[发明专利]一种水密隔热天线罩及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水密隔热天线罩及其制备方法，涉及有机复合材料结构成型工艺技术领域。该天线罩由罩体、连接环、水密隔热层构成，罩体采用纤维增强树脂基复合材料，连接环采用低膨胀合金钢材料；罩体与连接环胶接装配后，在连接部位铺设复合材料水密隔热层，既保证了连接部位的密封性，又满足了金属连接环部位的隔热需求。本发明解决了水下发射飞行器天线罩的高可靠工作问题，满足了天线罩在透波、强度、水密、隔热、防锈等综合需求，实现简单。

技术领域

本发明涉及树脂基复合材料结构成型工艺技术领域，具体涉及一种水密隔热天线罩及其制备方法。

背景技术

天线罩一般位于飞行器头部，多为锥形或半球形，是保证内部天线系统正常工作的重要构件，它既要承受飞行中的温度与载荷，又是无线电寻的制导系统的重要组成部分，需要有良好的透波性。对于水下发射的飞行器天线罩而言，除了要满足透波、防隔热及承载等功能外，还必须具有严格的水密要求，需承受数十米以上水压的工作条件。

天线罩材料主要包括无机陶瓷材料和有机复合材料两类。对于陶瓷材料，论文《复合陶瓷天线罩表面防潮性能的研究》(倪必红、肖志红，航天制造技术，2006年2月)指出陶瓷材料罩体吸潮率高达8％～10％，严重影响罩体的介电性能，并且随着自然环境的温度、湿度等变化其介电性能也随之变化，造成罩体的介电性能很不稳定，特别对于水下发射飞行器天线罩，罩体吸潮对性能的影响更大，还可能造成漏水等缺陷，因此需要进行防潮处理，该论文提出的方案是在罩体表面喷涂防潮涂层，但对于陶瓷材料天线罩来说，由于气孔率向，在水中的防潮效果不够理想，且陶瓷材料性脆，在水下工作时受到冲击容易开裂，因此陶瓷材料天线罩难以满足水下发射飞行器天线罩的工作要求。

纤维增强树脂基复合材料具有比强度高、吸湿性小、尺寸稳定性好、介电性能优良、微波透过率高以及制品结构可设计性强等优点，在水下发射飞行器天线罩方面应用优势明显。传统的天线罩一般通过螺钉连接或胶接等方式与连接环进行装配，论文《陶瓷天线罩与连接环胶接工艺研究》(韦其红、李伶、王重海、韦中华、王洪升，陶瓷，2009年)介绍了一种采用胶接工艺对天线罩罩体和连接环进行连接的方法，这种方法可以满足非水下工作飞行器天线罩的工作需求，但对于水下发射飞行器天线罩，连接部位水密能力不足，难以承受高压的水环境条件，可能由于水泄露而导致内部的天线系统受到损害，对飞行器的正常工作带来致命影响。当飞行器水下发射后在空气中飞行过程中，天线罩表面温度急剧升高，位于其底部的金属连接环导热快，从连接环部位传入的热量也会影响内部天线系统的正常工作，因此必须对连接环部位进行可靠的隔热防护。

解决天线罩的水密问题有多种方种，最常用方法是采用橡胶密封垫圈，通过螺钉压紧或螺纹旋紧，如专利CN 101087498 A《圆筒式水密耐压舱体》(李思忍、陈永华、龚德俊、徐永平、姜静波)介绍了一种采用O形圈进行密封的方法，由于无机陶瓷材料和有机复合材料天线罩均无法直接加工螺纹，难以直接使用密封圈进行密封；针对该问题，专利CN102022532 A《复合材料高压容器水密接口》(洪有财、赵涵、朱城海)采用将金属环预埋在复合材料容器壳体上，然后采用密封圈进行密封，这种预埋金属环的方法操作复杂，对于大尺寸的天线罩成型比较困难。专利CN 105415710 A《一种天线罩结构、其成型方法及其模具》(曾照勇、沈艳、陈振中、蒋海峰)介绍了一种罩体与连接环一体化制造的方法，这种方法可以有效解决天线罩的水密问题，但由于天线罩底部端面有8个螺柱，端面部位的密封较为困难。专利CN 1328821 C《一种水下潜艇用天线罩及其制备方法》(李彩球黄再满刘晓惠)介绍了一种分体式天线罩粘接密封的方法，由于其采用了“Z”字形的粘接接口，且分别采用结构胶和密封胶两种胶进行密封，提高了水密性能，但“Z”字形粘接接口对于罩体的成型和加工较为困难，且胶接的可靠性不高。