一种用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架制造技术

本发明专利技术涉及一种用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架，所述桁架包括桁架组件、拉杆组件、天线罩组件、天线组件以及电磁波吸收组件；其中：所述桁架组件外形为平板状，包括桁架、隔框、横梁和卡箍，桁架前后缘和左右两侧布置由隔框和横梁构成的整流罩支架，卡箍布置在雷达安装面上，用于线缆或管路的固定和绑扎；所述拉杆组件包括拉杆和接头，桁架组件与机身通过拉杆组件连接在机腹和侧壁长桁处；所述天线罩组件包括多个天线罩，天线罩均布排列在桁架组件底面，天线罩通过不锈钢螺栓与桁架组件连接；所述天线组件包括三维成像雷达阵列天线及安装结构件，天线组件与天线罩数量一致，分别独立安装在各个天线罩内。分别独立安装在各个天线罩内。分别独立安装在各个天线罩内。

【技术实现步骤摘要】
一种用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架


[0001]本专利技术属于航空测量领域，尤其是一种合成孔径雷达需求的飞机改装构型，具体涉及用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架。

技术介绍

[0002]三维成像雷达需要在飞机上集成安装机载设备和多套阵列式布局的天线，阵列天线要求长基线、小变形以及良好的多径效应抑制。
[0003]三维成像雷达需要实现高程精度的精确测量以及三维成像能力，对于基线变化误差存在很高的要求。在测量地面高程时，采用比较两幅具有主从关系的天线获取图像对中对应像素点的相位，即可利用干涉仪原理确定各像素点对应目标的高度信息，并通过对这两幅复图像的相位进行特定处理来获得每个散射点的高度信息，从而得到具有较高精度的三维数字地形图。如图1所示，其相关原理如下：
[0004]S1、S2分别为两端两个天线的相位中心，高度均为h0，二者连线为水平基线，长度为B，P点为地面某测量点，高度为h，S1与P连线与垂直方向夹角为θ，S1点到P点的距离为R1，S2到P点的距离为R2。
[0005]根据图1两天线相位中心S1、S2与地面上的散射点P之间的几何关系可知：
[0006]h＝h0‑
R
1 cosθ
[0007]下视角θ、斜距R1和高度h0之间的关系，在ΔS1S2P中，由余弦定理得到：
[0008][0009]由于R1≈R2且＞＞B，可得：
[0010][0011]又根据距离差R1‑
R2、相位差φ、波长λ的关系可知：
[0012][0013]则可得到高程h相对于基线长度B的敏感度方程：
[0014][0015]根据上式，当飞行高度h0为4km，高程精度要求为0.5m，基线长度B＝4.2m，天线中心下视角为48
°
，距离向波束宽度为25
°
，地面高程起伏在300m以内时，可得基线长度的误差最小为0.17mm。考虑其他影响较小的测量误差如基线角误差、干涉相位误差、运动补偿相位误差的因素，基线长度误差设定为0.1mm，即任意两组天线相位中心之间的相对变形量不大于0.1mm。
[0016]在现有飞机改装技术中，满足成像雷达长基线需求的构型，基本是桁架结构两端
悬挂吊舱的结构形式，基线水平只能达到2米左右，相对变形量仅能达到毫米量级，无法满足三维成像雷达超过3米的基线且0.1mm相对变形量的需求。

技术实现思路

[0017]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架。本专利技术能够解决飞行平台长基线和强刚度问题，在基线和刚性方面均比现有水平有了很大提升，满足阵列雷达的三维成像需求。
[0018]为了达到上述目的，本专利技术有如下技术方案：
[0019]一种用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架，所述桁架用于安装在固定翼飞机上，包括桁架组件、拉杆组件、天线罩组件、天线组件以及电磁波吸收组件；其中：
[0020]所述固定翼飞机，数量为1架，机身和翼展长度不小于10m；
[0021]所述桁架组件在飞行平台机腹下侧提供了一个安装平面，为任务载荷的搭载提供了集成安装接口，并为设备线缆组件及环控系统提供了安装使用空间；
[0022]所述拉杆组件将飞行平台与桁架组件连接起来；
[0023]所述天线罩组件为任务载荷提供安装使用空间；
[0024]所述电磁波吸收组件起到了多径效应抑制作用，保证了任务载荷良好的成像性能；
[0025]优选地，所述桁架组件外形为平板状，由桁架、隔框、横梁和卡箍组成，采用铝合金厚板7050
‑
T7451整体机加而成，长度不小于3米，沿翼展方向对称安装在飞机腹部下方，桁架前后缘和左右两侧布置由隔框和横梁构成的整流罩支架，由铝合金板2024
‑
T351机加而成，用于天线罩的对接和支撑，卡箍布置在雷达安装面上，用于线缆或管路的固定和绑扎；桁架组件在满足接口需求的前提下，进行了轻量化设计，整体采用“工”字型结构以及加强梁、加强筋的布设，既能保证较强的结构强度和刚度，又能达到减重的目的。
[0026]优选地，所述拉杆组件共6套，在飞机两侧沿航向前后布置4套，在飞机腹部正下方沿航向前后布置2套，由拉杆、接头组成，桁架与机身通过接头、拉杆的形式连接在机腹和侧壁长桁处，拉杆和接头由铝合金板7050
‑
T7451机加而成，并在螺栓安装孔处装有钢制衬套，以减少铝合金结构的磨损；桁架结构共配置8处连接接头，拉杆采用“水滴”状结构形式，保证强度的同时又大大减小了气动阻力，方便拆卸和换装，易于维护；桁架组件、机身与拉杆组件三者相互连接，形成了左前侧、左后侧、右前侧、右后侧共四组“三角”形结构形式，大大增加了桁架结构刚度。
[0027]优选地，所述天线罩组件由多个天线罩组成，天线罩均布排列在桁架组件底面，数量不少于3个，天线罩由法兰盘、等截面透波区域和前后整流罩组成，采用复合材料设计，等截面透波区域采用蜂窝夹层结构型式，由内外层面板加纸蜂窝芯干法成型，前、后整流处不需要透波的区域采用纯玻璃钢材质来提高结构强度，天线罩通过不锈钢螺栓与桁架本体连接，天线罩法兰盘上设置电搭接孔实现防雷击设计，天线罩底部采取预埋非金属排水法兰件的形式设置排水孔实现排水设计；天线罩构型设计既保证了雷达天线的可用空间尺寸及透波指标要求，又进行了前后整流设计，整体的气动外形良好。
[0028]优选地，所述天线组件由三维成像雷达阵列天线及安装结构件组成，天线组件与天线罩数量一致，分别独立安装在各个天线罩内，阵列天线整体为长方体形状，前后端面可
集成机械、电气、通信、环控接口，与天线发射面相邻的两侧面，一侧可提供接口与桁架组件进行连接，另一侧提供平整面，以便贴敷电磁波吸收组件；天线发射面或接收面包络于天线罩等截面透波区域内，线缆或环控管路在结构件上进行绑扎固定。
[0029]优选地，所述电磁波吸收组件贴敷在天线罩内侧面、底部法兰面以及天线结构表面，其工作频段与天线工作频段保持一致，有效降低天线罩组件、桁架组件和天线组件表面电磁波反射，减小天线相位方向图相位误差；电磁波吸收组件工作频段范围从230MHz到40GHz，覆盖P波段、L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、K波段、Ka波段，电磁波吸收组件材料包括RAT/RKT/RM/RAL/RAC/RACH/RAPH橡胶平板、FCT/SAT/SML/FRT/FRC泡沫平板、EGT聚合物薄片、树脂吸波片、高分子复合涂料。
[0030]优选地，所述用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架构型，多个天线罩阵列排布，基线长度不小于3000mm，且任意两组天线相位中心之间的相对变形不大于0.1mm。
[0031]有益效果：
[0032]从上述技术方案可以看出，本专利技术的一种用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架构型，解决了现有观测平台安装空间不足和天线间成像相互干扰问题，具有改装简单、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架，其特征在于，所述桁架用于安装在固定翼飞机上，包括桁架组件、拉杆组件、天线罩组件、天线组件以及电磁波吸收组件；其中：所述桁架组件外形为平板状，包括桁架、隔框、横梁和卡箍，所述桁架组件采用第一铝合金板整体机加而成，长度不小于3米，沿翼展方向对称安装在飞机腹部下方，桁架前后缘和左右两侧布置有由隔框和横梁构成的整流罩支架，所述整流罩支架由第二铝合金板机加而成，用于天线罩的对接和支撑，卡箍布置在雷达安装面上，用于线缆或管路的固定和绑扎；所述拉杆组件共6套，在飞机两侧沿航向前后布置4套，在飞机腹部正下方沿航向前后布置2套，所述拉杆组件包括拉杆和接头，桁架组件与机身通过拉杆组件连接在机腹和侧壁长桁处，拉杆和接头由第一铝合金板机加而成，并在螺栓安装孔处装有钢制衬套，以减少铝合金结构的磨损；所述天线罩组件包括多个天线罩，天线罩均布排列在桁架组件底面，数量不少于3个，天线罩包括法兰盘、等截面透波区域和前后整流罩，采用复合材料设计，等截面透波区域采用蜂窝夹层结构型式，由内外层面板加纸蜂窝芯干法成型，前、后整流处不需要透波的区域采用纯玻璃钢材质来提高结构强度，天线罩通过不锈钢螺栓与桁架组件连接，天线罩法兰盘上设置电搭接孔实现防雷击设计，天线罩底部采取预埋非金属排水法兰件的形式设置排水孔实现排水设计；所述天线组件包括三维成像雷达阵列天线及安装结构件，天线组件与天线罩数量一致，分别独立安装在各个天线罩内，阵列天线整体为长方体形状，前后端面集成机械、电气、通信、环控接口，与天线发射面相邻的两侧面，一侧提供接口与桁架组件进行连接，另一侧提供平整面，以便贴敷电磁波吸收组件；所述电磁波吸收组件包括天线罩内表面、底部法兰面以及天线组件上贴敷的吸波材料，组件数量与天线一致。2.根据权利要求1所述的一种用于三维成像雷达的长基线小变形阵列天线罩桁架，其特征在于，桁架为三维成像雷达搭载提供集成接口，并为设备线缆组件及环控系统提供了安装使用空间。3.根据权利要求1所述的一种用于三维成像雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑灿兵，刘玉泉，朱金彪，杨飞龙，潘洁，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：