用于浮空器的囊体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空航天设备浮空器领域，尤其涉及用于浮空器的囊体装置。
【背景技术】
[0002]随着航空航天、导航制导等领域的科技水平的高速发展，对电子系统的体积、重量、性能的要求越来越高。由于雷达、导航设备等各种复杂电子设备的使用，现代飞行器采用了大量天线系统。
[0003]对于浮空气球、飞艇等浮空器而言，其用于通信的天线通常设置于浮空器的吊舱内。然而，对于浮空器而言，其载荷空间和载荷重量都是非常有限的，天线的设置无疑增加了其载荷设置难度；尤其对于平流层浮空器，需要在平流层长期停留，过重的载荷也会影响其在平流层停留时间。
[0004]因此，本领域亟需一种改进的用于浮空器的囊体装置。
【实用新型内容】
[0005]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0006]为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种用于浮空器的囊体装置。
[0007]根据本实用新型的一方面，提供了一种用于浮空器的囊体装置，包括:
[0008]囊体；以及
[0009]天线单元，该天线单元包括:
[0010]超材料结构，该超材料结构与该囊体形成一体；
[0011]反射结构，该反射结构与该囊体形成一体，其中该超材料结构位于该反射结构的外侧；以及
[0012]馈源，该馈源设置在浮空器外部并朝该超材料结构定向。
[0013]在一实例中，该反射结构包括形成在该囊体内的金属膜，该超材料结构包括形成在该囊体内或囊体外表面的至少一层的人造微结构。
[0014]在一实例中，该囊体包括由外至内依次层叠设置的防护层、气密层、载荷承力层，将上述多层相互粘结的黏结层，以及设置于载荷承力层表面的焊接层。
[0015]在一实例中，该人造微结构设置于防护层、气密层或载荷承力层的外侧表面。
[0016]在一实例中，该反射结构设置于该防护层、气密层或载荷承力层的内侧表面。
[0017]在一实例中，该人造微结构由导电材料构成。
[0018]在一实例中，该人造微结构通过蚀刻、电镀、雕刻、蒸镀、溅射、丝印、钻刻、光刻、电子刻或离子刻工艺进行附着。
[0019]在一实例中，该超材料结构包括多层的人造微结构及该多层的人造微结构之间的基板，该多层的人造微结构和基板通过热压工艺层叠在一起。
[0020]在一实例中，该载荷承力层为芳纶纤维、涤纶纤维或PBO。
[0021]在一实例中，该气密层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯或乙烯-乙烯醇共聚物。
[0022]在一实例中，该防护层为聚氟乙烯膜或含氧化锌的热塑性聚氨酯。
[0023]在一实例中，该焊接层的材料为聚酯类、聚醚类或聚氨酯类黏结剂。
[0024]在一实例中，该馈源通过碳纤维馈源支杆或充气式气囊馈源支杆固定在该囊体外部以朝该超材料结构定向。
[0025]根据本实用新型的用于浮空器的囊体装置，天线能够与浮空器、特别是类似浮空气球、气艇等具有可变表面形状的浮空器的蒙皮的完美共形，提供了极佳的空气动力学性能和电磁性能。
【附图说明】
[0026]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0027]图1是示出了常规的超材料平板反射天线的结构图；
[0028]图2是示出了根据本实用新型的一方面的反射式超材料天线的原理图；
[0029]图3是示出了根据本实用新型的一方面的具有图2的反射式超材料天线的囊体装置的结构图。
[0030]图4图3中的囊体装置的多层结构的示意图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型的保护范围进行任何限制。
[0032]超材料由介质基板和设置在基板上的人造微结构组成，可以提供各种普通材料不具有的特性。人造微结构在大小1/5到1/10个波长的尺度下，对外加电场和磁场具有电响应和磁响应，从而表现出等效介电常数和等效磁导率。而且，人造微结构的等效介电常数和等效磁导率可通过设计人造微结构的几何尺寸参数来人为地控制。例如，通过设计每个导电微结构的图案和/或尺寸并将导电微结构按一定规律排布，使得材料整体的电磁参数呈一定规律排布。规律排布的电磁参数使得超材料对电磁波具有宏观上的响应，例如，汇聚电磁波、发散电磁波、吸收电磁波等。从而，可以根据需要设计出具有期望辐射特性的超材料天线。实践中，一般根据天线的空间辐射特性，计算出超材料天线上每个位置处所需要的电磁参数，进而通过仿真软件反向计算出该处导电微结构的几何参数。
[0033]图1示出了一种常规的超材料平板反射天线100的结构图。如图1所示，该超材料平板反射特性100主要包括超材料天线面、金属反射面以及馈源三部分。馈源作为天线的能量源，用作天线的初级辐射器，向超材料天线面提供电磁波照射。常规的，馈源120可由馈源喇叭、移相器、圆矩变换器等组成。电磁波穿过超材料天线面之后，经金属反射面反射，在透过超材料天线面发射出去实现电磁波的汇聚。
[0034]超材料天线面包括基板和位于基板的微结构。如超材料技术领域的人员所知的，这里的微结构可以是一系列的导电几何结构，这些导电几何结构的大小在1/5到1/10个波长的尺度。根据超材料结构所需要呈现的电磁特性，来设计这些导电几何结构的形状并使其按特定规律排布。
[0035]通过计算指定位置处的初级馈源空间辐射特性，可以获得超材料天线面在馈源入射时各位置处的电磁波相对相位分布Ph1-1nfti, Zi)，坐标(Xi, Zi)代表超材料天线面上任意一点位置的坐标，其中超材料结构110所在平面为X-Z平面。根据反射后所需要的电磁波传播方向，可以计算出超材料天线面各位置处出射时的电磁波相对相位分布Ph1-out (Xi, Zi) ο由此可计算出超材料天线面上每一位置处的相位差Delta-Phi (Xi, Zi)=Ph1-out (Xi, Zi) 一 Ph1-1nfti, Zi)。根据该相位差，可以计算出超材料天线面上每一位置处所需的电磁参数。进而通过CST Microwave Stud1等计算软件可以反向计算出在各位置处的微结构。此为超材料天线设计的一般性步骤，在此不再赘述。
[0036]平面的设计能够有效地解决抛物面天线无法共形、折叠的问题。但平面形态无法在具备弧形表面的气球、飞艇等设备中取得共形效果，需要额外设计搭载平台，不利于一体化设计。
[0037]图2是示出了根据本实用新型的一方面的发射式超材料天线200的原理图。如图2所示，该反射式超材料天线200可包括超材料结构210、反射结构220、以及馈源230。浮空器的外表面通常呈曲面而非平面，例如气球、飞艇等简易浮空器的外表面往往呈弧形。为了能够与这些浮空器的表面共形，超材料结构210和反射结构220也被设计成非平面，例如图2所示的曲面形状。
[0038]与平面设计不同，为达到相同的平面波出射效果，这种曲面天线需要在超材料结构210面上任意位置处计算前后光程差值和相位差。以图中考察点A为例，电磁波由馈源230经超材料结构210面考察点A达到参考面过程中经历的总路程为L(X，Z)=L-1n(X, Y, Z)+L-out (X, Y, Z)，该数值在超材料结构210曲面上每一点处各不相同，即相位延迟不同。为了电磁波汇聚为平面波，需要考虑该相位延迟。因此，在超材料结构210曲面上取以固定点作为参考，其余每一处具有不同相位延迟能力，使得