[发明专利]一种高精度碳纤维副反射面成型方法

说明书

技术领域

本发明属于工作在Ka频段及以上频段反射面板领域，特别涉及一种高精度碳纤维副反射面成型方法。

背景技术

随着通信、测控、射电天文技术的迅速发展，工作频段越来越高，大中型天线的需求越来越广泛，不仅对天线主反射面的精度提出了更高的要求，作为双反射面天线重要组成部分之一的天线副反射面也迎来了更大的挑战。

迄今国内外对高精度的定义仍是天线轮廓度均方差(r.m.s.)≦λ/100，cm波天线轮廓度均方差要求为10^-1量级，mm波天线均方差应为10^-2量级。而天线副反射面的精度比天线主反射面精度要求更高，一般为主反射面均方差(r.m.s.)的1/3，国内外都在根据用途需要向高精度、超高精度发展。

高精度副反射面传统加工方法都是通过数控加工铸铝或铝棒等得到，精度一般都能到0.1mm(r.m.s.)以内；也有报道，增强副反射面的刚性后，可以加工到0.05mm(r.m.s.)，但要经过多次退火和重新找正基准数控加工。

现有技术中主要存在以下不足：

1、传统数控加工工艺要想得到高精度副反射面必须要增加副面的刚性，势必会增加副反射面重量，同时还要增强支撑副反射面结构，对于机载、星载等重量要求苛刻的产品无法满足需求；

2、用金属加工得到的副反射面在沿海、船舶等潮湿环境下应用时需加大对产品的防护，以保证使用寿命；

3、在极地等环境温差很大的地区应用时，金属副反射面保精度能力比较差，由于金属热膨胀系数大，随环境温差变化会发生形变，导致精度不稳定，甚至发生永久性的变形而导致功能丧失。

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高精度碳纤维副反射面成型方法，以制作出具有重量轻、精度高、刚度大特点，且特别适用于大中型天线的副反射面。

本发明包括步骤：

提供了一种高精度碳纤维副反射面成型方法，其包括以下步骤：

S1.建立前蒙皮曲面数学模型、中蒙皮曲面数学模型、后蒙皮曲面数学模型；

S2.根据曲面数学模型制作模具；

S3.制备蒙皮：

①制作金属反射层：采用金属转移法在模具上涂覆脱模剂并喷涂金属反射层；

②制备前蒙皮：根据前蒙皮曲面数学模型确定前蒙皮的展开料尺寸，依据该尺寸切割出多块待用的碳纤维料，依据准各向同性铺层原则将多层碳纤维料铺覆在金属反射层上，将碳纤维及金属反射层转移至模具上进行共固化处理以制成前蒙皮；

③制备中蒙皮：根据中蒙皮曲面数学模型确定中蒙皮的展开料尺寸，依据该尺寸切割出多块待用的碳纤维料，依据准各向同性铺层原则将多层碳纤维料铺覆在模具上并进行固化处理以制成中蒙皮；

④制备后蒙皮：根据后蒙皮曲面数学模型确定后蒙皮的展开料尺寸，依据该尺寸切割出多块待用的碳纤维料，依据准各向同性铺层原则将多层碳纤维料铺覆在模具上并进行固化处理以制成后蒙皮；

S4.制备副反射面：将前蒙皮、中蒙皮、后蒙皮调整至外缘齐平相叠铺设于模具上，在前蒙皮与中蒙皮之间插设上夹芯，在中蒙皮与后蒙皮之间插设下夹芯，将各个分离组件进行粘接固化，以制成副反射面；

S5.制备高精度副反射面：在所述的副反射面的凹腔内填充泡沫并固化，将泡沫修平后封接碳纤维封板，以制成高精度副反射面。

进一步的，所述步骤S1的具体过程为，建立前蒙皮数学模型，将前蒙皮数学模型进行法向平移以得到中蒙皮曲面数学模型，将中蒙皮模具曲面数学模型进行法向平移以得到的后蒙皮曲面数学模型。

进一步的，所述的法向平移的距离与夹芯厚度相等。

进一步的，所述的步骤S2的具体过程为，根据前蒙皮曲面数学模型以制作前蒙皮模具，根据中蒙皮曲面数学模型以制作具有中蒙皮曲面的中蒙皮模具,根据后蒙皮曲面曲面数学模型制作具有后蒙皮曲面的后蒙皮模具。

进一步的，所述的固化为使用热压罐或烘箱进行粘接固化。

进一步的，在所述的模具的上开有至少一个贯穿的吸附孔，可连同真空泵将蒙皮吸附。

进一步的，在步骤S5中还包括，在填充泡沫上开有至少一个以中蒙皮的上表面为底的垂直通道，每个垂直通道内插设有与中蒙皮上表面相胶粘的接口埋件。

进一步的，所述的下夹芯和上夹芯的材质可以为铝蜂窝、芳纶纸蜂窝、轻木、泡沫。

进一步的，所述的金属化反射层的材质可以为锌、铝、或铜，厚度在80-200μm。

本发明与现有技术相比具有如下优点：