CN113178694A - 含自粘性预浸料宽频雷达天线罩及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及树脂基复合材料制造技术领域，公开了一种含自粘性预浸料宽频雷达天线罩及其制备方法，该天线罩包括：预浸料上蒙皮、蜂窝夹芯、预浸料下蒙皮、第一自粘性预浸料层、第二自粘性预浸料层从自粘性预浸料着手，自粘性预浸料自身具备一定的力学性能特性，且介电损耗较低，通过对蜂窝粘接面自粘性预浸料的采用(具有高含量树脂)，提高预浸料与蜂窝的粘接性能，替代了胶膜的使用，降低了结构的整体重量，同时减少了因为胶膜导致的电磁波传输损耗，从而提升了夹层结构的宽频透波性能。

Description

含自粘性预浸料宽频雷达天线罩及其制备方法

技术领域

本发明涉及树脂基复合材料制造技术领域，特别是涉及一种含自粘性预浸料宽频雷达天线罩及其制备方法。

背景技术

天线罩是保护天线免受自然环境影响的壳体结构，其不仅要求满足结构的刚强度、耐环境性、气动要求，还需要满足任务系统整体的电性能指标要求。随着电子对抗技术的不断发展，天线的工作频段越来越宽，透波性能要求越来越高，对天线罩提出了更高的要求。目前常用天线罩罩壁结构有：A夹层结构、C夹层结构等，A夹层结构由两层高密度蒙皮和低密度的中间芯层组成，C夹层结构是由两个A夹层组成的夹层结构，具有强度高工作频度带宽等特点。夹层结构具有更优的比强度和比模量，且具备更优的宽频透波性能。现有天线罩夹层结构，蒙皮与蜂窝之间通常采用胶膜进行胶接，用以保证结构的胶接强度，胶膜的使用增加了结构的重量，同时由于胶膜自身的损耗角正切较大，电磁波在穿透罩壁结构时发生电磁能向热能的转变，增大了结构的电磁波传输损耗，不利于夹层结构的宽频透波性能，特别是如C夹层结构的多夹层结构，蜂窝层数量增加势必导致胶膜层数增加，最终大幅降低结构的宽频透波性能。

因此，需要提供一种含自粘性预浸料宽频雷达天线罩及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种含自粘性预浸料宽频雷达天线罩及其制备方法，以解决在保证结构的胶接强度和刚性的前提下宽频透波性能降低的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，包括：预浸料上蒙皮、蜂窝夹芯、预浸料下蒙皮、第一自粘性预浸料层、第二自粘性预浸料层，所述预浸料上蒙皮位于蜂窝夹芯的上方，并与蜂窝夹芯通过第一自粘性预浸料层紧密粘合，所述预浸料下蒙皮位于所述蜂窝夹芯的下方，并与蜂窝夹芯、第二自粘性预浸料紧密粘合；预浸料上蒙皮、第一自粘性预浸料层、蜂窝夹芯、第二自粘性预浸料层、预浸料下蒙皮入模固化而成。

其中，所述蜂窝夹芯可为多层，相邻的蜂窝夹芯之间设置预浸料中蒙皮，预浸料中蒙皮(6)与蜂窝夹芯(3)之间具有高树脂含量自粘性预浸料。

其中，所述第一自粘性预浸料层和第二自粘性预浸料层为高树脂含量自粘性预浸料。

其中，所述高树脂含量自粘性预浸料中树脂含量为40％～70％。

其中，所述预浸料上蒙皮、预浸料下蒙皮、预浸料中蒙皮为常规树脂含量预浸料。

其中，所述常规树脂含量预浸料中树脂含量为32％～40％。

其中，所述蜂窝夹芯的材质为芳纶蜂窝材料。

其中，所述预浸料上蒙皮和预浸料下蒙皮中的预浸料中含有增强纤维和/或树脂，增强纤维为玻璃纤维和/或石英纤维，树脂为双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂和/或环氧树脂体系，单层增强纤维厚度可以为0.1mm～0.4mm。

本发明另一方面提供一种制备上述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩的方法，该方法包括：

在模具中铺设预浸料上蒙皮，然后在预浸料上蒙皮上铺贴第一自粘性预浸料层；

在第一自粘性预浸料层上铺贴蜂窝夹芯后进行真空压实；

在蜂窝夹芯远离预浸料上蒙皮的一侧铺设第二自粘性预浸料层；

在第二自粘性预浸料层上铺贴预浸料下蒙皮；

完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中完成固化成型。

本发明再一方面提供一种制备上述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩的方法，该方法包括：

在模具中铺设预浸料下蒙皮，然后在预浸料下蒙皮上铺贴第一自粘性预浸料层；

在第一自粘性预浸料层上铺贴蜂窝夹芯后进行真空压实；

在蜂窝夹芯远离预浸料下蒙皮的一侧设置第二自粘性预浸料层；

在第二自粘性预浸料层上铺贴预浸料上蒙皮；

完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中完成固化成型。

通过以上技术方案，本发明从自粘性预浸料着手，自粘性预浸料自身具备一定的力学性能特性，且介电损耗较低，通过对蜂窝粘接面自粘性预浸料的采用(具有高含量树脂)，提高预浸料与蜂窝的粘接性能，替代了胶膜的使用，降低了结构的整体重量，同时减少了因为胶膜导致的电磁波传输损耗，从而提升了夹层结构的宽频透波性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种宽频雷达天线罩的结构示意图。

图2是本发明另一种宽频雷达天线罩的结构示意图。

图中：

1-预浸料上蒙皮；2-第一自粘性预浸料层；3-蜂窝夹芯；4-第二自粘性预浸料层；5-预浸料下蒙皮；6-预浸料中蒙皮；301-第一蜂窝夹芯；302-第二蜂窝夹芯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1和图2，本发明第一方面提供一种含自粘性预浸料宽频雷达天线罩包括：预浸料上蒙皮1、蜂窝夹芯3、预浸料下蒙皮5、第一自粘性预浸料层2、第二自粘性预浸料层4，所述预浸料上蒙皮1位于蜂窝夹芯3的上方，并与蜂窝夹芯3通过第一自粘性预浸料层2紧密粘合，所述预浸料下蒙皮5位于所述蜂窝夹芯3的下方，并与蜂窝夹芯3、第二自粘性预浸料4紧密粘合；预浸料上蒙皮1、第一自粘性预浸料层、蜂窝夹芯3、第二自粘性预浸料层、预浸料下蒙皮5入模固化而成。

上述实施例中，从自粘性预浸料着手，通过对蜂窝粘接面自粘性预浸料的采用(具有高含量树脂)，提高预浸料与蜂窝的粘接性能，替代了胶膜的使用，降低了结构的整体重量，同时减少了因为胶膜导致的电磁波传输损耗，从而提升了夹层结构的宽频透波性能。自粘性预浸料材料在天线罩复合材料方面的应用广泛，提升树脂含量的工艺方法及性能设计方面较为成熟，自粘性预浸料自身具备一定的力学性能特性，且介电损耗较低，胶膜仅仅作为胶黏剂使用，自身不具备力学性能，且材料的介电损耗大，重量重，在满足夹层结构胶接强度的前提下，采用自粘性预浸料能够最大限度的降低结构的重量，减少结构的电磁传输损耗，提高结构的整体经济性，提升结构的宽频透波性能。

具体地，所述蜂窝夹芯3可为多层，相邻的蜂窝夹芯3之间设置预浸料中蒙皮6。

预浸料中蒙皮6的两侧与蜂窝夹芯3之间分别设置第三自粘性预浸料层和第四自粘性预浸料层。

多层蜂窝夹芯可以使天线罩的结构更为牢固。

优选地，第一自粘性预浸料层2和第一自粘性预浸料层4为高树脂含量自粘性预浸料。高树脂含量自粘性预浸料为树脂含量达到40％～70％的自粘性预浸料，蜂窝与蒙皮粘接面两侧均采用高树脂含量预浸料。

具体地，通过对蜂窝粘接面自粘性预浸料树脂含量的提升，提高预浸料与蜂窝的粘接性能，替代了胶膜的使用，降低了结构的整体重量，同时减少了因为胶膜导致的电磁波传输损耗，从而提升了夹层结构的宽频透波性能。

具体地，预浸料上蒙皮1、预浸料下蒙皮5、预浸料中蒙皮6可为常规树脂含量预浸料。

优选地，所述常规树脂含量预浸料中树脂含量为32％～40％。

优选地，所述蜂窝夹芯3的材质为芳纶蜂窝材料。

优选地，所述预浸料上蒙皮1和预浸料下蒙皮5中的预浸料中含有增强纤维和/或树脂，增强纤维为玻璃纤维和/或石英纤维，树脂为双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂和/或环氧树脂体系，；.所述增强纤维厚度可以为0.1mm～0.4mm。

本发明另一方面提供一种制备上述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩的方法，包括：

在模具中铺设预浸料上蒙皮1，然后在预浸料上蒙皮1上铺贴第一自粘性预浸料层2；

在第一自粘性预浸料层2上铺贴蜂窝夹芯3后进行真空压实；

在蜂窝夹芯3远离预浸料上蒙皮1的一侧设置第二自粘性预浸料层4；

在第二自粘性预浸料层4上铺贴预浸料下蒙皮5；

完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中完成固化成型。

本发明另一方面提供上述制备上述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩的方法，该方法包括：

在模具中铺设预浸料下蒙皮5，然后在预浸料下蒙皮5上铺贴第一自粘性预浸料层2；

在第一自粘性预浸料层2上铺贴蜂窝夹芯3后进行真空压实；

在蜂窝夹芯3远离预浸料下蒙皮5的一侧设置第二自粘性预浸料层4；

在第二自粘性预浸料层4上铺贴预浸料上蒙皮1；

完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中完成固化成型。。

进一步地，所述机载天线罩采用阳模成型，则其制备步骤为：

(1)首先在阳模模具上铺贴所述预浸料下蒙皮预浸料；

(2)后铺放一层高树脂含量自粘性预浸料

(3)再将所述蜂窝夹芯铺贴到所述高树脂含量自粘性预浸料上，然后进行真空压实；

(4)在蜂窝夹芯1上继续铺放一层高树脂含量自粘性预浸料后，铺放预浸料上蒙皮。

(5)完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中完成固化成型。

进一步地，所述机载天线罩采用阴模成型，则其制备步骤为：

(1)首先在阴模模具上铺贴所述预浸料上蒙皮预浸料；

(2)后铺放一层高树脂含量自粘性预浸料

(3)再将所述蜂窝夹芯铺贴到所述高树脂含量自粘性预浸料上，然后进行真空压实；

(4)在蜂窝夹芯1上继续铺放一层高树脂含量自粘性预浸料后，铺放预浸料下蒙皮。

(5)完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中完成固化成型。固化后进行脱模得到宽频透波天线罩复合材料。

实施例1

本实例使用本发明的方法制备上下蒙皮厚度均为0.75mm，蜂窝夹芯厚度为9.2mm的天线罩复合材料。其主要使用的材料种类及铺层方式如下表1所示。其中使用的上蒙皮预浸料不同树脂含量的预浸料为石英纤维/环氧树脂预浸料。

在阴模中先铺放二层预浸料上蒙皮，之后铺放一层高树脂含量自粘性预浸料，即第一自粘性预浸料层2，后将蜂窝夹芯3铺放在第一自粘性预浸料层2上，在蜂窝夹芯3上铺放一层高树脂含量自粘性预浸料，即第二自粘性预浸料层4，再铺放二层预浸料下蒙皮5。完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中按照蒙皮预浸料的工艺制度完成固化成型。

经测定，使用此种方法制备的天线罩复合材料在频率为8-18GHz范围内透波性能特性可达到85％。

表1实例1A夹层结构宽频透波天线罩复合材料所使用材料种类及铺层方式

	材料种类及铺层顺序、方向
		预浸料上蒙皮	QW280/1302(38％)(45°/-45°)
第一自粘性预浸料层	QW280/1302(48％)(0°)
		蜂窝夹芯	Nomex
第二自粘性预浸料层	QW280/1302(48％)(0°)
		预浸料下蒙皮	QW280/1302(38％)(-45°/45°)

实例2：

使用本发明中的方法制备了下-中-上蒙皮厚度均为0.5mm，蜂窝夹芯厚度为5.0mm的天线罩复合材料。其主要使用的材料种类及铺层方式如下表2所示。其中使用的下-中-上蒙皮预浸料为石英纤维/环氧树脂预浸料。

在阴模中先铺放一层预浸料上蒙皮1，之后铺放一层高树脂含量自粘性预浸料，即第一自粘性预浸料层2，后将第一蜂窝夹芯301铺放在第一自粘性预浸料层2上，在第一蜂窝夹芯301上铺放一层第三自粘性预浸料层，第三自粘性预浸料层上铺贴第四自粘性预浸料层，后将第二蜂窝夹芯302铺放在第四自粘性预浸料层上，再在第二蜂窝夹芯302的另一侧铺放一层高树脂含量自粘性预浸料，即第二自粘性预浸料层4，后铺放一层预浸料下蒙皮5。完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中按照蒙皮预浸料的工艺制度完成固化成型。

经测定，使用此种方法制备的天线罩复合材料在频率为8-18GHz范围内耐功率特性可达到80％。

表2 C夹层结构宽频透波天线罩复合材料所使用材料种类及铺层方式

	材料种类及铺层顺序
		预浸料上蒙皮	QW280/1302(38％)(0°)
第一自粘性预浸料层	QW280/1302(48％)(90°)
		第一蜂窝夹芯	Nomex
第三自粘性预浸料层	QW280/1302(48％)(45°)
		第四自粘性预浸料层	QW280/1302(48％)(-45°)
第二蜂窝夹芯	Nomex
		第二自粘性预浸料层	QW280/1302(48％)(90°)
预浸料下蒙皮	QW280/1302(38％)(0°)

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，其特征在于，包括：预浸料上蒙皮(1)、蜂窝夹芯(3)、预浸料下蒙皮(5)、第一自粘性预浸料层(2)、第二自粘性预浸料层(4)，所述预浸料上蒙皮(1)位于蜂窝夹芯(3)的上方，并与蜂窝夹芯(3)通过第一自粘性预浸料层(2)紧密粘合，所述预浸料下蒙皮(5)位于所述蜂窝夹芯(3)的下方，并与蜂窝夹芯(3)、第二自粘性预浸料(4)紧密粘合；预浸料上蒙皮(1)、第一自粘性预浸料层、蜂窝夹芯(3)、第二自粘性预浸料层、预浸料下蒙皮(5)入模固化而成。

2.根据权利要求1所述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，其特征在于，所述蜂窝夹芯(3)为多层，相邻的蜂窝夹芯(3)之间设置预浸料中蒙皮(6)，预浸料中蒙皮(6)与蜂窝夹芯(3)之间具有高树脂含量自粘性预浸料。

3.根据权利要求2所述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，其特征在于，所述第一自粘性预浸料层(2)和第二自粘性预浸料层(4)为高树脂含量自粘性预浸料。

4.根据权利要求3所述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，其特征在于，所述高树脂含量自粘性预浸料中树脂含量为40％～70％。

5.根据权利要求1所述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，其特征在于，所述预浸料上蒙皮(1)、预浸料下蒙皮(5)、预浸料中蒙皮(6)为常规树脂含量预浸料。

6.根据权利要求5述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，其特征在于，所述常规树脂含量预浸料中树脂含量为32％～40％。

7.根据权利要求2所述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，其特征在于，所述蜂窝夹芯(3)的材质为芳纶蜂窝材料。

8.根据权利要求6所述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩，其特征在于，所述预浸料上蒙皮(1)和预浸料下蒙皮(5)中的预浸料中含有增强纤维和/或树脂，增强纤维为玻璃纤维和/或石英纤维，树脂为双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂和/或环氧树脂体系，单层增强纤维厚度为0.1mm～0.4mm。

9.一种制备权利要求1-8中任意一项所述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩的方法，其特征在于，该方法包括：

在模具中铺设预浸料上蒙皮(1)，然后在预浸料上蒙皮(1)上铺贴第一自粘性预浸料层(2)；

在第一自粘性预浸料层(2)上铺贴蜂窝夹芯(3)后进行真空压实；

在蜂窝夹芯(3)远离预浸料上蒙皮(1)的一侧铺设第二自粘性预浸料层(4)；

在第二自粘性预浸料层(4)上铺贴预浸料下蒙皮(5)；

完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中完成固化成型。

10.一种制备权利要求1-8中任意一项所述的含自粘性预浸料宽频雷达天线罩的方法，其特征在于，该方法包括：

在模具中铺设预浸料下蒙皮(5)，然后在预浸料下蒙皮(5)上铺贴第一自粘性预浸料层(2)；

在第一自粘性预浸料层(2)上铺贴蜂窝夹芯(3)后进行真空压实；

在蜂窝夹芯(3)远离预浸料下蒙皮(5)的一侧设置第二自粘性预浸料层(4)；

在第二自粘性预浸料层(4)上铺贴预浸料上蒙皮(1)；

完成铺贴后进行封装，放置于热压罐中完成固化成型。

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