CN106785415A - 含立体辐射体树脂基复合材料天线罩及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含立体辐射体树脂基复合材料天线罩及其成型方法；所述天线罩包括从内到外依次设置的辐射体层、内层预制体层和外层罩体层；所述辐射体层由铝箔、铜箔、碳纳米管薄膜、石墨烯薄膜、铝基胶带、铜基胶带中的至少一种材料制备。所述成型方法包括内层预制体层成型、辐射体贴覆和外层罩体层成型的步骤。该方法可改善大长径比、小尺寸天线罩内部立体辐射体成型，解决辐射体成型过程中易损伤、辐射体厚度不均等问题。

Description

含立体辐射体树脂基复合材料天线罩及其成型方法
技术领域
本发明涉及航空型天线罩制备技术领域，具体涉及一种含立体辐射体树脂基复合材料天线罩及其成型方法。
背景技术
天线罩作为天线附件，其主要功能为对抗外部复杂气候环境，保证内部天线工作环境正常，实现其“全天候”、“全天时”工作，增加天线的可靠性和使用寿命。天线罩常用材料有塑料、陶瓷及复合材料，其中树脂基复合材料以高比强度、高比模量、可设计性强、耐腐蚀等特点在机载、舰载和车载天线罩领域应用广泛。近年，天线与天线罩的设计界面逐渐模糊，“随行天线罩(天线辐射体与天线罩共形)”概念的提出更突出了二者一体设计的重要性。以天线罩为辐射体支撑，采用合适的工艺方法将辐射体固定于天线罩内表面，可实现其立体辐射功能，增大信号传播的范围。对于树脂基复合材料天线罩，辐射体多采用金属转移方法制备，但当天线罩直径较小、深度较大时，金属转移过程中转移膜易损伤，辐射体完整性较差。航空天线罩设计中需考虑气流作用，多为细长形结构，长径比较大，以金属转移法制备辐射体失败率较高，且精度控制较差。
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含立体辐射体树脂基复合材料天线罩及其成型方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，包括从内到外依次设置的辐射体层、内层预制体层和外层罩体层；所述辐射体层由铝箔、铜箔、碳纳米管薄膜、石墨烯薄膜、铝基胶带、铜基胶带中的至少一种材料制备。
优选地，所述辐射体层厚度为0.1～0.3mm。
优选地，所述内层预制体层和外层罩体层的材料均为纤维增强树脂基复合材料。
优选地，所述纤维增强树脂基复合材料中，纤维包括玻璃纤维、高硅氧纤维、石英纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、涤纶纤维中的至少一种，树脂基体包括环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、有机硅树脂、聚芳基乙炔树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂中的至少一种。
优选地，所述内层预制体层的厚度小于1mm。
优选地，所述辐射体层通过直接粘接或采用胶粘剂胶接的方式贴覆于内层预制体层内侧。
优选地，所述胶粘剂包括环氧及其改性胶黏剂、酚醛及其改性胶黏剂中的至少一种，胶层厚度小于0.2mm。
本发明还提供了一种含立体辐射体树脂基复合材料天线罩的成型方法，包括内层预制体层成型、辐射体贴覆和外层罩体层成型的步骤。
优选地，所述内层预制体层成型的步骤具体包括：将金属芯模预热至60～80℃，在芯模表面铺覆2～3层纤维增强树脂基复合材料预浸布，按照树脂要求固化制度进行固化成型，即得内层预制体层；
所述外层罩体层成型的步骤具体包括：将贴覆有辐射体层的内层预制体层套于金属芯模外，按照天线罩尺寸要求在内层预制体层外表面进行铺覆纤维增强树脂基复合材料预浸布，再按照树脂要求固化制度进行固化成型，即得所述天线罩。
优选地，所述固化成型方法包括模压成型、热压罐成型、真空导入成型中的一种。
优选地，所述纤维增强树脂基复合材料预浸布中的树脂含量为30wt％～45wt％，挥发分含量1wt％～4wt％。
优选地，所述固化成型后的内层预制体层切割为两瓣，露出内表面并打磨，打磨过程中需保护内表面刻线。然后将辐射体层贴覆于内层预制体层的内表面，贴覆过程中确保辐射体层与内层预制体层贴合良好。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明制备的天线罩内部辐射体无损伤，辐射体厚度均匀，最大电阻达0.5Ω，天线罩透波率在90％以上。
2、本发明的天线罩成型方法简单，通过内壁预制体成型，导电层贴覆实现辐射体与天线罩内壁一体化，并以处理后的预制体作为芯模成型外层罩体，可简化大长径比、小尺寸天线罩内部立体辐射体成型方法，提高辐射体内部质量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩的结构示意图；
其中，1-辐射体层；2-内层预制体层；3-外层罩体层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，如图1所示，包括从内到外依次设置的辐射体层1、内层预制体层2和外层罩体层3；所述辐射体层1由铝箔、铜箔、碳纳米管薄膜、石墨烯薄膜、铝基胶带、铜基胶带中的至少一种材料制备。
所述辐射体层1厚度为0.1～0.3mm。
所述内层预制体层2和外层罩体层3的材料均为纤维增强树脂基复合材料。
所述纤维增强树脂基复合材料中，纤维包括玻璃纤维、高硅氧纤维、石英纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、涤纶纤维中的至少一种，树脂基体包括环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、有机硅树脂、聚芳基乙炔树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂中的至少一种。
所述内层预制体层2的厚度小于1mm。
所述辐射体层1通过直接粘接或采用胶粘剂胶接的方式贴覆于内层预制体层2内侧。
所述胶粘剂包括环氧及其改性胶黏剂、酚醛及其改性胶黏剂中的至少一种，胶层厚度小于0.2mm。
本发明实施例还提供了一种含立体辐射体树脂基复合材料天线罩的成型方法，包括内层预制体层2成型、辐射体1贴覆和外层罩体层3成型的步骤。
所述内层预制体层2成型的步骤具体包括：将金属芯模预热至60～80℃，在芯模表面铺覆2～3层纤维增强树脂基复合材料预浸布，按照树脂要求固化制度进行固化成型，即得内层预制体层2；
所述外层罩体层3成型的步骤具体包括：将贴覆有辐射体层1的内层预制体层2套于金属芯模外，按照天线罩尺寸要求在内层预制体层2外表面进行铺覆纤维增强树脂基复合材料预浸布，再按照树脂要求固化制度进行固化成型，即得所述天线罩。
所述固化成型方法包括模压成型、热压罐成型、真空导入成型中的一种。
所述纤维增强树脂基复合材料预浸布中的树脂含量为30wt％～45wt％，挥发分含量1wt％～4wt％。
所述固化成型后的内层预制体层2切割为两瓣，露出内表面并打磨，打磨过程中需保护内表面刻线。然后将辐射体层1贴覆于内层预制体层的内表面，贴覆过程中确保辐射体层1与内层预制体层2贴合良好。
实施例1 EW200-1000/酚-91氰酸酯天线罩成型
1、材料选择
增强体为E玻璃纤维布，牌号EW200-1000，基体树脂为氰酸酯，牌号酚-91。辐射体为铜基胶带，胶带厚度0.1mm。
2、内层预制体成型
以丙酮稀释酚-91树脂，丙酮加入量为树脂重量的1/3～1/2，以稀释后的胶液浸润预烘后的EW200-1000玻璃纤维布，预浸布含树脂量(35～45)％，挥发分含量(2～3)％。芯模预热至80℃，保温30min，将按要求裁剪的预浸布铺于芯模表面，铺层数量为2层。以锦纶丝带裹覆外表面，放于烘箱中进行固化，固化制度120℃/1h+180℃/3h。固化后冷却至60℃，除去锦纶丝带，打磨制品外表面，除去飞边。沿外轮廓线进行切割，将预制体分为两分瓣。裸露出预制体内表面。
3、辐射体贴覆
打磨预制体内表面，打磨时保护内表面刻线。按刻线轮廓贴服辐射体，并以手术刀进行修整。
4、外层罩体成型
天线罩整体厚度2mm，预浸布单层厚度0.25mm，考虑成型压缩比，天线罩整体层铺层数为11层，除去预制体层数，还需整体铺层9层。按120℃/1h+180℃/3h进行固化，成型压力2MPa。
经制品解剖，天线罩内部辐射体无损伤，最大电阻0.5Ω。经测试，天线罩透波率≥90％。
实施例2 石英纤维/酚-91氰酸酯天线罩成型
1、材料选择
增强体为B型石英纤维，基体树脂为氰酸酯。辐射体为铝基胶带，胶带厚度0.1～0.3mm。
2、内层预制体成型
采用热熔法制备石英纤维/氰酸酯预浸布，树脂含量(40±2)％，挥发分含量(1～2)％。芯模预热至60℃，保温30min，将按要求裁剪的预浸布铺于芯模表面，铺层数量为2层。以锦纶丝带裹覆外表面，放于烘箱中进行固化，固化制度80℃/0.5h+180℃/3h。固化后冷却至60℃，除去锦纶丝带，打磨制品外表面，除去飞边。沿外轮廓线进行切割，将预制体分为两分瓣。裸露出预制体内表面。
3、辐射体贴覆
打磨预制体内表面，打磨时保护内表面刻线。按刻线轮廓贴服辐射体，并以手术刀进行修整。
4、外层罩体成型
天线罩整体厚度3mm，预浸布单层厚度0.2mm，考虑成型压缩比，天线罩整体层铺层数为20层，除去预制体层数，还需整体铺层18层。按80℃/1h+180℃/3h进行固化，成型压力2MPa。
经制品解剖，天线罩内部辐射体无损伤，最大电阻0.5Ω。经测试，天线罩透波率≥95％。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，其特征在于，包括从内到外依次设置的辐射体层、内层预制体层和外层罩体层；所述辐射体层由铝箔、铜箔、碳纳米管薄膜、石墨烯薄膜、铝基胶带、铜基胶带中的至少一种材料制备。
2.根据权利要求1所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，其特征在于，所述辐射体层厚度为0.1～0.3mm。
3.根据权利要求1所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，其特征在于，所述内层预制体层和外层罩体层的材料均为纤维增强树脂基复合材料。
4.根据权利要求3所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，其特征在于，所述纤维增强树脂基复合材料中，纤维包括玻璃纤维、高硅氧纤维、石英纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、涤纶纤维中的至少一种，树脂基体包括环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、有机硅树脂、聚芳基乙炔树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，其特征在于，所述内层预制体层的厚度小于1mm。
6.根据权利要求1所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，其特征在于，所述辐射体层通过直接粘接或采用胶粘剂胶接的方式贴覆于内层预制体层内侧。
7.根据权利要求6所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩，其特征在于，所述胶粘剂包括环氧及其改性胶黏剂、酚醛及其改性胶黏剂中的至少一种，胶层厚度小于0.2mm。
8.一种根据权利要求1所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩的成型方法，其特征在于，包括内层预制体层成型、辐射体贴覆和外层罩体层成型的步骤。
9.根据权利要求8所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩的成型方法，其特征在于，
所述内层预制体层成型的步骤具体包括：将金属芯模预热至60～80℃，在芯模表面铺覆2～3层纤维增强树脂基复合材料预浸布，按照树脂要求固化制度进行固化成型，即得内层预制体层；
所述外层罩体层成型的步骤具体包括：将贴覆有辐射体层的内层预制体层套于金属芯模外，按照天线罩尺寸要求在内层预制体层外表面进行铺覆纤维增强树脂基复合材料预浸布，再按照树脂要求固化制度进行固化成型，即得所述天线罩。
10.根据权利要求9所述的含立体辐射体树脂基复合材料天线罩的成型方法，其特征在于，所述固化成型方法包括模压成型、热压罐成型、真空导入成型中的一种。
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