高精度碳纤维复合材料抛物面天线制造技术.pdfVIP

16 工程塑料应用 2002年，第30卷，第7期 高精度碳纤维复合材料抛物面天线制造技术 敖辽辉 (信息产业部电子十所，成都610036)1N22 6 摘要详细介绍了用碳纤堆复合材料制作高精度抛物面天线的过程。对天线成型模具的材料与制作、天线材 料的选择、成型工艺厦金属化处理等关键技术进行了讨论，提出了一些先进的制造方法。制造的抛物面天线经三坐 标测量设备拴测，精度小于0．07 mm(rm．B)，达到了设计要求。 关量词 天线碳纤维复合材料高精度 1前言 个方面：①天线模具的选择；②天线材料的选择；③ 天线反射面的精度与雷达频率相关，一般来说， “零”膨胀铺层设计；④成型工艺条件的控制；⑤金 天线反射面精度6的最大值应小于^／32，即波长越属化处理技术。 短，要求天线反射面精度越高。毫米波雷达具有测 2，l天线模具的选择 量精度高、体积小、质轻、分辨率高、传输的信息量 传统的复合材料天线中、高温成型采用的是金 大、抗干扰性能好等特点，能全天候工作。随着毫米 属模具，但由于cFRP的线胀系数与金属模具的线 波雷达越来越受重视。高精度抛物面天线的研制已 胀系数不匹配，高温固化成型后天线的精度受到很 迫在眉睫。 大影响。要获得精度很高的天线，必须首先消除因 传统的抛物面天线采用金属材料制作，但因其 模具与制件之间线胀系数的差异所引起的天线精度 特有的回弹性，不论采用钢板还是铝板，不论进行拉 超差。所以尽可能采用线胀系数较低的Inv“合金、 伸成型、旋压成型还是冲压成型，所制成的天线反射 低膨胀铸铁、石墨和cFRP制作模具。笔者采用与 面一般均需经过二次矫正或者需要加繁复的加强 天线材料线胀系数一致的cFRP模具制造cFRP天 筋、边框、支撑等才能消除或部分消除回弹的影响， 线。cFRP模具采用碳纤维布敷制成型工艺制作， 所以金属材料天线反射面的型面精度提高受到相当 然后再进行机加工而成。其增强材料是日本东丽公 的限制。 司的T300碳纤维缎纹布，树脂基体为航空材料研 碳纤维复合材料(cFRP)具有比强度高、比模 究院的5405双马来酰亚胺树脂，加工后表面精度达 量高，线胀系数低等特点，可以保证制品尺寸的稳定 到O．032nlrll(r．m．s)。 性，是制作高精度天线的理想材料。用它制作的天 2．2天线材料的选择 线具有质轻、高强度、高刚度、高精度、耐腐蚀等特 天线必须具有足够的曲面精度及抗变形能力， 点，其热稳定性也较金属天线好。由于质轻，cFRP所以采用高模量高强度的M40J碳纤维作为增强材 天线特别受到机载、星载系统的青睐；而它的耐酸、 料，改性环氧树脂(EP)作为基体树脂。 耐盐雾、耐海水等优点，又特别适于制作舰载天线。 由于天线口径较大，故采用蜂窝夹层结构提高 国外开展高精度cFRP天线的研制较早，已达天线的刚性和稳定性。蜂窝夹芯材料采用铝蜂窝． 到了很高的精度，如法国IRAM公司的三个口径为一来铝导热系数高，传热快，可增加内外蒙皮的热通 15m的抛物面天线，精度达到了O．025mm(r．m．s)。 道，平衡内外蒙皮温差，减小热应力；二来铝蜂窝价 国内航天、航空、电子部门等多家单位开展过cFRP格低，成型方便