大功率,高透波率吊舱天线罩研制

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1、玻璃钢／复合材料增刊(第十八届玻璃铜／复合材料学术年会论文集)2010年大功率、高透波率吊舱天线罩研制刘梦媛，王清海，蔡良元，白树成(中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，北京100095)摘要：吊舱天线罩结构为A型蜂窝夹层结构，选用高温固化石英纤维织物／氰酸酯树脂预浸料为蒙皮材料。Nomex蜂窝为芯层材料。185。C固化胶膜为蒙皮与蜂窝的胶接材料。采用热压罐成型工艺方法进行二步固化，研制的吊舱天线罩满足设计要求。关键词：天线罩；高透波率；蜂窝芯层材料；石英纤维织物吊舱天线罩为某系统发射天线的透波窗。其结构为A型蜂窝夹层结构旧，外形为旋转圆柱形曲面，与飞机接1：3区为不

2、规则立体曲面。在带有涂层的条件下。天线罩电性能要求在工作频段透波率不小于85％：耐功率要求与发射天线相匹配，确保该天线罩能够承受发射天线在地面和空中长时间工作环境下产生的电磁加温。具有大功率和高透波率的特点。国内．耐大功率要求的机载天线罩研制较少。但研制高性能机载天线罩闭技术已成熟。选择合适的天线罩材料体系为吊舱天线罩的研制成功提供了物质基础和可能．而合理的制造工艺使这种可能成为现实。1研制过程1．1成型工艺方法高性能复合材料结构件、功能件一般采用热压罐成型固化工艺方法。为了保证吊舱天线罩力学性能、电性能满足设计要求，宜采用热压罐成型二次分步固化的工艺方法进行研制。第一次

3、固化内蒙皮和蜂窝，第二次固化蜂窝和外蒙皮，分二次热压罐抽真空加温、加压185℃高温固化保证了蒙皮与蜂窝的胶接质量、内外蒙皮的外观质量，特别是能保证与飞机接口区实芯区外形和蒙皮材料的厚度。1．2模具设计、加工采用热压罐固化工艺方法，进行吊舱天线罩研制．首先进行模具设计、加工研制工作。吊舱天线罩主体模具为阳模，模具材料为球墨铸铁，经数控加工。规定模具的外形面为天线罩的内形面。建立模具加工数学模型时，在天线罩外形面数学模型的基础上减去天线罩的总厚度，确定模具的外形尺寸。模具设计加工时，根据研制工艺需要天线罩模具有40拔模角度。吊舱天线罩主体模具设计成阳模，便于蒙皮材料预浸料的铺

4、贴操作，保证了内外蒙皮的铺贴质量。作为预浸蜂窝的固化模具，有利于预浸蜂窝的拉伸定型、固定，使固化后的蜂窝形面与结构设计要求的形面一致，特别是保证了曲率较大处的蜂窝形面。为了保证吊舱天线罩整体强度、刚度和气动外形，为了满足吊舱天线罩实芯区与飞机接口相吻合．且满足脱模需要，天线罩实芯区(与飞机接口区)模具。单独数控加工，模具的外形面与建立的天线罩接口区形面一致。完成加工后，与主体模具相配合。1．3材料研制吊舱天线罩作为功能件。电性能工作区为A夹层蜂窝结构。为了满足耐功率、高透波要求．选用力学性能稳定，电气性能好，加工工艺性好的石英纤维织物／氰酸酯树脂预浸料为蒙皮材料[41。在

5、各类玻璃纤维中，石英纤维的介电性能最好。是制造天线罩理想的材料，石英纤维织物作为增强材料．广泛应用于宽频、高透波的天线罩。氰酸酯树脂是蒙皮材料的基体材料，该树脂吸湿性低(小于1．5％)，介电性能好(介电常数为2．7—3．2)。氰酸酯分子中含有活泼的0．C—N集团．适宜多种方法改型。改型后氰酸酯树脂易与增强材料复合，固化过程中无低分子析出．石英纤维织物／氰酸酯树脂预浸料固化温度1850C。作为蒙皮材料介电损耗角正切是石英纤维织物／环氧树脂预浸料的1／3，介电常数减少10％，湿态介电性能更好。预浸料性能如表1所示。芯层材料选用高密度芳纶纸蜂窝。根据吊舱天线罩外形结构特点，选择

6、的蜂窝为预浸蜂窝。预浸蜂窝在室温下能拉伸成一定的形状。以吊舱天线罩模具为蜂窝固化模具，将预浸蜂窝固定在模具上，经高温固化，变成与吊舱天线罩要求一致的形状。蒙皮材收稿日期：2010-04．12作者简介：刘梦嫒(19弭)，女，高级工程师。学士，主要从事功能复合材料研究。135大功率、高透波率吊舱天线罩研制表l预浸料性能项目名称指标值树脂含量(室温)经向弯曲强度／MPa(室温)经向弯曲模量，GPa(室温)层问剪切强度／MPa介电常数(￡)介电损耗角正切(t98)≥703．4i-0．1≤0．0045料与蜂窝的胶接选用与蒙皮材料固化相匹配的高温固化胶膜。为了保证吊舱天线罩外表面耐环

7、境、耐功率要求，选用耐高温H06．0104白色环氧底漆、X04—5105白色氟涂料磁漆、X01—5182氟塑料清漆为吊舱天线罩涂层材料。作为耐高温天线罩的涂层材料，该材料体系已成功应用于各类耐高温天线罩上。2试验结果2．1随炉件性能为了考察蒙皮材料力学性能、蜂窝夹层结构蒙皮与蜂窝的胶接性能是否满足设计要求，吊舱天线罩在进行二次热压罐固化过程中。分别制造蒙皮材料层压板试验件、滚筒剥离强度试验件随炉件。随炉件测试结果如表2所示。结果表明固化工艺满足性能要求。吊舱天线罩选材合适、固化工艺参数合理，吊舱天线罩性能可靠。表2随炉件性能测