一种舰载雷达天线罩及其制造方法技术

一种舰载雷达天线罩及其制造方法，涉及一种雷达天线罩及其制造方法。为了解决传统工艺成型的拼装结构天线罩重量重，高、宽频段透波性能差的问题。本发明专利技术的制造方法首先在成型模具上涂脂基玻璃鳞片复合材料层作为成型外表面耐老化层；在已固化的树脂基玻璃鳞片复合材料层表面铺放第一层石英纤维方格布，然后沿与其接缝±45°、90°铺放第二层至第四层石英纤维方格布；然后铺放外蒙皮加强过渡层、泡沫芯层、蒙皮加强过渡层、内蒙皮层和辅助材料层，辅材层包括：脱模布、隔离膜、导流网、树脂快速流道、第一层真空袋膜、导气毡、第二层真空袋膜；采用VRIP真空树脂导入工艺整体、一次成型。本发明专利技术用于雷达天线罩的制造。

A radome for shipborne radar and its manufacturing method

The invention relates to a radome for ship borne radar and a manufacturing method thereof, relating to a radar radome and a manufacturing method thereof. In order to solve the problem of heavy weight and poor wave transmission performance in high and wide band of the traditional assembled structure radome. The manufacturing method of the invention firstly coats the resin-based glass flake composite material layer on the forming die as the aging-resistant layer on the forming outer surface, and then lays the first layer of quartz fiber grid cloth on the surface of the cured resin-based glass flake composite material layer, and then lays the second layer to the fourth layer of quartz fiber grid cloth along the joint with the (+45 Degree, 90 Degree). Then lay the outer skin reinforcement transition layer, foam core layer, skin reinforcement transition layer, inner skin layer and auxiliary material layer, the auxiliary material layer includes: demoulding cloth, isolation film, diversion net, resin fast runner, the first layer of vacuum bag film, air conduction felt, the second layer of vacuum bag film; use VRIP vacuum resin introduction process as a whole, once. Forming. The invention is used for the manufacture of radar radome.

【技术实现步骤摘要】
一种舰载雷达天线罩及其制造方法
本专利技术涉及一种雷达天线罩的制造方法。
技术介绍
天线罩又称电磁窗，是安装在雷达天线外面的保护罩，其主要用途是在不影响雷达天线发射或接受电磁波的条件下，防止恶劣环境对雷达天线正常工作状态的影响和干扰，确保雷达天线在各种工况下全天候正常运行，提高雷达天线可用度、使用寿命和可靠性，综合效益十分明显。近几年，随着中国海军建设的快速发展，舰载雷达天线升级换代，大型水面舰艇用雷达天线罩的需求越来越大。而相对于地面用雷达天线罩，舰载雷达天线罩提出了一系列特殊要求，要求具有整流、承载、透波和环境适应性等多种功能。电性能指标不仅工作频段要求高，达到Ka高频段，而且频段带宽较大，要求多个频段工作，从下行L频段至上行Ka频段都有透波要求；结构上要求风速65m/s(18级飓风)罩体不破坏；罩体要具备疏水特性以及防盐雾、霉菌和湿热的环境适应性要求。现有的直径在3米左右舰载雷达天线罩，由于罩体结构尺寸较大，多为拼装结构(见图1)，使结构重量相对较重，各单元零件的接口不仅防水性能较差，同时受拼接边材质和连接螺栓的影响，对电性能影响较大；长期使用的罩体外部积尘胶多，罩体外表面不具备疏水功能自洁能力差，内表面常生有霉菌。现有天线罩绝大多数采用传统手糊成型工艺生产，该工艺制造的产品受工人手工涂胶不均匀的影响，使得产品壁厚不均匀，造成高、宽频段透波率差，同时产品的层间粘接缺陷较多，受海上长期的湿热影响，天线罩经常发生层间分层继而出现表面鼓包的现象，对整罩性能和表观影响较大，随着热胀冷缩，鼓包分层的面积不断扩大，最终对罩体结构形成致命缺陷。采用传统成型工艺制造的该结构类型天线罩已不能满足该规格的舰载雷达天线和武器装备的作战需求。现急需一种能满足这些关键性能指标要求的雷达天线罩，从而来提高舰载雷达天线和武器装备的作战性能。
技术实现思路
本专利技术为了解决传统工艺成型的拼装结构天线罩重量重，防水性能差，高、宽频段透波性能差，内部层间粘接缺陷多，表面疏水和耐霉菌能力弱，使用寿命周期短等诸多问题。一种舰载雷达天线罩，所述的舰载雷达天线罩是上部为球冠、下部为圆柱的壳结构，底部为向内翻或外翻的连接法兰；所述的天线罩上部球冠和下部圆柱为雷达天线透波区(A)；所述的圆柱根部至连接法兰为非透波的结构加强区(B)；所述的雷达天线透波区为复合材料夹层结构，所述该复合材料夹层结构的剖面材料由外侧向内侧依次包括：超疏水涂层(1)、外表面透波漆涂层(2)、外表面耐老化层(3)、外蒙皮层(4)、结构泡沫芯层(5)、内蒙皮层(6)、内表面透波漆涂层(7)和内表面耐霉菌涂层(8)；所述超疏水涂层：超疏水涂层材料为纳米结构颗粒，疏水角120°以上；所述外表面透波漆涂层：透波漆的成分为不含金属离子的丙烯酸聚氨酯材料；所述外表面耐老化层：为树脂基玻璃鳞片复合材料层；所述的树脂基玻璃鳞片复合材料采用不饱和聚酯树脂胶衣和与其体积比为20％的玻璃鳞片均匀复合而成；所述外蒙皮层：为树脂基增强纤维塑料层合板，树脂采用不饱和聚酯树脂，增强纤维采用石英纤维方格布，树脂基增强纤维塑料层合板共由4层石英石英纤维方格布分别沿0°、±45°和90°不同角度错缝铺放，若干个四层石英纤维方格布构成了脂基增强纤维塑料层合板；所述泡沫芯层：采用PVC结构泡沫；所述内蒙皮层：与外蒙皮层采用相同结构和材质；所述内表面透波漆涂层：与外内表面透波漆涂层采用相同结构和材质；所述内表面耐霉菌涂层：以环氧树脂为基体材料，在其内加入霉菌抑制剂。所述的非透波结构加强区为复合材料夹层结构，所述复合材料夹层结构的剖面材料由外侧向内侧依次包括：超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、外蒙皮加强过渡层(401)、结构泡沫芯层、内蒙皮层、内蒙皮加强过渡层(601)、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层；非透波结构加强区的超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、外蒙皮加强过渡层、内蒙皮层、内蒙皮加强过渡层、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层与雷达天线透波区对应的超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、内蒙皮层、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层为一体结构；非透波结构加强区的外蒙皮层和内蒙皮层从圆柱下端开始分别逐渐变厚，形成外蒙皮加强过渡层和内蒙皮加强过渡层；内蒙皮加强过渡层、外蒙皮加强过渡层之间的结构泡沫芯层逐渐变薄，形成的厚度渐变形式的过渡区。一种舰载雷达天线罩的制造方法，包括以下步骤：在与雷达天线罩外形相同的成型模具上远离球冠的圆柱边缘上均布设置若干个树脂注入口，在成型模具的球冠和圆柱结合处或者附近均布设置若干树脂排出口，成型模具的球冠顶部设置若干树脂排出口；成型外表面耐老化层：在成型模具上涂脂基玻璃鳞片复合材料层，即成型外表面耐老化层；该层为环氧树脂胶衣和与之体积比20％的玻璃鳞片复合材料混合材料，滚涂完成后待室温固化；铺放外蒙皮层：在已固化的树脂基玻璃鳞片复合材料层表面均匀喷涂临时固定胶，然后将第一层石英纤维方格布沿与罩体轴向一致方向铺放，每个幅宽石英纤维方格布间对接铺放，当铺满整个模具表面后，在第一层石英纤维方格布上喷涂临时固定胶，沿与第一层石英纤维方格布接缝45°方向铺放第二层石英纤维方格布，后续依次按照与第一层石英纤维方格布接缝-45°和90°铺放第三层石英纤维方格布和第四层石英纤维方格布，若干个四层石英纤维方格布构成了脂基增强纤维塑料层合板；铺放外蒙皮加强过渡层：所述铺放外蒙皮加强过渡层的过程中，在天线罩连接法兰向天线罩罩壁一侧铺放纤维布；泡沫芯层曲面定型：泡沫进行打孔，孔径小于2mm通孔，孔间距40*40mm；将泡沫放置于与天线罩曲面一致的凹、凸曲面模具中夹紧，放入热烘箱加热定型，凹、凸曲面模具常温冷却后取出定型好的泡沫，对定型好的泡沫进行毛边切除；受曲面定型和泡沫原材料板幅宽影响，整罩需加工多块曲面泡沫；泡沫芯层铺放和帖覆定位：在石英纤维方格布和与其粘接的泡沫芯层对应泡沫面上喷涂临时固定胶，将多个曲面泡沫按相应位置摆放到石英纤维方格布表面；将泡沫表面整体铺放一层真空袋膜，真空袋膜外沿至模具法兰处使用胶条密封，对真空袋膜内抽真空加压；泡沫缝隙填充：对每个泡沫块间3mm～5mm缝隙使用发泡剂进行填充，发泡剂配方如下：将泡沫磨成细粉，分别混入异氰酸酯和聚醚多元醇中，混入量为异氰酸酯和聚醚多元醇为不流动的膏体状态；然后将异氰酸酯和聚醚多元醇混合均匀；在异氰酸酯和聚醚多元醇发生化学反应前将其涂覆到泡沫块的接缝中，待其反应发泡硬化后将多溢出的泡沫切除并打磨平整；铺放内蒙皮加强过渡层：与外蒙皮层加强过渡层采用相同工艺方法铺覆；铺放内蒙皮层：与外蒙皮层采用相同工艺方法铺覆；铺放辅助材料层：在内蒙皮表面依次铺放辅材层，辅材层包括：脱模布、隔离膜、导流网、树脂快速流道、第一层真空袋膜、导气毡、第二层真空袋膜；脱模布：聚酯纤维编织布；隔离膜：聚合物塑料；导流网：为尼龙编织网；树脂快速流道(20)：采用尼龙缠绕管，给树脂提供一个通道；树脂快速流道包括若干经线流道(201)和若干纬线流道(202)；纬线流道中的一条纬线流道沿着圆柱远离球冠一端的边缘，且连通边缘均布的若干个树脂注入口；纬线流道中的另一条纬线流道沿着球冠的纬线方向设置于球冠上；经线流道沿着球冠的经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种舰载雷达天线罩，其特征在于，所述的舰载雷达天线罩是上部为球冠、下部为圆柱的壳结构，底部为向内翻或外翻的连接法兰；所述的天线罩上部球冠和下部圆柱为雷达天线透波区(A)；所述的圆柱根部至连接法兰为非透波的结构加强区(B)；所述的雷达天线透波区为复合材料夹层结构，所述该复合材料夹层结构的剖面材料由外侧向内侧依次包括：超疏水涂层(1)、外表面透波漆涂层(2)、外表面耐老化层(3)、外蒙皮层(4)、结构泡沫芯层(5)、内蒙皮层(6)、内表面透波漆涂层(7)和内表面耐霉菌涂层(8)；所述超疏水涂层：超疏水涂层材料为纳米结构颗粒，疏水角120°以上；所述外表面透波漆涂层：透波漆的成分为不含金属离子的丙烯酸聚氨酯材料；所述外表面耐老化层：为树脂基玻璃鳞片复合材料层；所述的树脂基玻璃鳞片复合材料采用不饱和聚酯树脂胶衣和与其体积比为20％的玻璃鳞片均匀复合而成；所述外蒙皮层：为树脂基增强纤维塑料层合板，树脂采用不饱和聚酯树脂，增强纤维采用石英纤维方格布，树脂基增强纤维塑料层合板共由4层石英石英纤维方格布分别沿0°、±45°和90°不同角度错缝铺放，若干个四层石英纤维方格布构成了脂基增强纤维塑料层合板；所述泡沫芯层：采用PVC结构泡沫；所述内蒙皮层：与外蒙皮层采用相同结构和材质；所述内表面透波漆涂层：与外内表面透波漆涂层采用相同结构和材质；所述内表面耐霉菌涂层：以环氧树脂为基体材料，在其内加入霉菌抑制剂；所述的非透波结构加强区为复合材料夹层结构，所述复合材料夹层结构的剖面材料由外侧向内侧依次包括：超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、外蒙皮加强过渡层(401)、结构泡沫芯层、内蒙皮层、内蒙皮加强过渡层(601)、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层；非透波结构加强区的超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、外蒙皮加强过渡层、内蒙皮层、内蒙皮加强过渡层、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层与雷达天线透波区对应的超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、内蒙皮层、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层为一体结构；非透波结构加强区的外蒙皮层和内蒙皮层从圆柱下端开始分别逐渐变厚，形成外蒙皮加强过渡层和内蒙皮加强过渡层；内蒙皮加强过渡层、外蒙皮加强过渡层之间的结构泡沫芯层逐渐变薄，形成的厚度渐变形式的过渡区。...

【技术特征摘要】
1.一种舰载雷达天线罩，其特征在于，所述的舰载雷达天线罩是上部为球冠、下部为圆柱的壳结构，底部为向内翻或外翻的连接法兰；所述的天线罩上部球冠和下部圆柱为雷达天线透波区(A)；所述的圆柱根部至连接法兰为非透波的结构加强区(B)；所述的雷达天线透波区为复合材料夹层结构，所述该复合材料夹层结构的剖面材料由外侧向内侧依次包括：超疏水涂层(1)、外表面透波漆涂层(2)、外表面耐老化层(3)、外蒙皮层(4)、结构泡沫芯层(5)、内蒙皮层(6)、内表面透波漆涂层(7)和内表面耐霉菌涂层(8)；所述超疏水涂层：超疏水涂层材料为纳米结构颗粒，疏水角120°以上；所述外表面透波漆涂层：透波漆的成分为不含金属离子的丙烯酸聚氨酯材料；所述外表面耐老化层：为树脂基玻璃鳞片复合材料层；所述的树脂基玻璃鳞片复合材料采用不饱和聚酯树脂胶衣和与其体积比为20％的玻璃鳞片均匀复合而成；所述外蒙皮层：为树脂基增强纤维塑料层合板，树脂采用不饱和聚酯树脂，增强纤维采用石英纤维方格布，树脂基增强纤维塑料层合板共由4层石英石英纤维方格布分别沿0°、±45°和90°不同角度错缝铺放，若干个四层石英纤维方格布构成了脂基增强纤维塑料层合板；所述泡沫芯层：采用PVC结构泡沫；所述内蒙皮层：与外蒙皮层采用相同结构和材质；所述内表面透波漆涂层：与外内表面透波漆涂层采用相同结构和材质；所述内表面耐霉菌涂层：以环氧树脂为基体材料，在其内加入霉菌抑制剂；所述的非透波结构加强区为复合材料夹层结构，所述复合材料夹层结构的剖面材料由外侧向内侧依次包括：超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、外蒙皮加强过渡层(401)、结构泡沫芯层、内蒙皮层、内蒙皮加强过渡层(601)、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层；非透波结构加强区的超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、外蒙皮加强过渡层、内蒙皮层、内蒙皮加强过渡层、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层与雷达天线透波区对应的超疏水涂层、外表面透波漆涂层、外表面耐老化层、外蒙皮层、内蒙皮层、内表面透波漆涂层和内表面耐霉菌涂层为一体结构；非透波结构加强区的外蒙皮层和内蒙皮层从圆柱下端开始分别逐渐变厚，形成外蒙皮加强过渡层和内蒙皮加强过渡层；内蒙皮加强过渡层、外蒙皮加强过渡层之间的结构泡沫芯层逐渐变薄，形成的厚度渐变形式的过渡区。2.一种舰载雷达天线罩的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在与雷达天线罩外形相同的成型模具上远离球冠的圆柱边缘上均布设置若干个树脂注入口，在所述成型模具的球冠和圆柱结合处或者附近均布设置若干树脂排出口，成型模具的球冠顶部设置若干树脂排出口；成型外表面耐老化层：在成型模具上涂脂基玻璃鳞片复合材料层，即成型外表面耐老化层；该层为环氧树脂胶衣和与玻璃鳞片复合材料混合材料，滚涂完成后待室温固化；铺放外蒙皮层：在已固化的树脂基玻璃鳞片复合材料层表面均匀喷涂临时固定胶，然后将第一层石英纤维方格布沿与罩体轴向一致方向铺放，每个幅宽石英纤维方格布间对接铺放，当铺满整个模具表面后，在第一层石英纤维方格布上喷涂临时固定胶，沿与第一层石英纤维方格布接缝45°方向铺放第二层石英纤维方格布，后续依次按照与第一层石英纤维方格布接缝-45°和90°铺放第三层石英纤维方格布和第四层石英纤维方格布，若干个四层石英纤维方格布构成了脂基增强纤维塑料层合板；铺放外蒙皮加强过渡层：所述铺放外蒙皮加强过渡层的过程中，在天线罩连接法兰向天线罩罩壁一侧铺放纤维布；泡沫芯层曲面定型：泡沫进行打孔，孔径小于2mm通孔；将泡沫放置于与天线罩曲面一致的凹、凸曲面模具中夹紧，放入热烘箱加热定型，凹、凸曲面模具常温冷却后取出定型好的泡沫，对定型好的泡沫进行毛边切除；受曲面定型和泡沫原材料板幅宽影响，整罩需加工多块曲面泡沫；泡沫芯层铺放和帖覆定位：在石英纤维方格布和与其粘接的泡沫芯层对应泡沫面上喷涂临时固定胶，将多个曲面泡沫按相应位置摆放到石英纤维方格布表面；将泡沫表面整体铺放一层真空袋膜，真空袋膜外沿至模具法兰处使用胶条密封，对真空袋膜内抽真空加压；泡沫缝隙填充：对每个泡沫块间3mm～5mm缝隙使用发泡剂进行填充，发泡剂配方如下：将泡沫磨成细粉，分别混入异氰酸酯和聚醚多元醇中，混入量为异氰酸酯和聚醚多元醇为不流动的膏体状态；然后将异氰酸酯和聚醚多元醇混合均匀；在异氰酸酯和聚醚多元醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅延宁，孙宝华，潘永生，王贵军，林敏，唐亮，孟松，于福斌，
申请(专利权)人：哈尔滨哈玻拓普复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23