CN117353014B - 一种框架式夹层透波天线罩及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种框架式夹层透波天线罩的制造方法，包括如下步骤：设计天线罩的透波层和非透波层；在天线罩模具表面铺设带胶脱模布并粘接可拆式模具，铺设预浸料，加热固化，获得非透波复合材料框架；在天线罩模具表面铺设外蒙皮，将非透波复合材料框架放置于外蒙皮上，在间隙处填充夹芯材料，获得框架式夹层；在框架式夹层上表面铺设内蒙皮，固化成型，在天线罩的法兰边打孔，获得框架式夹层透波天线罩。本发明通过预制一体化的框架夹层结构并填充夹芯材料同时满足车载天线罩的结构强度和透波要求，解决了大尺寸天线罩强度和刚度低、易变形、整体连续性差、法兰连接不可靠的结构问题，同时保留天线罩的透波性能。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种框架式夹层透波天线罩的制造方法。
背景技术
通常透波天线罩暴露于外部，覆盖整个通讯设备，对罩体材料的介电常数和介电损耗性能有较高要求，同时还需具备保护内部射频、雷达等设备的功能，这要求天线罩本身具备一定的强度和刚度；夹层复合材料由于其比强度、比刚度高，抗疲劳、抗失稳性能强等结构特点适合用做天线罩罩体结构，实现轻质高强，透波性高的性能要求。
大尺寸天线罩通常为A-夹层、C-夹层或多夹层结构，其蒙皮薄、夹芯材料强度差、天线罩整体结构刚度差、易变形，导致蒙皮与夹层之间产生分层等缺陷，所以对天线罩的强度和刚度有更高要求，夹层使用框架结构有利于维持天线罩形状尺寸，增强其强度和刚度。通常使用的金属框架龙骨结构虽然很好的起到了增强支撑的作用，但金属框架对电性能影响较大，透波性难以满足要求，故更多使用复合材料成型加强筋作为天线罩支撑结构的形式，但分体式的简单加强筋难以满足大尺寸异形天线罩的支撑强度和刚度的需求。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种框架式夹层透波天线罩的制造方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种框架式夹层透波天线罩的制造方法，通过将夹层分为透波区域和非透波区域，在透波区使用低介电透波夹芯材料，在非透波区设计成型连续的预制框架结构的设计以解决现有技术中存在的大尺寸天线罩强度和刚度低、易变形、整体连续性差、法兰连接不可靠的技术问题，满足了车载天线罩、透波天线罩、卫通天线罩等透波结构的成型制备需求。
本发明提供的一种框架式夹层透波天线罩的制造方法，包括如下步骤：
1）设计天线罩的透波层和非透波层，透波层四周围设有非透波层；
2）按照外蒙皮的厚度，在天线罩模具表面铺设带胶脱模布；
3）在带胶脱模布的表面粘接可拆式模具，可拆式模具覆盖透波层，在多个可拆式模具围设的多个槽内和槽的边缘铺设预浸料，加热固化，脱去可拆式模具和脱模布，获得非透波复合材料框架；
4）在天线罩模具表面铺设外蒙皮，将非透波复合材料框架放置于外蒙皮上，在非透波复合材料框架的间隙处填充夹芯材料，形成透波层，获得框架式夹层；
5）在框架式夹层上表面铺设内蒙皮，真空袋压固化成型，移除天线罩模具，在天线罩的法兰边打孔，获得框架式夹层透波天线罩。
优选地，在步骤5中，铺设内蒙皮前，重复步骤4，获得至少两层框架式夹层的透波天线罩。
优选地，所述预浸料包括玻璃纤维布、石英纤维布、玄武岩纤维布中的一种。
优选地，夹芯材料为介电常数低至3.2以下的PMI泡沫、PVC泡沫层、蜂窝材料中的一种。
本发明还提供了一种框架式夹层透波天线罩，包括由上至下依次为外蒙皮，框架式夹层、内蒙皮。
优选地，包括至少两层框架式夹层，由上至下依次为外蒙皮、框架式夹层、中蒙皮、框架式夹层、内蒙皮。
优选地，内蒙皮、中蒙皮、外蒙皮原材料均为湿法预浸料与干法预浸料中的一种，各层之间错缝铺设；内蒙皮、中蒙皮、外蒙皮原材料的树脂基体为氰酸酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、聚酰亚胺树脂中的一种；内蒙皮、中蒙皮、外蒙皮原材料的增强材料为石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种。
优选地，所述脱模布与所述可拆式模具通过环氧树脂胶膜和氰酸酯树脂胶模中的一种与天线罩模具粘接。
优选地，非透波复合材料框架、外蒙皮、中蒙皮、内蒙皮满足同一固化制度要求。
优选地，非透波复合材料框架的厚度与夹芯结构匹配，非透波复合材料框架的宽度为15-50mm。
本发明提供的一种框架式夹层透波天线罩的制造方法与现有技术相比具有以下进步：
本发明提供了一种框架式夹层透波天线罩的制造方法，本发明预制框架式夹层，在非透波复合材料框架内填入夹芯材料构成框架式夹层，再将蒙皮、框架式夹层交替逐层铺放，一次成型得到结构尺寸性能稳定的天线罩，非透波复合材料框架的存在为夹芯材料提供了刚度上的保护，防止其出现变形、破坏，一次成型的天线罩也减少了多次加热导致的热变形、内应力等情况；同时，本发明预制框架式夹层将罩体结构和法兰结构一体成型，避免了天线罩夹芯材料与实心法兰的二次粘接固化不连续、不牢靠的问题，满足法兰与天线罩的连接强度要求；本发明解决了框架式夹层透波天线罩强度和刚度低、易变形、整体连续性差、法兰连接不可靠的结构问题，同时保留框架式夹层透波天线罩的透波性能，满足了车载天线罩、透波天线罩、卫通天线罩等透波结构的成型制备需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明中所述双层框架式夹层的透波天线罩的结构示意图（剖视图）；
图2为本发明中所述双层框架式夹层的透波天线罩A处的局部放大图；
图3为本发明中所述第一框架夹层结构的结构示意图（俯视图）；
图4为本发明所述单层框架式夹层的透波天线罩的结构示意图（剖视图）；
图5为本发明所述单层框架式夹层的透波天线罩的结构示意图（剖视图）。
附图标记说明：
1、外蒙皮；2、非透波复合材料框架；3、夹芯材料；4、内蒙皮；5、中蒙皮。
具体实施方式
下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图4、图5所示，本实施例提供的一种框架式夹层透波天线罩的制造方法，包括如下步骤：
1）设计天线罩的透波层和非透波层，透波层四周围设有非透波层；
2）按照外蒙皮1的厚度，在天线罩模具表面铺设带胶脱模布；
3）在带胶脱模布的表面粘接可拆式模具，使用激光投影设备对可拆式模具进行精准定位，使得可拆式模具覆盖透波层，在多个可拆式模具围设的多个槽内和槽的边缘铺设预浸料，加热固化，脱去可拆式模具和脱模布，获得非透波复合材料框架2；
4）在天线罩模具表面铺设外蒙皮1，将非透波复合材料框架2放置于外蒙皮1上，在非透波复合材料框架2的间隙处填充夹芯材料3，形成透波层，获得框架式夹层；
5）在框架式夹层上表面铺设内蒙皮4，真空袋压固化成型，移除天线罩模具，在天线罩的法兰边打孔，获得框架式夹层透波天线罩。
本发明提供了一种框架式夹层透波天线罩的制造方法，本发明预制框架式夹层，在非透波复合材料框架2内填入夹芯材料3构成框架式夹层，再将蒙皮、框架式夹层交替逐层铺放，一次成型得到结构尺寸性能稳定的天线罩，非透波复合材料框架2的存在为夹芯材料3提供了刚度上的保护，防止其出现变形、破坏，一次成型的天线罩也减少了多次加热导致的热变形、内应力等情况；同时，本发明预制框架式夹层将罩体结构和法兰结构一体成型，避免了天线罩夹芯材料与实心法兰的二次粘接固化不连续、不牢靠的问题，满足法兰与天线罩的连接强度要求；本发明解决了框架式夹层透波天线罩强度和刚度低、易变形、整体连续性差、法兰连接不可靠的结构问题，同时保留框架式夹层透波天线罩的透波性能，满足了车载天线罩、透波天线罩、卫通天线罩等透波结构的成型制备需求。
如图4、图5所示，本发明提供了一个单层框架式夹层的透波天线罩，天线罩结构为半球形，其中，夹芯材料3为环形结构，非透波复合材料框架2为半球顶部、底部法兰和框架的实心结构；其制造步骤3中，铺层厚度为6.7mm，框架宽度为40mm，铺层数量为32层，根据框架的结构特点，在十字交叉位置，使用横纵向连续的布条交替铺贴，即单数层横向连续纵向断开，双数层反之；在边缘T形位置，使用断开和T形连续的两种形式交替铺贴，即单数层连续保留T形，双数层断开，提高框架结构的强度；在步骤4中，清理天线罩模具表面，在表面铺贴外蒙皮1的5层石英氰酸酯预浸料，然后放置非透波复合材料框架2和夹芯材料3作为夹层，最后铺贴内蒙皮4的2层石英氰酸酯预浸料，依次铺贴脱模布、均压板、透气毡等辅材包真空固化，成型工艺为热压罐固化，130℃/2h，180℃/1h，200℃/1h，升温速率1℃/min，真空度25kPa,热压罐压力250kPa；在非透波复合材料框架2内填充夹芯材料3时，夹芯材料3与非透波复合材料框架2之间的连接使用树脂腻子填充，填充宽度不超过1个蜂窝格的边长，填充宽度小于等于2.75mm，固化后使框架与夹芯形成稳定连接。
在本实施例中，在步骤5中，铺设内蒙皮4前，重复步骤4，获得至少两层框架式夹层的透波天线罩。
如图1、图2、图3所示，本发明提供了一个双层框架式夹层的透波天线罩，天线罩结构为等截面C形结构；其制造步骤3中，铺层厚度为3.2mm，框架宽度为30mm，铺层数量为32层，根据框架的结构特点，在十字交叉位置，使用横纵向连续的布条交替铺贴，即单数层横向连续纵向断开，双数层反之；在边缘T形位置，使用断开和T形连续的两种形式交替铺贴，即单数层连续保留T形，双数层断开，提高框架结构的强度；在步骤4中，清理天线罩模具表面，在表面铺贴外蒙皮1的5层石英氰酸酯预浸料，然后放置非透波复合材料框架2和夹芯材料3作为外侧夹层，接着铺贴中蒙皮5的1层石英氰酸酯预浸料，然后放置非透波复合材料框架2和夹芯材料3作为内侧夹层，最后铺贴内蒙皮4的2层石英氰酸酯预浸料，依次铺贴脱模布、均压板、透气毡等辅材包真空固化，成型工艺为热压罐固化，130℃/2h，180℃/1h，200℃/1h，升温速率1℃/min，真空度25kPa,热压罐压力250kPa；在非透波复合材料框架2内填充夹芯材料3时，夹芯材料3与非透波复合材料框架2之间的连接使用树脂腻子填充，填充宽度不超过1个蜂窝格的边长，填充宽度小于等于2.75mm，固化后使框架与夹芯形成稳定连接。
在本实施例中，所述预浸料包括玻璃纤维布、石英纤维布、玄武岩纤维布中的一种。
在本实施例中，夹芯材料3为PMI泡沫、PVC泡沫层、蜂窝材料等介电常数和介电损耗低至3.2以下的。
如图4、图5所示，本发明还提供了一种框架式夹层透波天线罩，包括由上至下依次为外蒙皮1，框架式夹层、内蒙皮4。
如图1、图2、图3所示，包括至少两层框架式夹层，由上至下依次为外蒙皮1、框架式夹层、中蒙皮5、框架式夹层、内蒙皮4。
在本实施例中，内蒙皮4、中蒙皮5、外蒙皮1原材料均为湿法预浸料与干法预浸料中的一种，各层之间错缝铺设；内蒙皮4、中蒙皮5、外蒙皮1原材料的树脂基体为氰酸酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、聚酰亚胺树脂中的一种；内蒙皮4、中蒙皮5、外蒙皮1原材料的增强材料为石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种。
在本实施例中，所述脱模布与所述可拆式模具通过环氧树脂胶膜和氰酸酯树脂胶模中的一种与天线罩模具粘接，其粘接方式可以是任意环氧等其他树脂结构胶。
在本实施例中，非透波复合材料框架2、外蒙皮1、中蒙皮5、内蒙皮4满足同一固化制度要求。
在本实施例中，非透波复合材料框架2的厚度与夹芯结构3匹配，非透波复合材料框架2的宽度为15-50mm。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种框架式夹层透波天线罩的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）设计天线罩的透波层和非透波层，透波层不连续，四周围设有非透波层；
2）按照外蒙皮（1）的厚度，在天线罩模具表面铺设带胶脱模布；
3）在带胶脱模布的表面粘接可拆式模具，可拆式模具覆盖透波层，在多个可拆式模具围设的多个槽内和槽的边缘铺设预浸料，加热固化，脱去可拆式模具和脱模布，获得非透波复合材料框架（2）；
4）在天线罩模具表面铺设外蒙皮（1），将非透波复合材料框架（2）放置于外蒙皮（1）上，在非透波复合材料框架（2）的间隙处填充夹芯材料（3），形成透波层，获得框架式夹层；
5）在框架式夹层上表面铺设内蒙皮（4），真空袋压固化成型，移除天线罩模具，在天线罩的法兰边打孔，获得框架式夹层透波天线罩。
2.根据权利要求1所述的框架式夹层透波天线罩的制造方法，其特征在于：
在步骤5中，铺设内蒙皮（4）前，重复步骤4，获得至少两层框架式夹层的透波天线罩。
3.根据权利要求2所述的框架式夹层透波天线罩的制造方法，其特征在于：所述预浸料包括玻璃纤维布、石英纤维布、玄武岩纤维布中的一种。
4.根据权利要求3所述的框架式夹层透波天线罩的制造方法，其特征在于：夹芯材料（3）为PMI泡沫、PVC泡沫层、蜂窝材料中的一种。
5.一种基于如权利要求1-4中任一所述的框架式夹层透波天线罩的制造方法获得的框架式夹层透波天线罩，其特征在于：包括上至下依次为外蒙皮（1），框架式夹层、内蒙皮（4）。
6.根据权利要求5所述的框架式夹层透波天线罩，其特征在于：包括至少两层框架式夹层，由上至下依次为外蒙皮（1）、框架式夹层、中蒙皮（5）、框架式夹层、内蒙皮（4）。
7.根据权利要求6所述的框架式夹层透波天线罩，其特征在于：内蒙皮（4）、中蒙皮（5）、外蒙皮（1）原材料均为湿法预浸料与干法预浸料中的一种，各层之间错缝铺设；内蒙皮（4）、中蒙皮（5）、外蒙皮（1）原材料的树脂基体为氰酸酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、聚酰亚胺树脂中的一种；内蒙皮（4）、中蒙皮（5）、外蒙皮（1）原材料的增强材料为石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种。
8.根据权利要求7所述的框架式夹层透波天线罩的制造方法，其特征在于：所述脱模布与所述可拆式模具通过环氧树脂结构胶与天线罩模具粘接。
9.根据权利要求8所述的框架式夹层透波天线罩的制造方法，其特征在于：非透波复合材料框架（2）、外蒙皮（1）、中蒙皮（5）、内蒙皮（4）满足同一固化制度要求。
10.根据权利要求9所述的框架式夹层透波天线罩的制造方法，其特征在于：非透波复合材料框架（2）的厚度与夹芯材料（3）匹配，非透波复合材料框架（2）的宽度为15-50mm。
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- 2023-12-04 CN CN202311644427.0A patent/CN117353014B/zh active Active
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