一種高精度碳纖維副反射面成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工作在Ka頻段及以上頻段反射面板領(lǐng)域，特別涉及一種高精度碳纖維副反射面成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信、測控、射電天文技術(shù)的迅速發(fā)展，工作頻段越來越高，大中型天線的需求越來越廣泛，不僅對天線主反射面的精度提出了更高的要求，作為雙反射面天線重要組成部分之一的天線副反射面也迎來了更大的挑戰(zhàn)。
[0003]迄今國內(nèi)外對高精度的定義仍是天線輪廓度均方差(r.m.s.) ^ A/100，cm波天線輪廓度均方差要求為KT1量級，mm波天線均方差應(yīng)為10_2量級。而天線副反射面的精度比天線主反射面精度要求更高，一般為主反射面均方差(r.m.s.)的1/3，國內(nèi)外都在根據(jù)用途需要向高精度、超高精度發(fā)展。
[0004]高精度副反射面?zhèn)鹘y(tǒng)加工方法都是通過數(shù)控加工鑄鋁或鋁棒等得到，精度一般都能到0.1mm(r.m.s.)以內(nèi)；也有報(bào)道，增強(qiáng)副反射面的剛性后，可以加工到0.05mmCr.m.s.)，但要經(jīng)過多次退火和重新找正基準(zhǔn)數(shù)控加工。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中主要存在以下不足:
[0006]1、傳統(tǒng)數(shù)控加工工藝要想得到高精度副反射面必須要增加副面的剛性，勢必會增加副反射面重量，同時還要增強(qiáng)支撐副反射面結(jié)構(gòu)，對于機(jī)載、星載等重量要求苛刻的產(chǎn)品無法滿足需求；
[0007]2、用金屬加工得到的副反射面在沿海、船舶等潮濕環(huán)境下應(yīng)用時需加大對產(chǎn)品的防護(hù)，以保證使用壽命；
[0008]3、在極地等環(huán)境溫差很大的地區(qū)應(yīng)用時，金屬副反射面保精度能力比較差，由于金屬熱膨脹系數(shù)大，隨環(huán)境溫差變化會發(fā)生形變，導(dǎo)致精度不穩(wěn)定，甚至發(fā)生永久性的變形而導(dǎo)致功能喪失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于避免上述【背景技術(shù)】中的不足之處而提供一種高精度碳纖維副反射面成型方法，以制作出具有重量輕、精度高、剛度大特點(diǎn)，且特別適用于大中型天線的副反射面。
[0010]本發(fā)明包括步驟:
[0011]提供了一種高精度碳纖維副反射面成型方法，其包括以下步驟:
[0012]S1.建立前蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型、中蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型、后蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型；
[0013]S2.根據(jù)曲面數(shù)學(xué)模型制作模具；
[0014]S3.制備蒙皮:
[0015]①制作金屬反射層:采用金屬轉(zhuǎn)移法在模具上涂覆脫模劑并噴涂金屬反射層；
[0016]②制備前蒙皮:根據(jù)前蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型確定前蒙皮的展開料尺寸，依據(jù)該尺寸切割出多塊待用的碳纖維料，依據(jù)準(zhǔn)各向同性鋪層原則將多層碳纖維料鋪覆在金屬反射層上，將碳纖維及金屬反射層轉(zhuǎn)移至模具上進(jìn)行共固化處理以制成前蒙皮；
[0017]③制備中蒙皮:根據(jù)中蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型確定中蒙皮的展開料尺寸，依據(jù)該尺寸切割出多塊待用的碳纖維料，依據(jù)準(zhǔn)各向同性鋪層原則將多層碳纖維料鋪覆在模具上并進(jìn)行固化處理以制成中蒙皮；
[0018]④制備后蒙皮:根據(jù)后蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型確定后蒙皮的展開料尺寸，依據(jù)該尺寸切割出多塊待用的碳纖維料，依據(jù)準(zhǔn)各向同性鋪層原則將多層碳纖維料鋪覆在模具上并進(jìn)行固化處理以制成后蒙皮；
[0019]S4.制備副反射面:將前蒙皮、中蒙皮、后蒙皮調(diào)整至外緣齊平相疊鋪設(shè)于模具上，在前蒙皮與中蒙皮之間插設(shè)上夾芯，在中蒙皮與后蒙皮之間插設(shè)下夾芯，將各個分離組件進(jìn)行粘接固化，以制成副反射面；
[0020]S5.制備高精度副反射面:在所述的副反射面的凹腔內(nèi)填充泡沫并固化，將泡沫修平后封接碳纖維封板，以制成高精度副反射面。
[0021]進(jìn)一步的，所述步驟SI的具體過程為，建立前蒙皮數(shù)學(xué)模型，將前蒙皮數(shù)學(xué)模型進(jìn)行法向平移以得到中蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型，將中蒙皮模具曲面數(shù)學(xué)模型進(jìn)行法向平移以得到的后蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型。
[0022]進(jìn)一步的，所述的法向平移的距離與夾芯厚度相等。
[0023]進(jìn)一步的，所述的步驟S2的具體過程為，根據(jù)前蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型以制作前蒙皮模具，根據(jù)中蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型以制作具有中蒙皮曲面的中蒙皮模具，根據(jù)后蒙皮曲面曲面數(shù)學(xué)模型制作具有后蒙皮曲面的后蒙皮模具。
[0024]進(jìn)一步的，所述的固化為使用熱壓罐或烘箱進(jìn)行粘接固化。
[0025]進(jìn)一步的，在所述的模具的上開有至少一個貫穿的吸附孔，可連同真空泵將蒙皮吸附。
[0026]進(jìn)一步的，在步驟S5中還包括，在填充泡沫上開有至少一個以中蒙皮的上表面為底的垂直通道，每個垂直通道內(nèi)插設(shè)有與中蒙皮上表面相膠粘的接口埋件。
[0027]進(jìn)一步的，所述的下夾芯和上夾芯的材質(zhì)可以為鋁蜂窩、芳綸紙蜂窩、輕木、泡沫。
[0028]進(jìn)一步的，所述的金屬化反射層的材質(zhì)可以為鋅、鋁、或銅，厚度在80-200 μ mo
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0030]本發(fā)明采用了碳纖維復(fù)合材料作為蒙皮，采用雙層夾芯，并通過膠粘劑將各分離組件膠粘為一體，為成型高精度副反射面提供了剛度支撐，而重量比傳統(tǒng)金屬要輕很多，碳纖維復(fù)合材料蒙皮密度只是鋁合金的56%，夾芯的密度僅為鋁合金1.5% -3%，本發(fā)明制造而成副反射面精度高、重量輕、剛度高、抗疲勞輕度好，既滿足自身功能需求，又減輕了支撐副反射面結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)；
[0031]本發(fā)明采用碳纖維復(fù)合材料做為蒙皮，其具有耐酸、耐鹽霧、耐海水等優(yōu)點(diǎn)，所得到的高精度副反射面適合應(yīng)用在沿海、艦載等潮濕環(huán)境；
[0032]本發(fā)明采用泡沫填充腔體，并用碳纖維封板密封，形成防水結(jié)構(gòu)，并且提高了副反射面剛性。
[0033]本發(fā)明采用碳纖維復(fù)合材料，其熱膨脹系數(shù)低，所得到的高精度副反射面熱穩(wěn)定性好，比金屬副反射面保精度能力強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)性，可應(yīng)用在極地等環(huán)境溫差很大的地區(qū)；
[0034]本發(fā)明采用轉(zhuǎn)移法得到金屬反射面，可得到與金屬一樣的反射效率，不會受碳纖維復(fù)合材料電阻大的影響。
[0035]本發(fā)明與傳統(tǒng)金屬工藝相比，操作難度低，普通鋪覆工即可完成，而傳統(tǒng)數(shù)控加工需要高級技工才能完成，成本也與金屬的相當(dāng)，材料易得，環(huán)境易于實(shí)現(xiàn)，具有很高的工程應(yīng)用價值，以及良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為副反射面爆炸圖；
[0038]圖3為本發(fā)明前、中、后蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型的建立位置示意圖；
[0039]圖4為圖3中R處放大圖；
[0040]附圖中:前蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型一a、中蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型一b、后蒙皮曲面數(shù)學(xué)模型一C、金屬反射層一 1-1、前蒙皮碳纖維鋪覆層一 1-2、中蒙皮2、后蒙皮一3、上夾芯一4-2、下夾芯4-1、夾芯厚度一 d ；
【具體實(shí)施方式】
[0041]如圖1所示，本發(fā)明包括依次相疊鋪設(shè)的前蒙皮1、中蒙皮2、后蒙皮3，所述的前蒙皮I包括復(fù)合在一起的金屬反射層1-1和前蒙皮碳纖維鋪覆層1-2，所述的前蒙皮碳纖維鋪覆層1-2鋪覆在金屬反射層1-1的上表面，所述的前蒙皮碳纖維鋪覆層1-2、中蒙皮2和后蒙皮3都由碳纖維料構(gòu)成，在前蒙皮I和中蒙皮2之間夾設(shè)有下夾芯4-1，在中蒙皮2和上蒙皮3之間夾設(shè)有上夾芯4-2，所述的前蒙皮1、下夾芯4-1、中蒙皮2、上夾芯4-2、后蒙皮3相復(fù)合固化成一體結(jié)構(gòu)，其一體結(jié)構(gòu)成具有凹腔的圓盤形，在后蒙皮3的凹腔內(nèi)填充有泡沫，泡沫的外形與后蒙皮3的凹口形狀相配合，泡沫的擴(kuò)口面與后蒙皮3的