结构天线罩中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决平板蜂窝芯层不易弯曲而难以应用到带有曲率的天线罩的技术难题，对蜂窝芯层进行曲率的设计，实现在带有曲率的夹层结构天线罩中的应用。

一种用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，

步骤一，设计蜂窝叠块的内曲率加工值为：外曲率加工值为：R₂＝R₁+c，内曲率弦高为： $H=R-\cos \left(\arcsin \frac{L}{2R}\right)\·R;$

L为Y方向拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长：L＝A+B，

A为拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量：

B为拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量：B＝ΔdiN₁，

N₁为与Y方向垂直的X方向的蜂窝孔格个数：

步骤二，按照所述内曲率R₁、外曲率R₂的设计加工值利用数控铣床对蜂窝叠块进行弧度加工；弧度加工完成后对蜂窝叠块进行拉伸，拉伸后得到的蜂窝芯层浸胶并放置于曲面模具上定型，得到所需曲率的蜂窝芯层：每个蜂窝孔格长度为蜂窝芯层长度 $D=\sqrt{3}a\·N+b;$

其中，Δd为拉伸使得每个蜂窝孔格在X方向宽度的变化量，L₁为蜂窝叠块宽度，c为蜂窝叠块预加工厚度，R为拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值，a为蜂窝芯层的蜂窝孔格边长，b为蜂窝叠块的厚度，N为步骤一中Y方向的蜂窝孔格个数。

本发明的有益效果为：本发明方法是对蜂窝叠块设计出内曲率和外曲率两个值，再进一步对其数控加工，使其拉伸后形成上、下为曲面结构的蜂窝芯层，以适应曲面夹层结构的天线罩，解决平板蜂窝芯层难以应用于曲面夹层天线罩的技术难题。另外，加工后的蜂窝芯层与天线罩蒙皮粘接时二者的贴合度由原来的90％提高至100％，制成的蜂窝夹层天线罩具备了厚度均匀、整体结构性能高和透波性能好的优势。

随着科技的发展，功能和结构型材料要求具有重量更轻、强度更强的特点，夹层结构制品是其典型的代表之一，而夹层结构中蜂窝夹芯结构以相对其它泡沫夹层等材料的优越性，利用本发明方法还能够计算不同曲率的蜂窝芯层，使该蜂窝芯层应用于各种曲率的天线罩中，并广泛应用于高铁列车首部的曲面整流罩、球形夹层结构投影幕、飞机和导弹前端的圆弧形透波整流罩中。

附图说明

图1为本发明涉及的蜂窝叠块结构图；

图2为本发明涉及的蜂窝叠块Y方向水平拉伸后的示意图；

图3为本发明涉及的蜂窝芯层拉伸后沿Y方向弯曲示意图；

图4为本发明涉及的蜂窝芯层拉伸后蜂窝孔格结构示意图；

图5为本发明涉及的蜂窝芯层预进行Y方向弯曲时单元蜂窝孔格结构示意图；

图6为本发明涉及的蜂窝芯层进行Y方向弯曲后单元蜂窝孔格结构示意图；

图7为图4的E-E向剖面图，为蜂窝孔格长度变化推导示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，

步骤一，待加工材料未被拉伸的层叠板为蜂窝叠块，拉伸后的层叠板称为蜂窝芯层，设计拉伸前的蜂窝叠块的内曲率为：外曲率为：R₂＝R₁+c；拉伸过程中蜂窝芯层的宽度由L₁变化为L，其每个蜂窝孔格均向蜂窝叠块中心移动，且其移动的轨迹为水平向轨迹，所以蜂窝芯层拉伸前与拉伸后只是曲率和弦长发生了变化，其内曲率弦高H并未发生变化，则拉伸前的蜂窝叠块和拉伸后的蜂窝芯层的内曲率弦高为：欲求H需求L，如图1、图2、图3所示，

L为Y方向拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长：L＝A+B，

A为拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量：

B为拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量：B＝ΔdiN₁，

N₁为与Y方向垂直的X方向的蜂窝孔格个数：

Δd为拉伸使得每个蜂窝孔格在X方向宽度的变化量，

其中，L₁为蜂窝叠块宽度，c为蜂窝叠块预加工厚度，R为拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值，a为蜂窝芯层的蜂窝孔格边长；

当蜂窝芯层拉伸时，如图2，Y方向曲率发生变化，R₁曲率向R曲率变化，L₁与L间存在变化量为A；

当蜂窝芯层在Y方向进行弯曲达到设计曲率时，如图3，Y方向弯曲使L值发生变化，此时变化量为B；

步骤二，蜂窝芯层设计完成后，按照所述内曲率R₁、外曲率R₂的设计值利用数控铣床对蜂窝叠块进行弧度加工；弧度加工完成后对蜂窝叠块进行拉伸，拉伸后得到的蜂窝芯层浸胶并放置于曲面模具上定型，得到所需曲率的蜂窝芯层：每个蜂窝孔格长度为拉伸后蜂窝芯层长度

其中，Δd为拉伸使得每个蜂窝孔格在X方向宽度的变化量，L₁为蜂窝叠块宽度，c为蜂窝叠块预加工厚度，R为拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值，a为蜂窝芯层的蜂窝孔格边长，b为蜂窝叠块的厚度，N为步骤一中Y方向的蜂窝孔格个数。

具体实施方式二：

本实施方式与具体实施方式一不同的是：本实施方式所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，如图4所示，步骤一中，所述拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量A的求取过程为：拉伸使蜂窝芯层宽度发生变化，拉伸后每个蜂窝孔格均为正六边形，每个蜂窝孔格边长为a，每个单元蜂窝孔格的宽度由未拉伸前的x₁＝3a变为拉伸后的而每两个相邻的单元蜂窝孔格宽度部分是交叠的，未拉伸前的交叠宽度为a，拉伸后的交叠宽度为交叠的单元蜂窝孔格的宽度由未拉伸前的x₃＝2a变为拉伸后的拉伸后的蜂窝孔格宽度与未拉伸前蜂窝孔格宽度的比值为得拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量

具体实施方式三：

本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，步骤二中，所述拉伸后所得蜂窝芯层长度D的求取过程为：拉伸前蜂窝芯层的厚度为b，蜂窝孔格壁的材料厚度为d，拉伸后蜂窝孔格长度为则Y方向蜂窝孔格个数得到拉伸后蜂窝芯层长度

具体实施方式四：

本实施方式与具体实施方式三不同的是：所述天线罩用蜂窝芯层的曲率设计方法，步骤一中，所述拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量B的求取过程为：当蜂窝芯层在Y方向弯曲而曲率发生变化时，每个蜂窝孔格的长度由未弯曲前的变为弯曲后的y值；每个蜂窝孔格的宽度由x变为x₅，其变化量Δd＝x₅-x；沿蜂窝芯层厚度中心电话线上确定蜂窝孔格长度为拉伸后蜂窝芯层在Y方向的已知曲率值R₃，根据蜂窝孔格向心角得弯曲后蜂窝孔格长度根据蜂窝孔格长度y值以及蜂窝孔格各边长a可知，X方向蜂窝孔格个数为得到拉伸后蜂窝芯层在Y方向进行弯曲的弦长变化量B＝ΔdiN₁。

具体实施方式五：

本实施方式与具体实施方式一、二或四不同的是：所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，当拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长L值等于拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量A值，再分别计算内曲率R₁、外曲率R₂的值，适用于柱形单曲率蜂窝芯层的曲率值的计算。

具体实施方式六：

本实施方式与具体实施方式一、二或四不同的是：所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，当拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长L值等于拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量A值与拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量B值之和，若用于B值求取的曲率值R₃与拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R相等，再分别计算内曲率R₁、外曲率R₂的值，适用于球形双曲率蜂窝芯层的曲率值的计算。

具体实施方式七：

本实施方式与具体实施方式一、二或四不同的是：所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，当拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长L值等于拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量A值与拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量B值之和，若用于B值求取的曲率值R₃与拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R不相等，再分别计算内曲率R₁、外曲率R₂的值，适用于非球形双曲率蜂窝芯层的曲率值的计算；

之后将与Y方向的曲率值R₃与拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R进行比较，若曲率值R₃大于拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R，则按所述具体实施方式的一、二、三、四的计算方法进行计算；若曲率值R₃小于拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R，则按步骤一、步骤二的方法计算时将曲率值R₃与拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R值互换再代入进行计算，如此设计，能保证拉伸后的蜂窝芯层与制品形面贴合更加紧密。

Claims (7)

1.一种用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，其特征在于：

步骤一，设计蜂窝叠块的内曲率加工值为：外曲率加工值为：R₂＝R₁+c，内曲率弦高为： $H=R-\cos \left(\arcsin \frac{L}{2R}\right)\·R;$

L为Y方向拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长：，

A为拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量：

B为拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量：B＝ΔdiN₁，

N₁为与Y方向垂直的X方向的蜂窝孔格个数：

步骤二，按照所述内曲率R₁、外曲率R₂的设计加工值利用数控铣床对蜂窝叠块进行弧度加工；弧度加工完成后对蜂窝叠块进行拉伸，拉伸后得到的蜂窝芯层浸胶并放置于曲面模具上定型，得到所需曲率的蜂窝芯层：每个蜂窝孔格长度为蜂窝芯层长度 $D=\sqrt{3}a\·N+b;$

其中，Δd为拉伸使得每个蜂窝孔格在X方向宽度的变化量，L₁为蜂窝叠块宽度，c为蜂窝叠块预加工厚度，R为拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值，a为蜂窝芯层的蜂窝孔格边长，b为蜂窝叠块的厚度，N为步骤一中Y方向的蜂窝孔格个数。

2.根据权利要求1所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，其特征在于：步骤一中，所述拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量A的求取过程为：拉伸使蜂窝芯层宽度发生变化，拉伸后每个蜂窝孔格均为正六边形，每个蜂窝孔格边长为a，每个单元蜂窝孔格的宽度由未拉伸前的x₁＝3a变为拉伸后的而每两个相邻的单元蜂窝孔格宽度部分是交叠的，未拉伸前的交叠宽度为a，拉伸后的交叠宽度为交叠的单元蜂窝孔格的宽度由未拉伸前的x₃＝2a变为拉伸后的拉伸后的蜂窝孔格宽度与未拉伸前蜂窝孔格宽度的比值为得拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量

3.根据权利要求1或2所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，其特征在于：步骤二中，所述拉伸后所得蜂窝芯层长度D的求取过程为：拉伸前蜂窝芯层的厚度为b，蜂窝孔格壁的材料厚度为d，拉伸后蜂窝孔格长度为则Y方向蜂窝孔格个数得到拉伸后蜂窝芯层长度

4.根据权利要求3所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，其特征在于：步骤一中，所述拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量B的求取过程为：当蜂窝芯层在Y方向弯曲而曲率发生变化时，每个蜂窝孔格的长度由未弯曲前的变为弯曲后的y值；每个蜂窝孔格的宽度由x变为x₅，其变化量Δd＝x₅-x；沿蜂窝芯层厚度中心线上确定蜂窝孔格长度为拉伸后蜂窝芯层在Y方向的已知曲率值R₃，根据蜂窝孔格向心角得弯曲后蜂窝孔格长度根据蜂窝孔格长度y值以及蜂窝孔格各边长a可知，X方向蜂窝孔格个数为得到拉伸后蜂窝芯层在Y方向进行弯曲的弦长变化量B＝ΔdiN₁。

5.根据权利要求1、2或4所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，其特征在于：当拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长L值等于拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量A值，再分别计算内曲率R₁、外曲率R₂的值，适用于柱形单曲率蜂窝芯层的曲率值的计算。

6.根据权利要求1、2或4所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，其特征在于：当拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长L值等于拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量A值与拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量B值之和，若用于B值求取的曲率值R₃与拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R相等，再分别计算内曲率R₁、外曲率R₂的值，适用于球形双曲率蜂窝芯层的曲率值的计算。

7.根据权利要求1、2或4所述用于天线罩的蜂窝芯层的曲率确定方法，其特征在于：当拉伸后的蜂窝芯层内曲率弦长L值等于拉伸后蜂窝芯层在Y方向的弦长变化量A值与拉伸后蜂窝芯层再在Y方向进行弯曲的弦长变化量B值之和，若用于B值求取的曲率值R₃与拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R不相等，再分别计算内曲率R₁、外曲率R₂的值，适用于非球形双曲率蜂窝芯层的曲率值的计算；

之后将与Y方向的曲率值R₃与拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R进行比较，若曲率值R₃大于拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R，则按照骤一、步骤二的方法计算；若曲率值R₃小于拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R，则按步骤一、步骤二的方法计算时将曲率值R₃与拉伸后蜂窝芯层在X方向的已知曲率值R值互换再代入进行计算。