[发明专利]一种混杂纤维天线罩结构

说明书

本发明属于天线罩技术领域，特别涉及一种能够消除固化变形的混杂纤维天线罩结构。天线罩为单向纤维结构，其特征为：将天线罩的非电性能工作区设置为混杂纤维铺层结构形式，混杂纤维天线罩结构的线膨胀系数小于单一单向玻璃纤维天线罩结构线膨胀系数的二分之一。本技术方案在天线罩非电性能工作区设置单向玻璃纤维层和单向碳纤维层的混杂铺层，这种单向碳纤维层在沿纤维方向具有负线膨胀系数，在垂直于纤维方向具有正线膨胀系数，降低了天线罩整体结构的线膨胀系数，使固化变形最小。

技术领域

本发明属于天线罩技术领域，特别涉及一种能够消除固化变形的混杂纤维天线罩结构。

背景技术

层压板的铺层设计通常按照以下原则进行：①按刚度设计；②按强度设计；③按稳定性设计。以上几种设计方法考虑的均是结构强度方面要求，没有考虑工艺条件要求，对于复杂曲面结构，由于纤维和基体树脂线膨胀系数之间的差异较大，即使采用对称铺层，高温固化后也不可避免地产生回弹变形。在这种情况下，若进行强迫装配，必然会引起装配应力、密封不好等问题，影响复合材料结构的使用寿命，严重的甚至使复合材料构件报废。例如：某型天线罩上使用的单向玻璃纤维复合材料在0°方向(纤维方向)和90°方向(垂直于纤维方向)的线膨胀系数相差10倍，在已有的结构形式下(厚度不可调)，通过调整铺层角度和铺层顺序已经无法有效改善固化变形情况。

发明内容

本发明的目的：提供一种能够有效消除固化变形的混杂纤维天线罩结构。

本发明的技术方案：一种混杂纤维天线罩结构，天线罩为单向纤维结构，其特征为：将天线罩的非电性能工作区设置为混杂纤维铺层结构形式，混杂纤维天线罩结构的线膨胀系数小于单一单向玻璃纤维天线罩结构线膨胀系数的二分之一。

优选地，所述的混杂纤维铺层为单向玻璃纤维层和单向碳纤维层的混杂铺层。

优选地，所述的单向碳纤维层沿纤维方向的线膨胀系数为负，垂直于纤维方向的线膨胀系数为正。

优选地，通过树脂将单向玻璃纤维层和单向碳纤维层进行层间混杂固化成型。

本发明的有益效果：本技术方案在天线罩非电性能工作区设置单向玻璃纤维层和单向碳纤维层的混杂铺层，这种单向碳纤维层在沿纤维方向具有负线膨胀系数，在垂直于纤维方向具有正线膨胀系数，降低了天线罩整体结构的线膨胀系数，使固化变形最小。

附图说明

图1为某型单向纤维天线罩结构。

具体实施方式

天线罩的铺层设计通常按照以下原则进行：①按刚度设计；②按强度设计；③按稳定性设计。以上几种设计方法考虑的均是结构强度方面要求，没有考虑工艺条件，对于长细比比较大(稳定性差)的复杂曲面天线罩结构，出于强度和刚度方面考虑，沿长度方向的铺层所占得的比例较大。由于纤维的线膨胀系数不到树脂线膨胀系数的十分之一，导致天线罩结构在沿纤维方向(0°方向)和垂直于纤维方向(90°方向)的线膨胀系数会相差一个数量级，在天线罩结构形式和壁厚不能改变的前提下，即使采用对称铺层、调整铺层角度和铺层顺序，天线罩在0°方向的线膨胀系数也远小于90°方向的线膨胀系数。在相同的固化温度下，0°方向的膨胀量小，90°方向的膨胀量大，固化完成恢复到常温后，天线罩会产生很大的固化变形。在这种情况下，若进行强迫装配，必然会引起装配应力、密封不好等问题，影响复合材料结构的使用寿命，严重的甚至使复合材料构件报废。

本发明针对上述问题，设计一种混杂纤维天线罩结构，在不改变结构形式和厚度的前提下，将天线罩的非电性能区设置为混杂纤维铺层结构形式。混杂铺层选用单向玻璃纤维层和单向碳纤维层的层间混杂形式，选用的单向碳纤维铺层在沿纤维方向(0°方向)具有负线膨胀系数，在垂直于纤维方向(90°方向)具有正线膨胀系数，由于单向碳纤维层沿纤维方向的弹性模量远大于单向玻璃纤维层，这种层间混杂铺层可以降低混杂纤维天线罩结构的线膨胀系数，高温固化后，能够有效地减少天线罩的固化变形。