耐深水压树脂基天线罩的低成本研制.pdf

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1、玻璃钢2014年第2期：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯i研究报告：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯耐深水压树脂基天线罩的低成本研制沈利新，蔡红军2，严晓娟，黄刘立，丁军’(1．上海玻璃钢研究院有限公司，上海201404；2．驻上海航天局中心军事代表室，上海201109)摘要通过对耐深水压树脂基复合材料天线罩的工艺优化、电性设计、结构强刚度校核以及测试验证，本文为该类耐深水压制品提供了一条性价比优异、成型环境友好的低成本研制方法：无碱玻璃纤维增强织物和环氧树脂基体通过抽真空灌注成型加热固化工艺复合制成耐深水压树脂基复合材料天线罩。关键词：低成本；耐深水压；天线罩；研制天线罩又称电磁窗(Electromagneti

2、cWindows)，其英文名为Radome(RadarDome的缩写)，把雷达反射面等高精度、高灵敏度的电子元器件等保护在罩壳内，使得在保持其结构、温度和空气动力等特性的同时，能得到雷达所要求的电磁特性【1]。简而言之，天线罩是安装在雷达天线外围的保护壳体，其主要用途是在不影响雷达电磁波正常工作的前提下，防止大风、炎热、酷寒、雨雪、盐雾、湿气、紫外线、砂尘、冰雹、昆虫等恶劣工况对雷达正常工作状态的影响、干扰和破坏，确保雷达在各种环境下连续正常运行，提高雷达使用的可用度、可靠性、精确性和安全l生，提高其使用寿命和效费比【2】，综合效益十分明显[2_。在天线罩给雷达提供上述众多优点的同时，

3、因其在雷达电磁波传播路径中引入了新的介质，该介质不是无损耗材料，会使雷达的电气性能受到一定的负面影响。与无罩雷达理想工作状态相比，由于天线罩壳体对电磁波的散射与吸收，其电磁性能会下降。为此，天线罩设计师必须通过对其罩壳的材料、工艺、结构和电性等优化设计，以满足天线罩的结构强刚度，在满足各种恶劣环境时安全可靠使用的前提下，确保天线罩不影响雷达电磁波的正常工作。本文根据某耐深水压天线罩外形尺寸、电性与力学指标要求(①高：0．4m，下半部分为直径0．25m的圆柱壳，上半部为直径0．25m的半球壳，②工作频带：12．25．14．5GHz，天线罩插入损耗小于1．5dB，③天线罩能承受外水压4．5

4、MPa。)，充分发挥复合材料“材料一结构．产品”为一体的特点，罩壁采用了性价比高的无碱玻璃纤维织物增强环氧树脂基复合材料，成型工艺采用了抽真空灌注成型加热固化工艺—一种预铺设增强织物、树脂抽真空灌注和加热固化相结合的树脂基复合材料液体成型工艺(具有成型环境友好、制作成本低、劳动强度低，对产品的尺寸和形状限制较少、产品密实均匀及力学性能好等优点，产品的力学性能和均匀稳定性均显著优于常规手糊成型工艺，可和热压釜成型工艺相媲美【6l。)，并通过对耐深水压天线罩电性设计、结构强刚度校核与测试验证，为耐深水压天线罩及相关制品提供了一条性价比优异、成型环境友好、质量可控的低成本研制方案，避免了以往

5、该类制品通常采用热压罐成型工艺的高成本、高能耗等缺点，也避免了以往该类制品采用手糊成型工艺的质量不稳定、电性与结构性能不理想等缺点。1实验材料及方法1．1原料实验采用的主要原材料如下：(1)增强材料：无碱玻璃纤维布(SHmYE2')，购于上海海鹰绝缘玻璃纤维有限公司；(2)树脂基体：环氧树脂(SHFRPEP5#)及其配套固化剂，购于上海霓而笙复合材料有限公司。1．2制备根据抽真空灌注成型加热固化工艺，本文按照图1试样及其产品加工流程，制作了无碱玻璃纤维织物增强环氧树脂基复合材料试板、耐深水压天线罩制品。首先，准备好金属模具，确保其满足真空灌注的气密性要求，模具表面干净光滑，脱模剂按要求

6、涂覆均匀，尺寸满足精度要求；然后在环境温度为15—25~C，相对湿度为60％以下的成型环境下，在模具表面按铺层要求铺设预备干燥好的增强织物，直至预定层数，然后在上述增强织物外表面铺设内、外抽真空灌注成型工艺的辅助材料，并按抽真空加压工艺对其进行抽真空预加压，再次检验含试样或产品增强材料铺层的抽真空袋膜系统的密封性，在密封性良好的基础上，树脂配料、脱气，开始真空灌注成型。当产品开始凝胶固化时，按抽真空加热固化工艺再对其进行加热、抽真空加压固化。固化完成后，即可进行后加工。2结果与讨论图1为试样及其产品加工流程。-2．外抽真空袋膜系统铺设、密I树脂吸人阀、抽真空阀放置与密封I图1试样及其产

7、品加工流程2．1电磁性能因天线罩壳的介质材料不是无损耗材料，引入雷达的电性工作区后，会对雷达的微波产生散射与吸收，微波透过天线罩壳介质材料时将伴随着其电磁波能量的损失，一般可用以下公式表示：ITI+IRI+A=1．．式中，ITlL功率传输系数；lRIz-—-I力率散射系数；A——在介质中的衰减，主要为热损耗。微波在天线罩壳介质材料中的传播情况，除了取决于天线罩壳介质材料本身的介电性能(介电常数￡、介质损耗角正切值tan~)以外，还取决于天线罩壳