集成瓦片式天線陣面的氣囊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及集成瓦片式天線陣面的氣囊。包括囊體和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述囊體為球形；囊體的中部外表面均布固定設(shè)有瓦片天線形成環(huán)狀的天線陣面；天線陣面上方的囊體上設(shè)有環(huán)狀的上保形張拉環(huán)，下方的囊體上設(shè)有環(huán)狀的下保形張拉環(huán)；所述上保形張拉環(huán)、天線陣面和下保形張拉環(huán)同軸；所述上保形張拉環(huán)上和下保形張拉環(huán)上分別均布設(shè)有四個(gè)以上的張線拉索。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了瓦片式天線陣面和柔性囊體的快速連接安裝，囊體蒙皮張力的有效控制和氣囊與浮空器的可靠集成，可有效降低天線陣面安裝結(jié)構(gòu)重量；本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)雷達(dá)載荷與浮空器平臺的一體化設(shè)計(jì)、充分利用浮空器內(nèi)部的巨大空間提供的可靠的基礎(chǔ)。
【專利說明】集成瓦片式天線陣面的氣囊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于浮空器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于集成瓦片式天線陣面的氣囊。

【背景技術(shù)】
[0002]浮空器具有長期的滯空能力，搭載探測的探測設(shè)備能夠克服地面電子信息系統(tǒng)受地球曲率的限制和地形遮蔽的缺點(diǎn)。為充分利用浮空器升空高度帶來的大視距探測優(yōu)勢，要求雷達(dá)具有更強(qiáng)的探測能力，因此必須依靠大口徑的輕量化天線來滿足探測需求。由于無法通過傳統(tǒng)的吊艙搭載載荷的方式安裝巨大的天線孔徑，因此必須將雷達(dá)載荷與浮空器平臺進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，充分利用浮空器內(nèi)部的巨大空間。
[0003]目前雷達(dá)天線研究多側(cè)重于天線的設(shè)計(jì)方法的研究，對雷達(dá)天線陣面集成平臺的研究很少。將硬質(zhì)的瓦片式天線陣面和浮空器內(nèi)部的氣囊集成一體設(shè)計(jì)存在三個(gè)問題:
O瓦片式天線陣面與氣囊的連接
陣面和氣囊連接屬于典型的剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)，由于對陣面安裝位置的精度要求很高，同時(shí)還要求拆裝便捷，傳統(tǒng)的剛?cè)狁詈辖鉀Q方案無法滿足要求，必須進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；
2)氣囊變形的控制
氣囊的大變形會導(dǎo)致陣面扭曲影響系統(tǒng)探測精度，增大電訊校正補(bǔ)償系統(tǒng)的難度，因此控制氣囊變形的能力是決定整個(gè)載荷結(jié)構(gòu)一體化方案成敗的關(guān)鍵；
3)氣囊與浮空器的連接
氣囊與浮空器的連接是實(shí)現(xiàn)載荷與平臺集成的關(guān)鍵一環(huán)，需要統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)、安裝和維護(hù)的便捷性和可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實(shí)現(xiàn)雷達(dá)載荷與浮空器平臺進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，充分利用浮空器內(nèi)部的巨大空間，本發(fā)明提供一種集成瓦片式天線陣面的氣囊。
[0005]本發(fā)明將瓦片式天線陣面安裝在浮空器內(nèi)部的氣囊的外表面，實(shí)現(xiàn)天線陣面與囊體結(jié)構(gòu)復(fù)用，使雷達(dá)具備全周向掃描能力，省卻笨重的天線安裝伺服機(jī)構(gòu)，達(dá)到大幅降低載荷重量的目的。
[0006]具體的技術(shù)解決方案如下:
集成瓦片式天線陣面的氣囊包括囊體I和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2。囊體I為球形，囊體I的中部外表面均布固定設(shè)有瓦片天線7，形成環(huán)狀的天線陣面；所述天線陣面上方的囊體I上設(shè)有環(huán)狀的上保形張拉環(huán)4，下方的囊體I上設(shè)有環(huán)狀的下保形張拉環(huán)6 ;所述上保形張拉環(huán)
4、天線陣面和下保形張拉環(huán)6同軸；所述上保形張拉環(huán)4上和下保形張拉環(huán)6上分別均布設(shè)有四個(gè)以上的張線拉索5。
[0007]優(yōu)化的結(jié)構(gòu)方案是:囊體I的中部外表面均布固定設(shè)有法蘭狀的固定片，所述瓦片天線7通過螺紋連接件3和固定片的連接，固定在囊體I的外表面。
[0008]所述固定片的材料為柔性層壓復(fù)合材料，螺紋連接件3的材料為輕質(zhì)高強(qiáng)度塑料。
[0009]所述螺紋連接件3由帶有法蘭座的柱狀螺紋結(jié)構(gòu)件、壓板和蝶形螺母組成。
[0010]所述張線拉索5的一端固定連接著上保形張拉環(huán)4或下保形張拉環(huán)6，另一端用于所述氣囊在浮空器內(nèi)部的固定。
[0011]所述張線拉索5為長度可調(diào)節(jié)的張線拉索。
[0012]本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
1)本發(fā)明通過柔性層壓復(fù)合材料法蘭狀的固定片和輕質(zhì)高強(qiáng)度塑料材料的螺紋連接件3將瓦片天線7固定在囊體I上，既可以保證可靠連接，又由于接觸面積較大，避免囊體I蒙皮局部變形影響天線陣面的位置精度。與陣面連接端為螺栓結(jié)構(gòu)自帶定位臺階，保證精確定位，配合蝶形螺母方便快速安裝；
2)所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2是氣囊原有的壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2、上保形張拉環(huán)4上和下保形張拉環(huán)6控制氣囊變形。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2通過控制壓力調(diào)節(jié)設(shè)備的充放氣保持囊體I內(nèi)部壓力穩(wěn)定，保持氣囊蒙皮緯向張力；上保形張拉環(huán)4和下保形張拉環(huán)6主要用于保持氣囊蒙皮經(jīng)向張力，通過上保形張拉環(huán)4和下保形張拉環(huán)6上的張線拉索5沿囊體軸線的張拉作用保持氣囊蒙皮張力，防止氣囊蒙皮皺褶。張線拉索5既可以作為拉索懸掛囊體的作用點(diǎn)又可以避免拉索牽扯造成那囊體陣面安裝區(qū)域變形；
3)張線拉索5通過上保形張拉環(huán)4和下保形張拉環(huán)6將安裝牽引力均勻分散至囊體I上，隔離瓦片天線的安裝結(jié)構(gòu)對氣囊蒙皮陣面安裝區(qū)域的變形影響。上保形張拉環(huán)4和下保形張拉環(huán)6上的張線拉索5分別與浮空器內(nèi)部的上下內(nèi)蒙皮相連，通過調(diào)節(jié)張線拉索5的長度使氣囊軸向保持適當(dāng)張力，防止天線陣面載荷由于重力作用導(dǎo)致氣囊蒙皮屈曲發(fā)生褶皺，影響天線陣面位置精度。
[0013]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了瓦片式天線陣面和柔性囊體的快速連接安裝，囊體I蒙皮張力的有效控制和氣囊與浮空器的可靠集成，可有效降低天線陣面安裝結(jié)構(gòu)重量，有利于進(jìn)一步與浮空器的融合，提聞探測系統(tǒng)能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1的局部放大圖。
[0016]圖3為囊體蒙皮張力作用不意圖。
[0017]上圖中序號:囊體1、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2、螺紋連接件3、上保形張拉環(huán)4、張線拉索5、下保形張拉環(huán)6、瓦片天線7。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
實(shí)施例
[0019]參見圖1，集成瓦片式天線陣面的氣囊包括囊體I和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2，囊體I為球形，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2是氣囊原有的壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0020]囊體I的中部外表面均布粘貼固定有法蘭狀的固定片，每塊固定片通過螺紋連接件3固定安裝著瓦片天線7，見圖2，形成環(huán)狀的天線陣面。固定片的材料為柔性層壓復(fù)合材料，螺紋連接件3的材料為輕質(zhì)高強(qiáng)度塑料。螺紋連接件3由帶有法蘭座的柱狀螺紋結(jié)構(gòu)件、壓板和蝶形螺母組成，方便裝卸。
[0021]天線陣面上方的囊體I上固定安裝有環(huán)狀的上保形張拉環(huán)4，下方的囊體I上固定安裝有環(huán)狀的下保形張拉環(huán)6 ;上保形張拉環(huán)4、天線陣面和下保形張拉環(huán)6同軸；上保形張拉環(huán)4上和下保形張拉環(huán)6上分別均布設(shè)有四個(gè)以上的張線拉索5。張線拉索5的一端固定連接著上保形張拉環(huán)4或下保形張拉環(huán)6，另一端用于所述氣囊在浮空器內(nèi)部的固定，張線拉索5為長度可調(diào)節(jié)的張線拉索。
[0022]本實(shí)施例的具體相關(guān)數(shù)據(jù)說明如下:
1.結(jié)構(gòu)參數(shù)
囊體為直徑6m的球體，陣面安裝于囊體中間位置，安裝區(qū)域高3.75m,周向布置；保形張拉環(huán)距離陣面上下邊緣0.3m ;單塊天線面板的重量為2.56kg ;螺紋結(jié)構(gòu)件的有效安裝高度為37mm ;蒙皮材料的彈性模量為12.7G，泊松比為0.05 ；
2.工況
按最惡劣的情況計(jì)算，假設(shè)單塊天線面板的重量全部作用在一個(gè)螺紋結(jié)構(gòu)件上；
3.分析模型
為降低仿真分析的運(yùn)算規(guī)模，對分析模型進(jìn)行合理地簡化處理，取螺紋結(jié)構(gòu)件安裝位置的局部區(qū)域作為研究對象，考察該區(qū)域的受力變形情況。由于該局部區(qū)域較小，可近似作為平面處理；
4.結(jié)果
當(dāng)囊體內(nèi)部壓力分別為550Pa和750Pa時(shí)，螺紋結(jié)構(gòu)件安裝位置處囊體的局部變形如下:內(nèi)壓:550Pa,局部最大變形:2.21mm ;內(nèi)壓:750Pa,局部最大變形:2.02mm ；
5.結(jié)論
從計(jì)算結(jié)果可以看出，囊體內(nèi)壓增大，蒙皮的剛度增加，囊體的局部變形減小，氣囊的變形得到有效控制；通過選擇合適的內(nèi)壓，充氣氣囊可以滿足安裝天線陣面的剛度要求。
【權(quán)利要求】
1.集成瓦片式天線陣面的氣囊，包括囊體(I)和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(2)，所述囊體(I)為球形，其特征在于:所述囊體(I)的中部外表面均布固定設(shè)有瓦片天線(7)，形成環(huán)狀的天線陣面；所述天線陣面上方的囊體(I)上設(shè)有環(huán)狀的上保形張拉環(huán)(4)，下方的囊體(I)上設(shè)有環(huán)狀的下保形張拉環(huán)(6);所述上保形張拉環(huán)(4)、天線陣面和下保形張拉環(huán)(6)同軸；所述上保形張拉環(huán)(4)上和下保形張拉環(huán)(6)上分別均布設(shè)有四個(gè)以上的張線拉索(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成瓦片式天線陣面的氣囊，其特征在于:所述囊體(I)的中部外表面均布固定設(shè)有法蘭狀的固定片，所述瓦片天線(7)通過螺紋連接件(3)和固定片的連接固定在囊體(I)的外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成瓦片式天線陣面的氣囊，其特征在于:所述固定片的材料為柔性層壓復(fù)合材料，螺紋連接件(3)的材料為輕質(zhì)高強(qiáng)度塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的集成瓦片式天線陣面的氣囊，其特征在于:所述螺紋連接件(3)由帶有法蘭座的柱狀螺紋結(jié)構(gòu)件、壓板和蝶形螺母組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成瓦片式天線陣面的氣囊，其特征在于:所述張線拉索(5)的一端固定連接著上保形張拉環(huán)(4)或下保形張拉環(huán)(6)，另一端用于所述氣囊在浮空器內(nèi)部的固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的集成瓦片式天線陣面的氣囊，其特征在于:所述張線拉索(5)為長度可調(diào)節(jié)的張線拉索。
【文檔編號】B64B1/62GK104149966SQ201410368502
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】袁軍行, 趙攀峰, 王平安, 成琴, 高山 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所