一种基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面及其反射表面片、蒙皮的制作方法技术

一种基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面及其反射表面片、蒙皮的制作方法，涉及一种天线反射面及其反射表面片、蒙皮的制作方法，它解决了现有的可展开固体表面天线反射面折叠不方便的问题。它由反射表面体、第一环向气囊、第二环向气囊、径向气囊和蒙皮组成，在反射表面体的凸抛物面的上边缘及下边缘处分别固定连接有第一环向气囊和第二环向气囊，反射表面体的凸抛物面上均匀设置有圆周方向排列的Ｎ个径向气囊，在反射表面体的凸抛物面上覆盖有蒙皮；所述的反射表面片使用形状记忆聚合物材料涂敷纤维增强材料上；所述的蒙皮将形状记忆聚合物材料涂敷在柔性材料上。本发明专利技术所述的天线反射面能够进行方便的收缩及展开，用于航天通讯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种天线反射面及其反射表面片、蒙皮的制作方法，属于航天技术 领域。
技术介绍
现有航天
中，由于航天运载飞行器的空间限制，航天天线反射器在发射 前必须折叠，当在轨工作时需自动展开，由于航天运载飞行器的载重受到限制，航天天线反 射器必须尽可能的降低其重量，另外，还应保证天线反射器高可靠性等性能。随着航天技 术、卫星通信、射电天文以及雷达技术的快速发展，航天天线反射器逐步向小体积、轻质、高 性能的可展开方向发展。近几年来，智能材料的迅猛发展为可展开天线反射面提供了广阔的发展空间。形 状记忆聚合物是智能材料的一种，其具有如下特性当对其加热至材料相变温度时，形状记 忆聚合物模量大幅度下降，并展现形状记忆效应。基于此种材料制成的可展开天线反射面， 可通过温度的改变控制其模量，进而该材料形状改变。天线反射面充气变形前，将天线反射 发射面升温至玻璃化转变温度以上，天线反射面模量降低，利于天线反射面的充气可展开 变形。变形之后，将天线反射发射面降温至形状记忆材料的玻璃化转变温度以下，天线反射 面自身模量上升，天线反射面的强度与刚度增大，提高天线反射面稳定性与可靠性。在中国专利200710072028.6中提出了 一种可展开固体表面天线反射面，所述的 可展开天线反射面采用形状记忆聚合物材料作为展开驱动和刚性支撑的环向加强件和纵 向加强件，能够根据加热的温度，控制形状记忆聚合物材料的形态。但是，环向加强件和纵 向加强件采用机械驱动的方式驱动反射表面，存在着可展开天线反射面折叠不方便的缺 陷。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的可展开固体表面天线反射面折叠不方便的问题，提供了一 种基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面及其反射表面片、蒙皮的制作方法。本专利技术由反射表面体、第一环向气囊、第二环向气囊、径向气囊和蒙皮组成，所述 的反射表面体是一个由N片相同的反射表面片拼接而成的、底部置有圆形开口的环形抛物 面体，每片反射表面片均为扇环状曲面瓣，在反射表面体的凸抛物面的上边缘处固定连接 有第一环向气囊，在反射表面体的凸抛物面的下边缘处固定连接有第二环向气囊，第一环 向气囊与第二环向气囊之间的反射表面体的凸抛物面上均勻设置有圆周方向排列的N个 径向气囊，在反射表面体的凸抛物面上覆盖有蒙皮，其中，N为大于或等于4的偶数，所述的 反射表面体及蒙皮由形状记忆材料制成。用于一种基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面的反射表面片的制作方 法所述的反射表面片的制作过程为步骤一、设计模具根据反射表面体的环形抛物面体的形状及其内径大小设计用于制 作反射表面片的闭合模具；步骤二、配制形状记忆聚合物材料将固化剂和高分子聚合物按1 5 :28的质量比配 成形状记忆聚合物材料；步骤三、使用形状记忆聚合物材料涂敷纤维增强材料将步骤二中获得的形状记忆聚 合物材料与纤维增强材料按0. 67 99 1的质量比称取，将所述的形状记忆聚合物材料分 别涂敷在纤维增强材料的上、下表面上；步骤四、灌模将步骤三中获得的上、下表面均涂敷有形状记忆聚合物材料的纤维增强 材料置于步骤一中设计的闭合模具内，使用形状记忆聚合物材料将闭合模具内的空隙填充 灌满，形成未固化的纤维增强形状记忆聚合物毛坯；步骤五、固化将步骤四中所述的内部填充有未固化的纤维增强形状记忆聚合物毛坯 的闭合模具放置在加热箱内加热，加热温度为70 100°C，加热时间为16 24小时；步骤六、脱模从加热箱中取出步骤五中所述的闭合模具，对所述的闭合模具进行脱模 处理后，得到以纤维增强形状记忆聚合物为材料的反射表面片。用于一种基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面的蒙皮的制作方法 所述的蒙皮的制作过程为步骤一、设计模具根据蒙皮的环形抛物面体的形状及其内径大小设计用于制作蒙皮 的闭合模具；步骤二、配制形状记忆聚合物材料将固化剂和高分子聚合物按1 5 :28的质量比配 成形状记忆聚合物材料；步骤三、使用形状记忆聚合物材料涂敷柔性材料将步骤二中获得的形状记忆聚合物 材料与柔性材料按0. 67 99 1的质量比称取，将所述的形状记忆聚合物材料分别涂敷在 柔性材料的上、下表面上；步骤四、灌模将步骤三中获得的上、下表面均涂敷有形状记忆聚合物材料的柔性材 料置于步骤一中设计的闭合模具内，使用形状记忆聚合物材料将闭合模具内的空隙填充灌 满，形成未固化的柔性形状记忆聚合物毛坯；步骤五、固化将步骤四中所述的内部填充有未固化的柔性状记忆聚合物毛坯的闭合 模具放置在加热箱内加热，加热温度为70 100°C，加热时间为16 24小时；步骤六、脱模从加热箱中取出步骤五中所述的闭合模具，对所述的闭合模具进行脱模 处理后，得到以柔性形状记忆聚合物为材料的蒙皮。收缩变形过程在航天飞行器发射前，将第一环向气囊、第二环向气囊及径向气囊 中气体放空，对本专利技术所述的基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面通电加热至形 状记忆材料的玻璃化转变温度以上，此时在外力的作用下，将可展开天线反射面约束变形 至设计要求的皱褶数和收缩口径，反射表面体收缩折叠成伞型皱褶状结构；在保持外界约 束不变的条件下，将本实施方式所述的天线反射表面体降温至形状记忆材料的玻璃化转变 温度以下，其弹性模量上升、材料硬化，撤去外界约束，可展开天线反射表面体1形状固定， 将折叠收缩状态的可展开天线反射器固定于航天飞行器中；展开变形过程在航天飞行器在轨飞行后，对本专利技术所述的基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面通电加热，当反射表面体温度达到玻璃化转变温度以上时对气囊进行 充气，驱动本专利技术所述的天线反射面变形回复至展开状态，将本实施方式所述的天线反射 表面体降温至形状记忆材料的玻璃化转变温度以下，其弹性模量上升、材料硬化，可展开天 线反射器实现展开并进入工作状态。本专利技术具有以下优势1、使用相对于传统金属重量更轻的气囊作为展开驱动和刚性支撑装置，既降低了天线 的重量，又保证了天线的刚度要求和稳定性要求。采用气囊实现天线反射面展开的这一过 程，输出展开力能满足系统要求，展开运动过程平缓、方便。在天线反射面展开后，气囊对结 构起到刚性支撑作用，维持反射面的表面形状和整个系统的工作；2、形状记忆材料的可充气展开天线反射面使得可展开天线反射器结构较为简单，系统 结构和控制环节少，系统工作的可靠性高；3、采用气囊作为天线反射面的刚性支撑，具有较大展开与收缩的体积比，展开程度更大；4、采用形状记忆材料制作天线反射器的反射表面片和蒙皮能够通过温度的改变控制 其模量，进而该材料形状改变，平稳、方便地实现了天线反射面的展开和收缩过程。采用本专利技术所述的一种基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面及其反射 表面片、蒙皮的制作方法，获得的天线反射面结构简单，系统可靠性高，其反射面的展开程 度更大。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是反射表面体与反射表面片的结构关系图；图3 是本专利技术的侧视图；图4是本专利技术折叠后的结构示意图；图5是具体实施方式五所述的反 射表面片的制作流程图；图6是具体实施方式十一所述的蒙皮的制作流程图。具体实施例方式具体实施方式一下面结合图1、图2、图3和图4具体说明本实施方式。一种基 于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面，它由反射表面体1、第一环向气囊2、第二环 向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于形状记忆聚合物的可充气展开天线反射面，其特征是它由反射表面体（１）、第一环向气囊（２）、第二环向气囊（３）、径向气囊（４）和蒙皮（５）组成，所述的反射表面体（１）是一个由Ｎ片相同的反射表面片（１－１）拼接而成的、底部置有圆形开口的环形抛物面体，每片反射表面片（１－１）均为扇环状曲面瓣，在反射表面体（１）的凸抛物面的上边缘处固定连接有第一环向气囊（２），在反射表面体（１）的凸抛物面的下边缘处固定连接有第二环向气囊（３），第一环向气囊（２）与第二环向气囊（３）之间的反射表面体（１）的凸抛物面上均匀设置有圆周方向排列的Ｎ个径向气囊（４），在反射表面体（１）的凸抛物面上覆盖有蒙皮（５），其中，Ｎ为大于或等于４的偶数，所述的反射表面体（１）及蒙皮（５）由形状记忆材料制成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，刘彦菊，兰鑫，阳鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]