CN115674729A - 天线罩的制备方法及天线罩 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种天线罩的制备方法及天线罩。天线罩的制备方法，包括：将预浸胶的内蒙皮铺贴在天线罩模具上；将泡沫夹层放置到内蒙皮的第一预设位置，进行第一次固化；将实芯夹层铺贴在内蒙皮的第二预设位置，进行第二次固化；将外蒙皮铺贴在泡沫夹层和实芯夹层上，进行第三次固化；脱模后进行第四次固化。本申请的天线罩的制备方法尤其适用于生产大型复合材料介质A夹层结构天线罩，可在工艺要求时间内完成产品生产且可以保证天线罩良好的电性能。

Description

天线罩的制备方法及天线罩

技术领域

本申请涉及航空设备领域，尤其涉及一种天线罩的制备方法及天线罩。

背景技术

随着天线口径的加大，雷达工作波长变短，精度要求越来越高，于是用于保护天线的天线罩就应运而生。较早期的天线罩是机载小型流线形罩体，结构简单。随着高性能雷达对天线罩的要求不断提高，使天线罩的研制开始向高性能方向不断努力，各种高性能的大型复合材料介质天线罩应运而生。

发明内容

本申请提供了一种天线罩的制备方法及天线罩，实现大型复合材料介质A夹层结构天线罩的高精度、高性能、低成本制造。

本申请的一个实施例提供一种天线罩的制备方法，包括：将预浸胶的内蒙皮铺贴在天线罩模具上；将泡沫夹层放置到所述内蒙皮的第一预设位置，进行第一次固化；将实芯夹层铺贴在所述内蒙皮的第二预设位置，进行第二次固化；将外蒙皮铺贴在所述泡沫夹层和实芯夹层上，进行第三次固化；脱模后进行第四次固化。

根据本申请的一些实施例，所述泡沫夹层包括多个泡沫拼接块，其中，位于天线罩前缘的所述泡沫拼接块通过带有刀具的机床加工而成，其余的所述泡沫拼接块通过预成型模具制备。

根据本申请的一些实施例，所述第一次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。

根据本申请的一些实施例，第二次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。

根据本申请的一些实施例，第三次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。

根据本申请的一些实施例，第四次固化的温度为81～87℃，固化时间24h以上。

根据本申请的一些实施例，所述的天线罩的制备方法还包括：所述第一次固化之后对所述泡沫夹层进行修整，所述第二次固化之后对所述实芯夹层进行修整。

根据本申请的一些实施例，所述的天线罩的制备方法还包括制备所述天线罩模具，所述制备所述天线罩模具包括：制备支撑架；将型面材料一体化成型于所述支撑架上；对所述型面材料的表面进行修整。

根据本申请的一些实施例，铺贴所述内蒙皮之前，在所述天线罩模具对应所述内蒙皮的第二预设位置的区域铺设牺牲层。

本申请的一个实施例提供一种天线罩，通过如上所述的制备方法进行制备。

本申请的天线罩的制备方法尤其适用于生产大型复合材料介质A夹层结构天线罩，可在工艺要求时间内完成产品生产且可以保证天线罩良好的电性能。大型复合材料介质A夹层结构天线罩的高精度、高性能、低成本制造。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。

图1是本申请天线罩制备过程的示意图；

图2是本申请天线罩制备方法的示意图；

图3是本申请天线罩模具的示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，复合材料介质A夹层结构的天线罩包括：内蒙皮1、夹层2和外蒙皮3。其中，夹层2包括泡沫夹层21和实芯夹层22。

对天线罩的制备，尤其是高性能的大型复合材料介质A夹层结构天线罩现有技术难点在于：

1、在制造过程中受到罩体及各介质层的厚度影响、蒙皮中胶液的均匀度影响、蒙皮及泡沫在前缘部分的搭接等原因没办法稳定保持产品电性能，大型复合材料介质A夹层结构天线罩尺寸大，蒙皮表面积大，涂胶及铺层工作量非常大，常规制造工艺手工涂胶成型的刷布速度慢，铺层工艺无法在凝胶时间内完成产品生产。

2、由于大型复合材料介质A夹层结构天线罩的尺寸过大，通常内蒙皮的面积在200㎡以上，在生产制造时为了保证罩体内型面精度，模具的精度就显得尤为重要，此类天线罩模具大多数为金属拼接模具，用大量的机加工时间及成本来维持模具外表面精度，导致在研发阶段产品造价极高。

如图2所示，本实施例提供一种天线罩的制备方法，包括：

S100、将预浸胶的内蒙皮铺贴在天线罩模具上。如图3所示，天线罩模具为阳模。

本实施例内蒙皮的材质为玻璃纤维布。如果采用普通手糊成型工艺，手刷过程中很难保证纤维布浸胶均匀，含胶量无法控制导致成型后的蒙皮的厚度不均，难以保证设计中蒙皮厚度精度，进而影响产品电性能。而且，因罩体表面积大，铺层工作量大，若从开始铺层到抽真空加压时间段超过胶粘剂凝胶时间，胶粘剂会开始发热、固化，影响产品的厚度和最终强度，而一般胶粘剂凝胶时间较短，且手工刷涂效率低，无法满足天线罩的铺层效率要求。

本实施例采用自动湿法预浸料成型机，将充分搅拌均匀的胶液通过多个喷头均匀的喷淋到内蒙皮的表面，所得到的预浸胶内蒙皮含胶量可调，单位平米纤维布含胶量最高可控制在±3g以内，保证了纤维布含胶量的同时保证纤维布胶液的均匀性，保证产品的厚度均匀性。

依铺层设计将内蒙皮铺贴在天线罩模具上后，用刮板将内蒙皮整理平整，排除气泡、褶皱。允许织物搭接，搭接宽度约10mm，各层的接缝尽量错开。铺贴过程中注意用刮板排除层间的气泡。

S200、将泡沫夹层按照工艺要求放置到内蒙皮的第一预设位置，进行第一次固化。

天线罩的夹层包括泡沫夹层和实芯夹层。在内蒙皮的第一预设位置铺设泡沫夹层，在内蒙皮的第二预设位置铺设实芯夹层。其中，泡沫夹层的材质为PMI泡沫，实芯夹层的材质为玻璃纤维。

泡沫夹层铺设完成后，进行第一次固化，本实施例的第一次固化为真空袋压固化。可选地，第一次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。第一次固化使得内蒙皮上的涂胶完成初步固化。

本实施例为了保证泡沫夹层的铺设，采用湿法预浸料快速制造技术的优点为：

1)胶粘剂系统经检测在20℃环境下，凝胶时间为360min，配合先进的温湿度控制系统，将铺层环境温度控制在20℃以下，可保证操作时间为6h；

2)自动湿法预浸料成型机，制造湿法预浸料质量好，效率高。经计算单台浸胶机下布速度为2.7m/s，约为162m/s，纤维布幅宽为1m。两台浸胶机1.5h内可以完成480㎡湿法预浸料生产，完全满足下布需求；

3)铺层速度方面：湿法铺层速度在10㎡/h/人，确认合适人员后可以在2.5h内完成所有铺层工作，剩余泡沫铺贴、打真空袋在1.5h内完成，预计在4h内可以完成所有工作，低于树脂凝胶的6h。

S300、将实芯夹层铺贴在内蒙皮的第二预设位置，进行第二次固化。

在实芯夹层上涂胶，将实芯夹层铺贴在内蒙皮的第二预设位置。可选地，若铺贴实芯夹层耗时较长可分批次进行，每批次之间间隔时间与树脂凝胶时间相同。铺贴实芯夹层过程中注意用刮板排除层间的气泡。

实芯夹层铺贴完成后进行第二次固化。本实施例的第二次固化为真空袋压固化。可选地，第二次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。第二次固化使得实芯夹层上的涂胶初步固化。

S400、将外蒙皮铺贴在泡沫夹层和实芯夹层上，进行第三次固化。

本实施例中，外蒙皮的材质为玻璃纤维。在泡沫夹层和实芯夹层上涂胶，然后按照铺层要求铺贴外蒙皮。允许织物搭接，搭接宽度约10mm，各层的到接缝尽量错开。铺贴外蒙皮过程中注意用刮板排除层间的气泡。

外蒙皮铺贴完成后进行第三次固化。本实施例的第三次固化为真空袋压固化。可选地，第三次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。

S500、脱模后进行第四次固化。

第三次固化完成后进行脱模，脱模后进行第四次固化。可选地，第四次固化采用缓慢阶段升温及保温的温度曲线，最终固化温度控制在81～87℃，固化时间24h上。第四次固化过程使用特制工装维形，特制工装为在天线罩的开口处固定用的工装，用于防止脱模的天线罩在第四次固化过程收缩变形。

天线罩为复合材料器件，为避免在成型过程中由于天线罩与模具膨胀系数不同而产生的天线罩变形，选用两段固化工艺。第一段在室温条件下固化，保证天线罩与模具不发生明显膨胀变形，第一段固化包括第一次固化、第二次固化和第三次固化。第二段的脱模后固化，缓慢升温，延长固化时间，在保证天线罩不变形的同时达到最高强度。

一种可选的方案中，泡沫夹层为拼接结构，泡沫夹层包括多个泡沫拼接块。为保证天线罩电性能，位于天线罩前缘的泡沫拼接块曲率较大，通过带有刀具的机床，如数控加工机床，加工而成。其余的泡沫拼接块通过预成型模具制备。可对泡沫拼接块进行编号，防止放置泡沫拼接块时混乱，相邻泡沫拼接块使用相互固定锁紧装置，避免在铺贴泡沫拼接块过程中泡沫拼接块发生脱落或偏移。

可选地，内蒙皮和外蒙皮的搭接铺层，可能导致产品变形，影响尺寸精度及电性能。对内蒙皮和外蒙皮进行铺贴时，应保证上下、左右对称，均匀分布各搭接缝。

一种可选的方案中，泡沫夹层预留有10～20mm的边缘余量，在第一次固化后，按照设计要求将泡沫夹层修整至净尺寸，泡沫拼接块的接缝处填充泡沫粘合剂(发泡剂)修补平整。第二次固化之后对实芯夹层进行修整打磨。

可选地，天线罩的制备方法还包括制备天线罩模具。为保正天线罩的内型面的尺寸精度，天线罩模具为一体化成型制造，利用天线罩模具型面精度来控制天线罩内型面的尺寸精度。制备天线罩模具包括：

制备支撑架，可选地，支撑架为钢架，通过支撑架为天线罩模具提供刚度；

将型面材料一体化成型于支撑架上，可选地，型面材料为高强度复合硅酸盐水泥；

型面材料固化后使用高强度厚浆涂料(例如，高强度水泥)填充孔隙，制造完成后选用CNC加工标准样板结合三维激光跟踪仪进行测试，对型面材料的表面尺寸不合适的位置在公差范围内使用高强度厚浆涂料重新覆涂、打磨、测试。

可选地，天线罩在成型及脱模后可能发生收缩，导致天线罩口面尺寸变小。本实施例在铺贴内蒙皮之前，在天线罩模具对应内蒙皮的第二预设位置的区域铺设牺牲层。修型时可能会打磨掉一部分牺牲层，牺牲层是为了保证天线罩的尺寸。

本实施例还提供一种天线罩，通过如上所述的制备方法进行制备。

实施例1

本实施例涉及的大型复合材料介质A夹层结构天线罩为玻璃钢复合材料制件，天线罩由玻璃纤维蒙皮和夹层胶接构成。其中罩体外形是标准椭球的一部分，长方体包络尺寸≤12000x5000x3000mm，透波率在额定频段＞90％。控制成型环境的温湿度，要求温度在16℃～28℃之间，湿度不大于75％。流程包括：

1、铺贴内蒙皮：采用湿法预浸料成型机涂胶制备湿法预浸内蒙皮，可根据需要配置，分多个批次下料。依铺层设计将预浸内蒙皮铺贴在天线罩模具上。用刮板将内蒙皮整理平整，排除气泡、褶皱。允许织物搭接，搭接宽度约10mm，各层的到接缝尽量错开。铺贴过程中注意用刮板排除层间的气泡。

2、组装泡沫夹层：内蒙皮铺贴完成后，将已预装并编号完成的PMI泡沫拼接块按编号依次放置到内蒙皮成型面上，泡沫夹层尺寸预留15mm边缘余量。

3、第一次固化：控制环境温湿度，确保温度在23±2℃，真空袋压室温固化约12h。第一次固化只需确保内蒙皮上的涂胶初步固化即可。

4、在第一次固化后，按照要求将泡沫夹层切割打磨至净尺寸，泡沫拼接块接缝处填充泡沫粘合剂(发泡剂)修补平整。

5、铺贴实芯夹层：继续铺贴实芯夹层，若铺贴耗时较长可分批次进行，每批次之间间隔时间与树脂凝胶时间相当。铺贴过程中注意用刮板排除层间的气泡。

6、第二次固化：真空袋封装，温度在23±2℃，室温固化约12h。

7、按照设计要求厚度，将实芯夹层打磨平整。

8、铺贴外蒙皮：铺贴外蒙皮前在泡沫夹层和实芯夹层上提前刷涂一层树脂，然后按照铺层要求铺贴外蒙皮。允许织物搭接，搭接宽度约10mm，各层的到接缝尽量错开。铺贴过程中注意用刮板排除层间的气泡。

9、第三次固化：使用工艺蒙皮，真空袋封装，温度23±2℃之间，固化约12h。

10、打孔：使用打孔工装对天线罩依照要求进行打孔及切边。

11、脱模：制件脱模后进行第四次固化，第四次固化采用缓慢阶段升温及保温的温度曲线，第四次固化温度控制在84±3℃，总体固化时间24h上，第四次固化过程使用特制工装维形。

12、喷涂：喷涂油漆，充分控制喷漆环境洁净度及温湿度，避免喷漆时污染对电性能造成影响。

以上对本申请实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想。因此，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种天线罩的制备方法，其特征在于，包括：

将预浸胶的内蒙皮铺贴在天线罩模具上；

将泡沫夹层放置到所述内蒙皮的第一预设位置，进行第一次固化；

将实芯夹层铺贴在所述内蒙皮的第二预设位置，进行第二次固化；

将外蒙皮铺贴在所述泡沫夹层和实芯夹层上，进行第三次固化；

脱模后进行第四次固化。

2.根据权利要求1所述的天线罩的制备方法，其特征在于，所述泡沫夹层包括多个泡沫拼接块，其中，位于天线罩前缘的所述泡沫拼接块通过带有刀具的机床加工而成，其余的所述泡沫拼接块通过预成型模具制备。

3.根据权利要求1所述的天线罩的制备方法，其特征在于，所述第一次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。

4.根据权利要求1所述的天线罩的制备方法，其特征在于，第二次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。

5.根据权利要求1所述的天线罩的制备方法，其特征在于，第三次固化的温度为16～18℃，固化时间10～15h。

6.根据权利要求1所述的天线罩的制备方法，其特征在于，第四次固化的温度为81～87℃，固化时间24h以上。

7.根据权利要求1所述的天线罩的制备方法，其特征在于，还包括：所述第一次固化之后对所述泡沫夹层进行修整，所述第二次固化之后对所述实芯夹层进行修整。

8.根据权利要求1所述的天线罩的制备方法，其特征在于，还包括制备所述天线罩模具，所述制备所述天线罩模具包括：

制备支撑架；

将型面材料一体化成型于所述支撑架上；

对所述型面材料的表面进行修整。

9.根据权利要求1所述的天线罩的制备方法，其特征在于，铺贴所述内蒙皮之前，在所述天线罩模具对应所述内蒙皮的第二预设位置的区域铺设牺牲层。

10.一种天线罩，其特征在于，通过权利要求1～9所述的制备方法进行制备。

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