CN109066081B - 一种机头蒙皮天线集成结构及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机头蒙皮天线集成结构及制作方法，包括机头蒙皮、天线微带、过渡板、SMA连接器；所述机头蒙皮包括第一蒙皮、第二蒙皮、第三蒙皮和第四蒙皮，所述第一蒙皮位于过渡板的一侧，第四蒙皮位于过渡板的另一侧，所述第二蒙皮包覆在第一蒙皮之外，所述天线微带埋设在第一蒙皮内，所述第三蒙皮设置在过渡板的两端，所述过渡板位于天线微带的背面；所述SMA连接器穿过第四蒙皮、过渡板、天线微带后焊接在天线微带上。本发明实现了天线微带和机头蒙皮的集成设计，通过机头蒙皮外形控制天线形状，有效地降低了天线微带的安装结构重量，实现了天线微带与机头蒙皮的融合，提高了探测系统的威力。

Description

一种机头蒙皮天线集成结构及制作方法
技术领域
本发明涉及一种机头共形天线安装设计方法，尤其涉及的是一种机头蒙皮天线集成结构及制作方法。
背景技术
在现代高技术条件下的“陆、海、空、天、电”五维一体的战争中，无人机的使用非常广泛，既能执行各种非杀伤性任务，又能执行各种软、硬杀伤任务，包括战场侦察、监视、巡逻、电子侦察、探雷、防核生化探测、通信、电子干扰、战斗评估、雷达诱骗、炮火校射、激光制导、目标指示、反装甲、反辐射和反舰艇等采用一体化设计的传感器无人预警机系统可以充分利用平台载重、功耗和空间等资源，发挥载荷的最大性能。
采用共形天线对平台设计也将带来极大的方便，天线的形状和大小对飞机设计而言是很难控制的因素，共形天线是同机身表面平滑集成在一起的，不需要在机身结构上开孔。工程技术人员能够将厚达几厘米的共形天线直接贴装在飞机蒙皮上，但最先进的共形天线就是能够在结构上承载的阵列，其天线单元嵌入到飞机蒙皮内，在辐射或接收电磁能量的同时，能够承载很高的动力载荷。
目前对共形天线研究多侧重于天线的设计方法的研究，对雷达天线微带集成设计平台的研究很少。将天线微带和蒙皮集成一体设计存在三个问题：
1)天线微带与蒙皮的连接
天线微带和蒙皮连接属于典型的刚柔耦合结构，由于对阵面安装位置的精度要求很高，同时还要求拆装便捷，传统的刚柔耦合解决方案无法满足要求，必须进行创新设计。
2)天线微带的定位精度
天线微带的变形会导致阵面扭曲影响系统探测精度，增大电讯校正补偿系统的难度，因此保证天线微带的定位精度能力是决定整个载荷结构一体化方案成败的关键。
3)天线微带与后端有源设备的连接
天线微带与后端有源设备的连接是实现载荷与平台集成的关键一环，需要统筹考虑系统的联调、安装和维护的便捷性和可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何确保天线微带安装方便可靠同时位置精准，提供了一种机头蒙皮天线集成结构及制作方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括机头蒙皮、天线微带、过渡板、SMA连接器；所述机头蒙皮包括第一蒙皮、第二蒙皮、第三蒙皮和第四蒙皮，所述第一蒙皮位于过渡板的一侧，第四蒙皮位于过渡板的另一侧，所述第二蒙皮包覆在第一蒙皮之外，所述天线微带埋设在第一蒙皮内，所述第三蒙皮设置在过渡板的两端，所述过渡板位于天线微带的背面；所述SMA连接器穿过第四蒙皮、过渡板、天线微带后焊接在天线微带上。
作为本发明的优选方式之一，所述SMA连接器通过十字槽盘头螺钉连接在过渡板上。
作为本发明的优选方式之一，所述天线微带与第一蒙皮之间的缝隙处填充有胶水。
作为本发明的优选方式之一，所述胶水的介电常数为3。在解析蒙皮天线的性能基础上，选择介电常数低于3的导电胶水，满足蒙皮天线透波率要求。
所述第一蒙皮为至少一层厚度1mm的双马树脂复合材料，第二蒙皮为至少一层厚度0.1mm的环氧树脂复合材料，第三蒙皮为厚度4mm纸蜂窝，第四蒙皮为至少一层厚度0.6mm的环氧树脂复合材料。所述的蒙皮天线满足承载、透波、轻薄化三个关键特征，故以承载、透波、重量为目标，建立多目标约束函数求解复合材料层、纸蜂窝层厚度，获得第一层厚度为1mm的双马树脂复合材料、第二层厚度为0.1mm的环氧树脂复合材料，第三层为厚度为4mm的纸蜂窝，第四层厚度为0.6mm的环氧树脂复合材料的近似最优解。
一种机头蒙皮天线集成结构的制作方法，包括以下步骤：
(1)对机头蒙皮进行三维建模，确定天线微带定位孔的位置；
(2)在天线微带安装之前，裁剪第二蒙皮，裁剪位置中心线为天线微带的定位孔的位置；
(3)铺设第二蒙皮一层，第一蒙皮五层、第四蒙皮三层，第一蒙皮和第四蒙皮与过渡板的连接处没有气泡即可；
(4)将天线微带与第一蒙皮之间的缝隙处填充上介电常数为3的胶水，消除肉眼可见的缝隙；
(5)在机头蒙皮烘干前，用纸胶带将SMA连接器的连接头包裹并密封好，在蒙皮成形后，将纸胶带撕去，并将渗漏胶水去除，整个SMA连接器的连接头光滑，无胶水痕迹；
(6)在SMA连接器焊接前，使得SMA连接器的探针伸出第二蒙皮表面距离小于0.2mm，保证探针头不出现尖点，然后将SMA连接器通过铅锡焊接方式与天线微带上的铜箔固定连接。
本发明实现了X波段无源天线微带安装结构和机头蒙皮的一体化设计：
1)天线微带的精确定位，通过对三维模型的精细化设计，获取300余根天线微带在机头蒙皮的准确位置，通过三坐标测量仪在机头蒙皮模具相应位置上钻孔，实现天线微带的准确定位。
2)天线微带与蒙皮的连接，在建立有限元分析模型的基础上，确定天线微带在蒙皮中的夹层位置，通过胶接的方式实现蒙皮与天线微带的连接，并烘烤成形，使得天线微带与蒙皮完全共形。建立复合材料层和天线微带层有限元模型的基础上，通过施加蒙皮天线所承载的面载荷，解析获得复合材料层和天线微电层微应变趋于一致的位置，避免天线微带承担载荷影响电性能的情况，确定天线微带在蒙皮中的夹层位置。
3)天线微带与后端有源设备的连接。天线微带与后端有源设备通过SMA连接器与过渡板连接，过渡板为刚性板，隔离对蒙皮阵面安装区域的变形影响，防止阵面载荷由于重力作用导致蒙皮屈曲发生褶皱，影响阵面位置精度。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明实现了天线微带和机头蒙皮的集成设计，通过机头蒙皮外形控制天线形状，有效地降低了天线微带的安装结构重量，实现了天线微带与机头蒙皮的融合，提高了探测系统的威力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例的制作过程如下：
(1)对机头蒙皮进行三维建模，确定天线微带1定位孔的位置；
(2)在天线微带1安装之前，裁剪第二蒙皮3，裁剪位置中心线为天线微带1的定位孔的位置；
(3)铺设第二蒙皮3一层，第一蒙皮2五层、第四蒙皮5三层，第一蒙皮2和第四蒙皮5与过渡板6的连接处没有气泡即可；
(4)将天线微带1与第一蒙皮2之间的缝隙处填充上介电常数为3的胶水，消除肉眼可见的缝隙；
(5)在机头蒙皮烘干前，用纸胶带将SMA连接器7的连接头包裹并密封好，在蒙皮成形后，将纸胶带撕去，并将渗漏胶水去除，整个SMA连接器7的连接头光滑，无胶水痕迹；
(6)在SMA连接器7焊接前，使得SMA连接器7的探针伸出第二蒙皮3表面距离小于0.2mm，保证探针头不出现尖点，然后将SMA连接器7通过铅锡焊接方式与天线微带1上的铜箔固定连接。
本实施例制备得到的集成结构包括机头蒙皮、天线微带1、过渡板6、SMA连接器7；所述机头蒙皮包括第一蒙皮2、第二蒙皮3、第三蒙皮4和第四蒙皮5，所述第一蒙皮2位于过渡板6的一侧，第四蒙皮5位于过渡板6的另一侧，所述第二蒙皮3包覆在第一蒙皮2之外，所述天线微带1埋设在第一蒙皮2内，所述第三蒙皮4设置在过渡板6的两端，所述过渡板6位于天线微带1的背面；所述SMA连接器7穿过第四蒙皮5、过渡板6、天线微带1后焊接在天线微带1上。
SMA连接器7通过十字槽盘头螺钉连接在过渡板6上。所述天线微带1与第一蒙皮2之间的缝隙处填充有介电常数为3的胶水。
所述第一蒙皮2为五层厚度1mm的双马树脂复合材料，第二蒙皮3为一层厚度0.1mm的环氧树脂复合材料，第三蒙皮4为厚度4mm纸蜂窝，第四蒙皮5为三层厚度0.6mm的环氧树脂复合材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种机头蒙皮天线集成结构，其特征在于，包括机头蒙皮、天线微带、过渡板、SMA连接器；所述机头蒙皮包括第一蒙皮、第二蒙皮、第三蒙皮和第四蒙皮，所述第一蒙皮位于过渡板的一侧，第四蒙皮位于过渡板的另一侧，所述第二蒙皮包覆在第一蒙皮之外，所述天线微带埋设在第一蒙皮内，所述第三蒙皮设置在过渡板的两端，所述过渡板位于天线微带的背面；所述SMA连接器穿过第四蒙皮、过渡板、天线微带后焊接在天线微带上；
所述的机头蒙皮天线集成结构的制作方法，包括以下步骤：
(1)对机头蒙皮进行三维建模，确定天线微带定位孔的位置；
(2)在天线微带安装之前，裁剪第二蒙皮，裁剪位置中心线为天线微带的定位孔的位置；
(3)铺设第二蒙皮一层，第一蒙皮五层、第四蒙皮三层，第一蒙皮和第四蒙皮与过渡板的连接处没有气泡即可；
(4)将天线微带与第一蒙皮之间的缝隙处填充上介电常数为3的胶水，消除肉眼可见的缝隙；
(5)在机头蒙皮烘干前，用纸胶带将SMA连接器的连接头包裹并密封好，在蒙皮成形后，将纸胶带撕去，并将渗漏胶水去除，整个SMA连接器的连接头光滑，无胶水痕迹；
(6)在SMA连接器焊接前，使得SMA连接器的探针伸出第二蒙皮表面距离小于0.2mm，保证探针头不出现尖点，然后将SMA连接器通过铅锡焊接方式与天线微带上的铜箔固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种机头蒙皮天线集成结构，其特征在于，所述SMA连接器通过十字槽盘头螺钉连接在过渡板上。
3.根据权利要求1所述的一种机头蒙皮天线集成结构，其特征在于，所述第一蒙皮为至少一层厚度1mm的双马树脂复合材料，第二蒙皮为至少一层厚度0.1mm的环氧树脂复合材料，第三蒙皮为厚度4mm纸蜂窝，第四蒙皮为至少一层厚度0.6mm的环氧树脂复合材料。
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