一種高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種透波罩，特別是涉及一種高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩，該種類透波罩主要應(yīng)用于高速飛行器設(shè)計(jì)之中。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球航天航空技術(shù)的快速進(jìn)步，飛行器正向著高速、快速機(jī)動(dòng)的方向發(fā)展。該類飛行器具備一個(gè)突出的共同特征，都需要能夠以超高馬赫數(shù)、長時(shí)間在大氣層內(nèi)做變軌機(jī)動(dòng)飛行，極大的提高了飛行器的性能。
[0003]新型高速飛行器需要具備末制導(dǎo)功能，安裝在飛行器頭部的雷達(dá)透波罩是實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)的關(guān)鍵功能部件，要求能夠承受高速飛行過程中惡劣的氣動(dòng)力、熱載荷，具備防熱、承載和透波(雷達(dá)制導(dǎo))綜合使用功能，保證內(nèi)部元器件正常的使用環(huán)境條件。以往的飛行器配備的單層雷達(dá)罩不能夠滿足新型高速飛行器防隔熱功能需求，無法在飛行過程中在其內(nèi)部保持適合電子器件工作的環(huán)境溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩，該透波罩在保持良好結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和透波率的同時(shí)，具備優(yōu)異的隔熱性能。
[0005]本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩，包括外罩、內(nèi)罩和連接件，其中外罩與內(nèi)罩均為一端開口的半封閉結(jié)構(gòu)，內(nèi)罩位于外罩內(nèi)部，且內(nèi)罩與外罩之間通過連接件連接固定，所述連接件為環(huán)形連接件，環(huán)形連接件的內(nèi)表面與內(nèi)罩的外表面連接，環(huán)形連接件的外表面與外罩的內(nèi)表面連接，內(nèi)罩內(nèi)部容納飛行器導(dǎo)航電子元器件。
[0007]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，內(nèi)罩為球冠與圓柱的組合結(jié)構(gòu)，所述外罩為圓錐體結(jié)構(gòu)。
[0008]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，球冠為半球體，內(nèi)罩為半球體與圓柱的組合結(jié)構(gòu)。
[0009]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，外罩的外表面圍成的區(qū)域?yàn)閳A錐體結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面圍成的區(qū)域?yàn)閳A錐與圓臺(tái)的組合結(jié)構(gòu)，所述連接件位于圓臺(tái)區(qū)域，并與內(nèi)罩和外罩連接固定。
[0010]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，外罩內(nèi)表面圓臺(tái)區(qū)域的半錐角為5 ?10° ο
[0011]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，外罩的開口端面與內(nèi)罩的開口端面之間的距離為5?10mm，且內(nèi)罩的開口端面更靠近罩體小端。
[0012]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，內(nèi)罩中的飛行器導(dǎo)航電子元器件的中心與所述球冠的球心重合。
[0013]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，內(nèi)罩為等壁厚結(jié)構(gòu)，壁厚為2?1mm ;外罩為變厚度結(jié)構(gòu)。
[0014]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，外罩為石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料或石英陶瓷材料；內(nèi)罩為耐高溫樹脂基復(fù)合材料，具體為聚酰亞胺樹脂材料或雙馬樹脂復(fù)合材料。
[0015]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，連接件為低膨脹合金鋼或橡膠材料，所述低膨脹合金鋼為4J32或4J40。
[0016]在上述高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩中，連接件與外罩之間的連接方式為膠接、鉚接或銷釘連接，連接件與內(nèi)罩之間的連接方式為螺接或鉚接。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0018](I)、本發(fā)明對(duì)飛行器用透波罩結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，根據(jù)梯度隔熱原理，
[0019](2)、本發(fā)明對(duì)透波罩材料進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，即在外層區(qū)域采用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，熱導(dǎo)率低的石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料或石英陶瓷材料作為外層透波罩，在保持氣動(dòng)外形的同時(shí)，阻隔部分熱量傳向罩體內(nèi)部，而在內(nèi)部區(qū)域采用耐高溫樹脂基復(fù)合材料，如聚酰亞胺樹脂或雙馬樹脂復(fù)合材料制成內(nèi)罩，防止外罩內(nèi)壁直接向內(nèi)部電子元器件輻射同時(shí)也阻隔高溫的內(nèi)腔空氣向電子元器件換熱，從而使內(nèi)罩內(nèi)部保證具備適合元器件工作的溫度環(huán)境;
[0020](3)、本發(fā)明在透波罩的內(nèi)、外罩設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮電厚度的匹配性，內(nèi)罩采用球冠+圓柱的組合結(jié)構(gòu)，并優(yōu)選半球體+圓柱的組合結(jié)構(gòu)，顯著降低了電磁波穿過天線罩時(shí)的損耗，提高了透波罩的透波率；
[0021](4)、本發(fā)明采用與內(nèi)、外罩結(jié)構(gòu)匹配的環(huán)形連接件，并采用膠接、銷釘?shù)确绞竭B接，通過韌性結(jié)構(gòu)釋放熱應(yīng)力；
[0022](5)、本發(fā)明對(duì)外罩內(nèi)表面形狀進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)內(nèi)、外罩與連接環(huán)的裝配位置關(guān)系進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大降低了裝配難度，顯著提高了整體連接可靠性；
[0023]￠)、經(jīng)過仿真分析及試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明雙層結(jié)構(gòu)組合式透波罩在全程飛行過程中有效保證了其內(nèi)腔的環(huán)境溫度，仿真試驗(yàn)結(jié)果表明在嚴(yán)酷的氣動(dòng)加熱條件下其內(nèi)部元器件溫升不超過10°C ο并且透波罩結(jié)構(gòu)牢固可靠，各組成部分間具備良好的熱匹配性；通過地面測(cè)試表明優(yōu)化設(shè)計(jì)后的透波罩在掃描角范圍內(nèi)具備較高的透波率，各項(xiàng)電性能指標(biāo)均能達(dá)到單層透波罩所能達(dá)到的水平。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明組合式透波罩隔熱原理圖；
[0025]圖2為本發(fā)明組合式透波罩結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明組合式透波罩局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0028]如圖2所示為本發(fā)明組合式透波罩結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知本發(fā)明高速飛行器功能分區(qū)組合式透波罩具體包括外罩1、內(nèi)罩2和連接件3，其中外罩I與內(nèi)罩2均為一端開口的半封閉結(jié)構(gòu)，其中外罩I為圓錐體結(jié)構(gòu)，內(nèi)罩2為球冠與圓柱的組合結(jié)構(gòu)，優(yōu)選半球體與圓柱體端面相接的組合結(jié)構(gòu)，且半球體與圓柱體的半徑相等。內(nèi)罩2位于外罩I內(nèi)部，且內(nèi)罩2與外罩I之間通過連接件3連接固定，連接件3為環(huán)形連接件，環(huán)形連接件的內(nèi)表面與內(nèi)罩2的外表面連接，環(huán)形連接件的外表面與外罩I的內(nèi)表面連接，內(nèi)罩2內(nèi)部容納飛行器導(dǎo)航電子元器件，飛行器導(dǎo)航電子元器件的中心與內(nèi)罩2中球冠的球心重合。飛行器導(dǎo)航電子元器件與飛行器主體結(jié)構(gòu)連接，飛行器主體結(jié)構(gòu)直接與連接件3連接固定。
[0029]本發(fā)明中外罩I的外表面圍成的區(qū)域?yàn)閳A錐體結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面圍成的區(qū)域?yàn)閳A錐與圓臺(tái)的組合結(jié)構(gòu)，環(huán)形連接件3位于圓臺(tái)區(qū)域，并與內(nèi)罩2和外罩I連接固定，外罩I內(nèi)表面圓臺(tái)區(qū)域的半錐角為5?10°，如圖3所示為本發(fā)明組合式透波罩局部放大圖。環(huán)形連接件3與外罩I之間的連接方式可以采用膠接、鉚接或銷釘連接，與內(nèi)罩2之間的連接方式可以采用螺接或鉚接等。
[0030]外罩I的開口端面與內(nèi)罩2的開口端面之間的距離為5?10mm，且內(nèi)罩2的開口端面更靠近罩體小端。
[0031 ] 內(nèi)罩2為等壁厚結(jié)構(gòu)，壁厚為2?1mm ;外罩I為變厚度結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體要求設(shè)計(jì)。
[0032]本發(fā)明外罩I為石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料或石英陶瓷材料；內(nèi)罩2為耐高溫樹脂基復(fù)合材料，具體為聚酰亞胺樹脂材料或雙馬樹脂復(fù)合材料。連接件3為低膨脹合金鋼或