一种星载轻量化网状反射面天线制造技术

本实用新型专利技术提供了一种星载轻量化网状反射面天线，属于深空探测技术领域，具体涉及一种定向天线的结构。本实用新型专利技术针对现有的反射面天线进行改进：反射面采用碳纤维材料，能够有效地降低反射面天线的重量；对碳纤维采用TWF编织方式，编织呈网状结构，该结构具有近似的各向同性特征；反射面背后背筋的设计提高了反射面的刚性。本实用新型专利技术适用于但不仅限于着陆器定向天线。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于深空探测
，具体涉及一种定向天线的结构。
技术介绍
着陆器定向天线工作时完全暴露在月表环境下，工作环境极为恶劣，同时对产品重量、功耗的要求极为苛刻，需要实现定向天线的小型化、轻量化、低功耗设计，进而对各个组件提出了严格的小型化、轻量化设计要求，特别是反射面天线组件的小型化、轻量化设计成为首要前提。定向天线反射面天线组件主要由三部分组成，分别是反射面、馈源和支架；现有的定向天线的反射面采用的是蜂窝夹层结构反射面，其示意图如图1所示，由外面板7、蜂窝芯子8、内面板9和中心预埋件10组成，这种结构形式本身具有很好的刚性，已经多次在轨飞行验证，但在同等尺寸下重量较大。为了达到着陆器定向天线小型化、轻量化的设计目标，就要实现定向天线系统中双轴驱动组件及反射面天线组件的小型化、轻量化设计。而要实现双轴驱动组件的小型化、轻量化，则要求反射面天线组件的重量尽可能的达到最小，以减小对驱动力矩的需求，有利于驱动机构的减重设计。因此，反射面天线组件的轻量化设计是着陆器定向天线实现设计目标的首要因素。在保证整体性能的前提下达到轻量化是对着陆器反射面天线组件的设计目标，
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种星载轻量化网状反射面天线，采用碳纤维网状结构反射面，通过背筋保证刚度满足实际要求，能够在保证整体性能的前提下达到轻量化的目的。为了达到上述目的，本技术的技术方案为:一种星载轻量化网状反射面天线，包括馈源(I)、反射面(2)、支架(3)，进一步包括与反射面一体化模压成型的背筋；其中馈源、反射面、和支架的连接方式为采用一组螺钉螺母连接；反射面为旋转抛物面，背部采用背筋；反射面采用碳纤维网状结构，编织方式采用TffF编织方式；反射面背部所采用的背筋为长条状结构，采用碳纤维材料，背筋在反射面背部由旋转抛物面的中心沿径向呈辐射状分布。进一步地，反射面的背部采用6根背筋。优选地，背筋是截面为倒U型的长条、倒U型底部两端有外沿；长条形背筋的沿长度方向呈弧状，弧度与旋转抛物面的径向弧度相一致。有益效果:1、本技术所涉及的一种星载轻量化网状反射面天线，其反射面采用碳纤维材料，能够使反射面天线组件重量轻，结构可靠性高，为定向天线系统小型轻量化设计奠定了基础；2、本技术所涉及的一种星载轻量化网状反射面天线，其反射面采用TWF编织方式，能够保证反射面具有面内近似各向同性的特征；并在反射面背部设计了背筋提高了反射面天线的刚度。以上设计在使反射面天线达到轻量化目标的同时保证了整体的性能。附图说明图1为蜂窝夹层结构反射面示意图；图2为反射面天线组件示意图；图3为TWF的纤维排列方式示意图；图4为反射面背筋截面示意图；其中图4 (a)为内部挖空的倒U型背筋截面示意图，图4 (b)为内部填充型的倒U型背筋截面示意图。具体实施方式本技术提供了一种星载轻量化网状反射面天线，针对现有的反射面天线进行改进:反射面采用碳纤维材料，能够有效地降低反射面天线的重量；对碳纤维采用TWF(Triaxial Woven Fabric)的编织方式,编织呈网状结构,该结构具有面内近似各向同性的特征；反射面背筋的设计提高了反射面的刚性。本技术适用于但不仅限于着陆器定向天线。以下结合附图并举实施例，对本技术进行详细描述。针对现有的星载反射面天线，经过调研，要实现反射面的轻量化，可采用碳纤维铺层结构反射面和碳纤维网状结构反射面。它们各自的特点如下:a.碳纤维铺层结构反射面，这种结构形式刚性较蜂窝夹层结构降低，同时重量也相对减小。要保证面内近似各向同性，需要至少4层预浸料铺层来实现。此外，该结构形式的环境适应性较差；b.碳纤维网状结构反射面，这种结构形式由于特有的六边形网格结构，本身具有面内近似各向同性的特征，具有重量最轻、型面精度高和较好的环境适应性等优势。此外，刚性虽在三者中相对较低，但可通过特殊设计来保证刚度要求。经过综合比较，着陆器定向天线反射面组件采用碳纤维网状结构反射面，可通过必要的结构设计来保证刚度满足要求，保证整体性能的前提下达到轻量化的设计目标。基于以上调研，本实施例对上述星载反射面天线进行的改进如下:本实施例为一种星载轻量化网状反射面天线，包括馈源、反射面、支架，其结构如图1所示；其中反射面为旋转抛物面，边缘处有向外的翻边；馈源通过旋转抛物面的中心与支架相连接；馈源、反射面和支架的连接方式为采用一组螺钉螺母连接。在支架上，设计有与双轴驱动机构及压紧释放机构的安装接口，反射面天线与双轴驱动机构、压紧释放机构一起安装于系统支架上，组成定向天线系统，如图2所示。反射面采用碳纤维网状结构编织物，采用碳纤维材料，背筋在反射面背部由旋转抛物面的中心沿径向呈辐射状分布，背筋的截面如图4所示；本实施例中反射面采用的材料为碳纤维T300。反射面所采用的碳纤维网状结构编织物，其编织方式为TWF编织方式。TWF是一种新型织物，与传统的平纹、锻纹织物不同，TWF没有相互正交的纤维排列，而是以相互呈60°夹角的方式排列，这就使单层TWF织物具备了近似的面内近似各向同性的特性，图3为TffF的纤维排列方式示意图。反射面的背面设计了背筋，背筋为截面是倒U型的长条、倒U型底部两端有外沿，外沿的设铬可以使背筋与反射面的结合更紧密；由于倒U型结构的内部挖空，如图4 (a)所示，可减轻反射面天线的总体重量；若为进一步提高反射面天线的刚性，背筋可以采用填充型倒U型长条结构，其截面如图4 (b)所示；长条形背筋的沿长度方向呈弧状，弧度与旋转抛物面的径向弧度相一致。背筋截面形状如图4所示，所采用的材料为碳纤维材料，本实施例中背筋所采用的材料为T700 ;综合考虑到反射面的重量以及对反射面刚度的要求，反射面背面设计了六条背筋，制作背筋时，对背筋与反射面翻边接触的一端进行切削，使之与反射面翻边实现平滑过渡。反射面与背筋通过模具一体模压成型，高温固化，成型工艺简单，可靠性高，可承受150°C高温和_170°C低温。进行上述改进的反射面天线相比于现有技术具有以下的优点:反射面采用的碳纤维网状结构，与蜂窝夹层结构相比，省掉了蜂窝芯、中心预埋件、一层面板、两层胶膜的重量，与碳纤维铺层结构反射面相比，网状结构具有更小的面密度，最大限度地降低了反射面的重量，反射面仅重0.12kg，仅为采用蜂窝夹层结构的反射面重量的四分之一；碳纤维网状结构反射面的电性能指标与蜂窝夹层结构反射面基本相当，在实现极轻重量的同时具有良好的电性能。反射面采用TWF编织方式，具有面内近似各向同性的特征，加之碳纤维本身热膨胀系数极低，因此温度变化对型面精度的影响基本可以忽略，此外，反射面的六边形网格孔洞可使太阳光投射过反射面，保证了在反射面上不会产生过大的温度梯度，具有很好的温度均匀性，也使热控硬件的需求量显著降低，进一步减轻了定向天线系统的重量。背筋的应用，大幅提高了反射面的刚性，同时可有效抑制反射面的翘曲变形，保证型面精度。工作方式:在月表工作阶段，压紧释放机构解锁以后，天线在双轴驱动机构驱动作用下实现对地数据传输。本实施例所提出的一种星载轻量化网状反射面天线已经通过以下地面(含真空条件下)试验，验证了本技术的各项性能:①通过了定向天线系统鉴定级力学环境试验，包括:正弦振动、随机振动、冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星载轻量化网状反射面天线，包括馈源（1）、反射面（2）、支架（3），其特征在于，进一步包括与反射面一体化模压成型的背筋；所述的馈源、反射面、和支架的连接方式为采用一组螺钉螺母连接；所述的反射面为旋转抛物面，背部采用背筋；反射面采用碳纤维网状结构，编织方式采用TWF编织方式；所述的背筋为长条状结构，采用碳纤维材料，背筋在反射面背部由旋转抛物面的中心沿径向呈辐射状分布。

【技术特征摘要】
1.一种星载轻量化网状反射面天线，包括馈源(I)、反射面(2)、支架(3)，其特征在于，进一步包括与反射面一体化模压成型的背筋； 所述的馈源、反射面、和支架的连接方式为采用一组螺钉螺母连接； 所述的反射面为旋转抛物面，背部采用背筋；反射面采用碳纤维网状结构，编织方式采用TWF编织方式； 所述的背筋为长条状结构，采用碳纤维材料，背筋在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵香妮，孙大媛，智国平，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：实用新型
国别省市：