[发明专利]芳纶纤维复合材料星载螺旋天线的制造方法

说明书

本发明公开了一种芳纶纤维复合材料星载螺旋天线的制造方法，它涉及航天通信领域中的一种星载螺旋天线的制造技术。本发明采用密度低、介电性能好的Kevlar纤维复合材料及胶膜层、金属网层铺制成反射板、天线罩和支撑体，使天线具有高可靠性及最大限度降低天线重量，天线罩的透射电磁波与反射电磁波部分加工成一个整体，能够同时进行透射电磁波与反射电磁波，满足电气性能要求，采用真空、加温、加压固化成型工艺，制造成芳纶纤维复合材料星载螺旋天线。本发明还具有结构简单，成形工艺简便易操作，弥补了传统的星载玻璃钢与铝合金组合式螺旋天线重量大、介电性能差的不足，减轻重量20％～40％。特别适用于各种星间数传等天线的制造。

技术领域

本发明涉及航天通信领域中的一种芳纶(简称Kevlar)纤维复合材料星载螺旋天线的制造方法，特别适用于各种星间数传等天线的制造。

背景技术

目前，星载螺旋天线主要由玻璃钢与铝合金组成，其重量大、介电性能差、电气性能指标低。Kevlar纤维复合材料具有较高的比强度、比刚度，以及近似为零的线膨胀系数和良好的抗冲击性能、抗疲劳性能、振动阻尼性能、电磁波透过性能、隔热性能等，在飞机、卫星等结构上具有广阔的应用前景。星载螺旋天线与一般螺旋天线的最大不同之处在于它的使用环境，它要经受运载火箭的发射载荷(如加速度、振动、冲击等)和空间环境(如热真空、冷热交变、紫外线辐射、原子氧侵蚀等)。这就需要在结构、材料和工艺等方面保证星载螺旋天线具有高的可靠性。在保证螺旋天线高可靠性的前提下，为了提高卫星的性能，降低火箭的发射成本，对其最迫切的要求就是轻量化。Kevlar纤维复合材料的密度仅为1.4g/cm³左右，比玻璃纤维复合材料(简称玻璃钢)轻25％～30％，比铝合金轻50％左右。在介质材料方面，Kevlar纤维复合材料具有较低的介电常数(ε＝3.0～3.7)和损耗角正切值(tanδ＜0.02)，是传统玻璃钢绝缘支撑体、玻璃钢天线罩的理想替代材料。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种在满足星载螺旋天线电气性能的基础上，最大限度降低了星载螺旋天线的重量，并保障在发射载荷环境与空间环境下具有较高可靠性的Kevlar纤维复合材料星载螺旋天线的制造方法。本发明还具有结构简单，成形工艺简便易操作，弥补了传统的星载玻璃钢与铝合金组合式螺旋天线重量大、介电性能差的不足。

本发明的目的是这样实现的，包括步骤：

①在反射板模具(2)上按照自下而上的顺序依次铺制Kevlar纤维复合材料层、胶膜层和金属网层，形成铺层结构的反射板构件(1)，在所述的Kevlar纤维复合材料层中设置有铝合金预埋件，在铝合金预埋件与Kevlar纤维复合材料层接触面上包覆有胶膜层；所述胶膜层的厚度为0.1mm至0.2mm，铝合金预埋件的厚度为2mm至3mm，金属网层厚度为0.15mm至0.25mm，目数为60目至150目，反射板构件(1)的总铺层厚度为3mm至6mm；

②在天线罩模具(4)上按照由外向内的顺序依次铺制胶膜层、Kevlar纤维复合材料层，形成铺层结构的透射电磁波天线罩构件，在透射电磁波天线罩构件圆腔上铺制胶膜层、金属网层，形成铺层结构的反射电磁波天线罩构件，由透射电磁波天线罩构件和反射电磁波天线罩构件构成天线罩构件(3)；所述胶膜层的厚度均为0.1mm至0.2mm，金属网层厚度为0.15mm至0.25mm，目数为60目至150目，透射电磁波天线罩构件总铺层厚度为0.3mm至0.8mm，反射电磁波天线罩构件总铺层厚度为1mm至2.5mm；

③在支撑体模具6上铺制Kevlar纤维复合材料层形成铺层结构的支撑体构件5，支撑体构件5的铺层厚度为2mm至6mm；

④将反射板构件1、天线罩构件3、支撑体构件5分别由里到外依次铺覆有孔隔离膜、脱模布、透气毡后，分别套装在真空袋内进行密封，真空袋密封后放入真空热压罐内进行抽真空，加温、加压固化成型为反射板构件1、天线罩构件3、支撑体构件5；