一种大尺寸固面天线反射面高精度成型制备方法与流程

本发明涉及一种大尺寸固面天线反射面高精度成型制备方法，属于高精高稳天线反射面研制领域。

背景技术：

着太空信息技术的快速发展，控制和利用空间成为世界军事强国谋求的重要目标之一。在信息技术的发展和相关产业需求的推动下，星载天线的波束指向朝着更灵活、分辨率更高、场景覆盖面更大的方向发展。这就使得尺寸较小的天线无法满足实际工作的需求，更大尺寸、更高精度的天线对于清晰地掌握地表信息和宏观把握地面运动目标信息来说具有特殊意义，因此研究大型星载高精度高稳定性的天线技术也成为对地观测领域未来发展的趋势性需求。

大尺寸、高精度、高稳定性天线的研制成型关键在于反射面成型精度度控制难度大，尤其口径增大，型面精度越来越高，针对碳纤维蜂窝夹层结构类固面天线反射面成型精度提高难度越来越大。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统天线反射面成型精度控制难度较大的问题，提出了一种大尺寸固面天线反射面高精度成型制备方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种大尺寸固面天线反射面高精度成型制备方法，步骤如下：

(1)根据待制备的天线反射面材料的热膨胀系数，选取对应的模具材料；

(2)根据步骤(1)所选模具材料计算模具型面精度指标；

(3)利用步骤(1)所选模具材料、步骤(2)所得模具型面精度指标设计并加工成型模具；

(4)根据所得成型模具设计并加工铺层角度定位工装；

(5)确定待制备的天线反射面材料的口径要求及型面精度要求，获取正六边形蜂窝块边长尺寸参数；

(6)加工等高的蜂窝芯块，并于成型模具上进行蜂窝芯块拼接；

(7)对拼接完成的蜂窝芯块进行固化、封装、抽真空、加热处理，获取加热预成型的蜂窝芯；

(8)通过铺层角度定位工装定位铺层角度，并进行蜂窝芯外面板铺层；

(9)通过热压罐固化成型方法进行外面板固化；

(10)通过铺层角度定位工装定位铺层角度，并进行蜂窝芯内面板铺层；

(11)通过热压罐固化成型方法进行内面板固化；

(12)制备指定数量的工艺预埋件；

(13)将蜂窝芯、工艺预埋件、外面板、内面板进行蜂窝夹层结构复合装配；

(14)通过结构胶对复合装配后型蜂窝芯反射面封装及固化成型；

(15)于工艺预埋件中拧入螺丝进行天线反射面材料脱模处理；

(16)对脱模后天线反射面材料进行高温去应力试验，并检测天线反射面材料的型面精度，若型面精度要求达标，则完成制备，否则返回步骤(6)重新进行蜂窝芯块拼接直至型面精度要求达标。

所述蜂窝芯块通过结构胶进行拼接。

所述工艺预埋件数量不少于8件。

所述天线反射器材料为碳纤维蜂窝夹层结构的固面反射器，外形尺寸为投影直径大于1m的固面反射器，夹层结构厚度不小于12mm。

所述天线反射器材料型面精度rms优于0.08mm，rms为均方根误差。

所述天线反射器材料于热真空实验、力学实验后型面精度变化值小于0.05mmr.m.s。

所述天线反射器材料的反射面为蜂窝芯夹层结构裸面。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明提供的一种大尺寸固面天线反射面高精度成型制备方法，通过模具型面精度计算公式进行模具型面设计。指标合理可实施，避免过高精度带来的人力、财力损耗，同时可实现反射面高精度指标要求；同时利用设计角度定位工装，保证内外面板铺层角度对称，减少复材内应力对型面影响，有效提高成型精度；

(2)本发明采用进行反射面热时效处理，提前开展应力释放，减少成型内应力对产品最终型面精度影响；有效提高了反射器组件型面精度，有利于大尺寸高精高温反射器的研制发展，加工方法操作简单，参数可控，易于实现。

附图说明

图1为发明提供的高精度反射器反射面构型示意图；

图2为发明提供的蜂窝芯拼接示意图；

具体实施方式

一种大尺寸固面天线反射面高精度成型制备方法，通过采用一系列的工艺控制措施实现大尺寸高精度反射面的高精度成型，以满足型面精度要求，具体制备流程如下：

(1)根据待制备的天线反射面材料的热膨胀系数，选取对应的模具材料；

(2)根据步骤(1)所选模具材料计算模具型面精度指标；

(3)利用步骤(1)所选模具材料、步骤(2)所得模具型面精度指标设计并加工成型模具；

(4)根据所得成型模具设计并加工铺层角度定位工装；

(5)确定待制备的天线反射面材料的口径要求及型面精度要求，获取正六边形蜂窝块边长尺寸参数；

(6)加工等高的蜂窝芯块，并于成型模具上进行蜂窝芯块拼接；

(7)对拼接完成的蜂窝芯块进行固化、封装、抽真空、加热处理，获取加热预成型的蜂窝芯；

(8)通过铺层角度定位工装定位铺层角度，并进行蜂窝芯外面板铺层；

(9)通过热压罐固化成型方法进行外面板固化；

(10)通过铺层角度定位工装定位铺层角度，并进行蜂窝芯内面板铺层；

(11)通过热压罐固化成型方法进行内面板固化；

(12)制备指定数量的工艺预埋件；

(13)将蜂窝芯、工艺预埋件、外面板、内面板进行蜂窝夹层结构复合装配；

(14)通过结构胶对复合装配后型蜂窝芯反射面封装及固化成型；

(15)于工艺预埋件中拧入螺丝进行天线反射面材料脱模处理；

(16)对脱模后天线反射面材料进行高温去应力试验，并检测天线反射面材料的型面精度，若型面精度要求达标，则完成制备，否则返回步骤(6)重新进行蜂窝芯块拼接直至型面精度要求达标。

其中，蜂窝芯块通过结构胶进行拼接，工艺预埋件数量不少于8件，天线反射器材料为碳纤维蜂窝夹层结构的固面反射器，外形尺寸为投影直径大于1m的固面反射器，夹层结构厚度不小于12mm，天线反射器材料型面精度rms优于0.08mm，rms为均方根误差。

天线反射器材料于热真空实验、力学实验后型面精度变化值小于0.05mm。

天线反射器材料的反射面为蜂窝芯夹层结构裸面。

下面结合具体实施例进行进一步说明：

在本实施例中，提出了大尺寸固面天线反射面高精度成型制备方法，用用于星载碳纤维蜂窝夹层结构天线反射器，反射器型面精度均方根误差要求优于0.08mm的反射面成型过程。

在制备成型过程中，首先采用与碳纤维热膨胀系数接近的金属加工成型模具，其次采用天线反射面面型作为成型模具型面，模具型面精度按照型面精度d进行计算，计算模具型面精度，公式为：d模＝d×(al碳/al碳模)×(t固-t室)/2t固。然后对模具进行一轮纤维复合材料固化加热过程，实现模具的热稳定处理。然后设计纤维角度定位工装，控制铺层角度精度。蜂窝芯在成型模上采用六边形的蜂窝块由中心向四周的拼接方式完成蜂窝芯的拼接，采用结构胶实现蜂窝芯拼接。然后将拼接后的蜂窝芯放置与成型模上，加热、加压完成蜂窝芯的预成型。采用纤维角度定位工装完成外面板铺层。采用纤维角度定位工装完成内面板铺层，内面板不脱模。设计工艺埋件，然后进行反射面蜂窝夹层结构成型，成型过程周围工艺区预埋均布的不小于8处工艺预埋件。最后通过工艺预埋件完成反射面脱模。脱模后采用常压的高低温热时效处理，最后进行反射面型面检测，完成高精度反射面成型研制。

具体流程如下：

步骤1：根据待制备的天线反射面复合材料热膨胀系数，选用模具材料；

步骤2：根据公式为：d模＝d×(al碳/al碳模)×(t固-t室)/2t固模具型面精度指标要求；

其中，d模为模具的设计型面精度指标要求，一般模具加工型面精度应不大于它；

d：反射面设计型面精度指标值；

al碳：碳纤维复合材料的热膨胀系数；

al碳模：模具材料的热膨胀系数；

t固:反射面成型最高温度；

t室：现场环境温度。

步骤3：根据步骤1和步骤2，设计成型模具；

步骤4：依据步骤3设计的成型模具，加工成型模具；

步骤5：设计铺层角度定位工装；

步骤6：加工角度定位工装；

步骤7：根据反射面口径大小及型面精度要求，确定正六边形蜂窝块边长尺寸；

步骤8：依据步骤7确定尺寸，加工等高的蜂窝芯块；

步骤9：使用步骤8蜂窝块在步骤4加工的成型模具上进行蜂窝芯拼接，使用结构胶拼接；

步骤10：依据结构胶固化温度，将步骤9拼接的蜂窝封装，抽真空，加热，完成蜂窝芯的加热预成型；

步骤11：使用步骤6加工的角度定位工装定位铺层角度，完成外面板铺层；

步骤12：依据面板材料固化温度，使用热压罐固化成型方式完成外面板固化；

步骤13：使用步骤6加工的角度定位工装定位铺层角度，在成型工装上完成内面板铺层；

步骤14：依据面板材料固化温度，使用热压罐固化成型方式完成内面板固化，内面板不脱模；

步骤15：加工至少8件工艺预埋件；

步骤16：将蜂窝芯、工艺预埋件、外面板与内面板进行蜂窝夹层结构复合装配；

步骤17：依据结构胶固化制度，封装反射面进行固化成型；

步骤18：通过工艺预埋件拧入螺钉，完成反射面脱模；

步骤19：反射面进行高低温去应力试验；

步骤20：反射面型面精度检测。

在制备如图1所示的口径1.2m，热真空试验后型面精度要求不大于0.05mmr.m.s的高精度反射器时，首先，采用殷钢模具，模具型面精度要求rms[0.006mm。然后采用边长120mm的蜂窝块完成蜂窝芯拼接，预成型；在成型模上完成蜂窝夹层结构复合成型，采用24处工艺预埋件。最终反射面成型型面精度0.027mmr.m.s，组件型面精度0.04mmr.m.s，满足要求。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。