一種天線展開(kāi)肋的制作方法及其展開(kāi)肋的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種天線展開(kāi)肋的制作方法，包括：根據(jù)展開(kāi)肋模型加工出陽(yáng)模；在陽(yáng)模上鋪層第一碳纖維單向帶，獲得第一碳纖維鋪層；將鋁蜂窩纏卷在第一碳纖維鋪層上，并相互緊密貼合粘接，使鋁蜂窩在鋁蜂窩接口處粘接；在鋁蜂窩上鋪設(shè)第二碳纖維單向帶，獲得第二碳纖維鋪層，并相互緊密貼合粘接；抽取掉陽(yáng)模，獲得展開(kāi)肋；將展開(kāi)肋放置在陰模中進(jìn)行充氣加壓，使得第一碳纖維鋪層、第二碳纖維鋪層和鋁蜂窩緊密貼合；取掉陰模，對(duì)展開(kāi)肋進(jìn)行高溫或中溫成型，完成展開(kāi)肋的制作。本發(fā)明的展開(kāi)肋的制作方法工藝成熟、操作穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)，所制成的展開(kāi)肋剛度大、熱膨脹系數(shù)低，特別適用于在太空中要經(jīng)歷嚴(yán)酷的高低溫環(huán)境的天線反射器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種天線展開(kāi)肋的制作方法及其展開(kāi)肋

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種天線展開(kāi)肋的制作方法，還涉及一種天線展開(kāi)肋。

【背景技術(shù)】
[0002]天線展開(kāi)肋是大型可展開(kāi)傘狀天線反射器的重要結(jié)構(gòu)組成部分和關(guān)鍵部件。數(shù)根展開(kāi)肋沿天線反射器焦軸均布對(duì)稱(chēng)安裝在天線反射器的底座上，形成天線型面成型的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，每一根天線展開(kāi)肋均可以繞天線底座上的轉(zhuǎn)軸在一定角度范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)并鎖定，鎖定后形成一個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)。
[0003]由于展開(kāi)肋為天線反射器的反射網(wǎng)提供支撐，展開(kāi)肋的變形對(duì)反射網(wǎng)的型面影響比較大，尤其是展開(kāi)肋根部的變形對(duì)反射面的影響更為嚴(yán)重。雖然可以通過(guò)加大加粗的方法來(lái)提高展開(kāi)肋的剛度，但是這種方法也會(huì)導(dǎo)致展開(kāi)肋重量急劇上升，進(jìn)而使得天線反射器的重量加大。另外，天線反射器在太空中在軌運(yùn)行時(shí)要經(jīng)歷嚴(yán)酷的高低溫的環(huán)境，在這種環(huán)境下，展開(kāi)肋很容易發(fā)生熱變形，從而使得展開(kāi)肋產(chǎn)生形變，進(jìn)而影響到天線反射器的型面精度和型面穩(wěn)定性。因此，在現(xiàn)實(shí)中，急需一種在不改變展開(kāi)肋重量的前提下，剛度高、熱膨脹系數(shù)低的天線展開(kāi)肋。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，制作天線展開(kāi)肋的方法主要是碳纖維鋪層方法，其主要的工藝步驟是:1.根據(jù)展開(kāi)肋形狀將展開(kāi)肋分解為兩個(gè)U型肋，兩個(gè)U型肋可以口對(duì)口配合在一起形成原始所需要的展開(kāi)肋形狀；2.根據(jù)兩個(gè)U型肋設(shè)計(jì)鑄造并加工陽(yáng)模和陰模；3.在兩個(gè)陽(yáng)模上分別進(jìn)行兩個(gè)U型肋碳纖維鋪層，脫模；4.將兩個(gè)U型肋口對(duì)口扣在一起并在重合部分涂覆結(jié)構(gòu)膠，然后將其放入陰模中進(jìn)行高溫固化；5.取下陰模具，展開(kāi)肋成型完畢。然而，通過(guò)這種方法制作的天線展開(kāi)肋其剛度較低，其尺寸不能做到很大。這是因?yàn)樘祭w維的密度較大，當(dāng)展開(kāi)肋尺寸越大時(shí)，其比剛度越低，無(wú)法適應(yīng)大型可展開(kāi)天線反射器，例如，口徑為10米以上的可展開(kāi)天線反射器，對(duì)高剛度、低質(zhì)量的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種天線展開(kāi)肋的制作方法，以及通過(guò)這種方法所制成的剛度大、熱膨脹系數(shù)低的展開(kāi)肋。
[0006]本發(fā)明公開(kāi)了一種天線展開(kāi)肋的制作方法，包括如下步驟:
[0007]①根據(jù)展開(kāi)肋的模型，加工出用于所述展開(kāi)肋成型的陽(yáng)模；
[0008]②在所述陽(yáng)模加工完畢之后，根據(jù)所需要的層數(shù)和鋪層角度在所述陽(yáng)模上鋪設(shè)第一碳纖維單向帶，獲得第一碳纖維鋪層；
[0009]③將鋁蜂窩纏卷在所述第一碳纖維鋪層上，并使所述鋁蜂窩與所述第一碳纖維鋪層緊密貼合粘接，使所述鋁蜂窩在鋁蜂窩接口處粘接；
[0010]④在所述鋁蜂窩上根據(jù)所需要的層數(shù)和鋪層角度鋪設(shè)第二碳纖維單向帶，獲得第二碳纖維鋪層，并使所述鋁蜂窩與所述第二碳纖維鋪層緊密貼合粘接；
[0011]⑤抽取掉所述陽(yáng)模，獲得由所述第一碳纖維鋪層、鋁蜂窩、第二碳纖維鋪層形成的展開(kāi)肋；
[0012]⑥將所述展開(kāi)肋放置在陰模中進(jìn)行充氣加壓，使得所述第一碳纖維鋪層、第二碳纖維鋪層和所述鋁蜂窩在壓力的作用下緊密貼合；
[0013]⑦抽取掉所述陰模，對(duì)所述經(jīng)過(guò)充氣加壓的展開(kāi)肋進(jìn)行高溫固化成型或中溫固化成型；
[0014]⑧成型結(jié)束，取出所述經(jīng)過(guò)高溫固化成型或中溫固化成型的展開(kāi)肋，完成所述展開(kāi)肋的制作。
[0015]優(yōu)選地，步驟③中，通過(guò)結(jié)構(gòu)膠使所述鋁蜂窩在鋁蜂窩接口處粘接；步驟③和④中，通過(guò)膠膜使所述鋁蜂窩與所述第一碳纖維鋪層、第二碳纖維鋪層緊密貼合粘接。
[0016]優(yōu)選地，步驟②和④中，所述第一碳纖維單向帶和所述第二碳纖維單向帶都采用準(zhǔn)零膨脹設(shè)計(jì)。
[0017]優(yōu)選地，步驟②和④中，所述第一碳纖維鋪層和所述第二碳纖維鋪層的層數(shù)都為4層，所述鋪層角度可以從O、±45、±60和±90度中進(jìn)行選擇組合。
[0018]優(yōu)選地，所述第一碳纖維鋪層和所述第二碳纖維鋪層關(guān)于所述鋁蜂窩相互對(duì)稱(chēng)。
[0019]優(yōu)選地，所述第一碳纖維鋪層的四層鋪層的鋪層角度可以依次設(shè)置為O度、60度、-60度和O度，或者設(shè)置為O度、45度、-45度和O度，或者設(shè)置為90度、45度、-45度和90度，同時(shí)與所述第一碳纖維鋪層相對(duì)應(yīng)的所述第二碳纖維鋪層的四層鋪層的鋪層角度也相應(yīng)地依次設(shè)置為O度、60度、-60度和O度，或者設(shè)置為O度、45度、-45度和O度，或者設(shè)置為90度、45度、-45度和90度。
[0020]優(yōu)選地，步驟⑤中，所述陰模中的壓力的范圍為5至10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
[0021]優(yōu)選地，步驟⑦中，在對(duì)所述展開(kāi)肋進(jìn)行所述高溫固化成型或中溫固化成型之前，先將所述展開(kāi)肋的周?chē)h(huán)境抽真空，使所述展開(kāi)肋置于真空的狀態(tài)下。
[0022]優(yōu)選地，步驟⑦中，所述高溫成型的溫度為160_200°C，所述中溫固化溫度為100-130。。。
[0023]本發(fā)明還公開(kāi)了一種由上述制作方法制作的展開(kāi)肋。
[0024]本發(fā)明的天線展開(kāi)肋的制作方法工藝成熟、操作穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)，所制成的展開(kāi)肋剛度大、熱膨脹系數(shù)低，特別適用于在太空中要經(jīng)歷嚴(yán)酷的高低溫環(huán)境、口徑在10米以上的可展開(kāi)的天線反射器。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為傘狀可展開(kāi)天線反射器的示意圖。
[0026]圖2為展開(kāi)肋在收攏狀態(tài)下和在展開(kāi)狀態(tài)下的示意圖。
[0027]圖3為本發(fā)明的用于展開(kāi)肋成型的陽(yáng)模的示意圖。
[0028]圖4為本發(fā)明的陽(yáng)模沿圖3中A-A方向的截面圖。
[0029]圖5為本發(fā)明的第一碳纖維單向帶的鋪設(shè)位置示意圖。
[0030]圖6為本發(fā)明的鋁蜂窩纏卷位置示意圖。
[0031]圖7為本發(fā)明的第二碳纖維單向帶的鋪設(shè)位置示意圖。
[0032]圖8為本發(fā)明的在陰模中進(jìn)行充氣加壓的示意圖。
[0033]附圖標(biāo)記:
[0034]展開(kāi)肋I
[0035]陽(yáng)模21、陰模22
[0036]第一碳纖維單向帶31、第二碳纖維單向帶32
[0037]鋁蜂窩4
[0038]鋁蜂窩接口處5

【具體實(shí)施方式】
[0039]以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0040]如圖1所示，傘狀可展開(kāi)天線反射器主要包括天線底座、天線展開(kāi)肋1、副反射器系統(tǒng)、饋源系統(tǒng)以及相應(yīng)的支撐系統(tǒng)等部件。如圖2所示，天線展開(kāi)肋I可以繞天線底座上的展開(kāi)機(jī)構(gòu)在一定角度范圍內(nèi)展開(kāi)。當(dāng)展開(kāi)肋I完全展開(kāi)到位之后，可以通過(guò)天線底座上的鎖定機(jī)構(gòu)將展開(kāi)肋I的鎖定，此時(shí)，設(shè)置在展開(kāi)肋I上的天線索網(wǎng)就構(gòu)成了傘狀可展開(kāi)天線反射器的反射型面。展開(kāi)肋I自身剛度和熱變形對(duì)于天線反射型面精度以及型面精度的穩(wěn)定性具有重要的影響，展開(kāi)肋I自身剛度越大，熱膨脹系數(shù)越小，則天線型面精度越容易保證，型面精度穩(wěn)定性越高。
[0041]如圖3至圖8所示，本發(fā)明公開(kāi)了天線展開(kāi)肋I的制作方法，包括以下步驟:
[0042]①獲得陽(yáng)模21;
[0043]不同的天線反射器對(duì)展開(kāi)肋I的形狀、大小和長(zhǎng)度等參數(shù)有著不同的要求，以前期所設(shè)計(jì)的天線反射器的展開(kāi)肋I的模型為基礎(chǔ)，加工出用于展開(kāi)肋I成型的陽(yáng)模，所述陽(yáng)模優(yōu)選熱脹系數(shù)低的材料進(jìn)行制作。
[0044]②鋪設(shè)第一碳纖維單向帶31，獲得第一碳纖維鋪層；
[0045]在所述陽(yáng)模21加工完畢之后，根據(jù)所需要的層數(shù)和鋪層角度，在所述陽(yáng)模21上鋪設(shè)第一碳纖維單向帶31，獲得第一碳纖維鋪層。第一碳纖維單向帶31要采用準(zhǔn)零膨脹設(shè)計(jì)。所獲得的第一碳纖維鋪層的層數(shù)可以是2層、三層或者四層等等，鋪層角度可以在O、±45、±60和±90度中任意組合，即第一碳纖維單向帶31可以沿著陽(yáng)模的延伸方向進(jìn)行鋪層，即O度的方向進(jìn)行鋪層，也可以沿著與陽(yáng)模的延伸方向成±45度的方向進(jìn)行鋪層，或者成±60和±90度的方向進(jìn)行鋪層，當(dāng)然，也可以采用其它的角度，并不限于所列舉的角度。一優(yōu)選實(shí)施例中，第一碳纖維鋪層的層數(shù)為四層，第一碳纖維鋪層的四層鋪層的鋪層角度可以依次設(shè)置為O度、60度、-60度和O度，或者設(shè)置為O度、45度、-45度和O度，或者設(shè)置為90度、45度、-45度和90度。
[0046]③纏卷鋁蜂窩4并將鋁蜂窩4與第一碳纖維鋪層緊密貼合粘接；
[0047]將鋁蜂窩4纏卷在所述第一碳纖維鋪層上，并使所述鋁蜂窩4與所述第一碳纖維鋪層緊密貼合粘接，使所述鋁蜂窩4在鋁蜂窩接口處5粘接。一優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)膠膜使鋁蜂窩4與第一碳纖維單向帶31的鋪層緊密貼合粘接的，通過(guò)結(jié)構(gòu)膠使所述鋁蜂窩4在鋁蜂窩接口處5粘接。所述膠膜和結(jié)構(gòu)膠能夠滿足太空中高低溫的空間環(huán)境的要求。
[0048]④鋪設(shè)第二碳纖維單向帶32，獲得第二碳纖維鋪層；
[0049]在鋁蜂窩4上根據(jù)所需要的層數(shù)和鋪層角度鋪設(shè)第二碳纖維單向帶32，獲得第二碳纖維鋪層，并使鋁蜂窩4與第二碳纖維鋪層緊密貼合粘接。第二碳纖維單向帶32也要采用準(zhǔn)零膨脹設(shè)計(jì)。一優(yōu)選實(shí)施例中，第二碳纖維鋪層的層數(shù)也為四層，與第一碳纖維鋪層相對(duì)應(yīng)的第二碳纖維鋪層的四層鋪層的鋪層角度也相應(yīng)地依次設(shè)置為O度、60度、-60度和O度，或者設(shè)置為O度、45度、-45度和O度，或者設(shè)置為90度、45度、-45度和90度。第一碳纖維鋪層和第二碳纖維鋪層關(guān)于所述鋁蜂窩4相互對(duì)稱(chēng)。
[0050]⑤抽取掉所述陽(yáng)模21，獲得所述展開(kāi)肋I ;
[0051]⑥充氣加壓；
[0052]將抽取陽(yáng)模21后獲得的展開(kāi)肋I放置在陰模22中進(jìn)行充氣加壓，使得第一碳纖維單向帶31的鋪層、第二碳纖維單向帶32的鋪層和鋁蜂窩4在壓力的作用下相互緊密貼合。壓力的范圍為5至10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，壓力過(guò)小，則可能導(dǎo)致碳纖維鋪層和蜂窩結(jié)構(gòu)粘接強(qiáng)度降低，導(dǎo)致剛度降低；壓力過(guò)大，則容易對(duì)碳纖維鋪層造成破壞。
[0053]⑦高溫固化成型或中溫固化成型；
[0054]取掉陰模22，對(duì)所述經(jīng)過(guò)充氣加壓的展開(kāi)肋I進(jìn)行高溫固化成型或中溫固化成型。例如，可以將充氣加壓后獲得的展開(kāi)肋I放置在高溫箱中，對(duì)所述展開(kāi)肋I進(jìn)行高溫固化成型或中溫固化成型。其中，高溫固化成型的溫度為160-200°c，中溫固化成型的溫度為100-130°C，在上述的溫度范圍內(nèi)均可以滿足展開(kāi)肋成型的要求，溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致展開(kāi)肋固化程度不夠，降低其剛度；溫度過(guò)高則沒(méi)有必要，還容易造成展開(kāi)肋損壞。一優(yōu)選實(shí)施例中，在對(duì)所述展開(kāi)肋I進(jìn)行所述高溫固化成型或中溫固化成型之前，先將所述展開(kāi)肋I的周?chē)h(huán)境抽真空，使所述展開(kāi)肋I置于真空的狀態(tài)下。例如，將展開(kāi)肋I放置在高溫箱中，再先將高溫箱抽真空。抽真空可以使得碳纖維鋪層和蜂窩結(jié)構(gòu)更加緊密的貼合。
[0055]⑧完成展開(kāi)肋I的制作；
[0056]高溫成型結(jié)束，取出展開(kāi)肋1，完成整個(gè)展開(kāi)肋I的制作過(guò)程。
[0057]本發(fā)明還公開(kāi)了一種由上述制作方法制作的展開(kāi)肋I。
[0058]本發(fā)明的展開(kāi)肋I的制作方法工藝成熟、操作穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)，所制成的展開(kāi)肋I剛度大、熱膨脹系數(shù)低，特別適用于在太空中要經(jīng)歷嚴(yán)酷的高低溫環(huán)境的天線反射器。
[0059]應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的實(shí)施例有較佳的實(shí)施性，且并非對(duì)本發(fā)明作任何形式的限制，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容變更或修飾為等同的有效實(shí)施例，但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，包括如下步驟: ①根據(jù)展開(kāi)肋的模型，加工出用于所述展開(kāi)肋成型的陽(yáng)模； ②在所述陽(yáng)模加工完畢之后，根據(jù)所需要的層數(shù)和鋪層角度在所述陽(yáng)模上鋪設(shè)第一碳纖維單向帶，獲得第一碳纖維鋪層； ③將鋁蜂窩纏卷在所述第一碳纖維鋪層上，并使所述鋁蜂窩與所述第一碳纖維鋪層緊密貼合粘接，使所述鋁蜂窩在鋁蜂窩接口處粘接； ④在所述鋁蜂窩上根據(jù)所需要的層數(shù)和鋪層角度鋪設(shè)第二碳纖維單向帶，獲得第二碳纖維鋪層，并使所述鋁蜂窩與所述第二碳纖維鋪層緊密貼合粘接； ⑤抽取掉所述陽(yáng)模，獲得由所述第一碳纖維鋪層、鋁蜂窩、第二碳纖維鋪層形成的展開(kāi)肋； ⑥將所述展開(kāi)肋放置在陰模中進(jìn)行充氣加壓，使得所述第一碳纖維鋪層、第二碳纖維鋪層和所述鋁蜂窩在壓力的作用下緊密貼合； ⑦抽取掉所述陰模，對(duì)所述經(jīng)過(guò)充氣加壓的展開(kāi)肋進(jìn)行高溫固化成型或中溫固化成型； ⑧成型結(jié)束，取出所述經(jīng)過(guò)高溫固化成型或中溫固化成型的展開(kāi)肋，完成所述展開(kāi)肋的制作。
2.如權(quán)利要求1所述的天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，步驟③中，通過(guò)結(jié)構(gòu)膠使所述鋁蜂窩在鋁蜂窩接口處粘接；步驟③和④中，通過(guò)膠膜使所述鋁蜂窩與所述第一碳纖維鋪層、第二碳纖維鋪層緊密貼合粘接。
3.如權(quán)利要求1所述的天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，步驟②和④中，所述第一碳纖維單向帶和所述第二碳纖維單向帶都采用準(zhǔn)零膨脹設(shè)計(jì)。
4.如權(quán)利要求1所述的天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，步驟②和④中，所述第一碳纖維鋪層和所述第二碳纖維鋪層的層數(shù)都為4層，所述鋪層角度可以從O、±45、±60和±90度中進(jìn)行選擇組合。
5.如權(quán)利要求4所述的天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，所述第一碳纖維鋪層和所述第二碳纖維鋪層關(guān)于所述鋁蜂窩相互對(duì)稱(chēng)。
6.如權(quán)利要求5所述的天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，所述第一碳纖維鋪層的四層鋪層的鋪層角度可以依次設(shè)置為O度、60度、-60度和O度，或者設(shè)置為O度、45度、-45度和O度，或者設(shè)置為90度、45度、-45度和90度，同時(shí)與所述第一碳纖維鋪層相對(duì)應(yīng)的所述第二碳纖維鋪層的四層鋪層的鋪層角度也相應(yīng)地依次設(shè)置為O度、60度、-60度和O度，或者設(shè)置為O度、45度、-45度和O度，或者設(shè)置為90度、45度、-45度和90度。
7.如權(quán)利要求1所述的天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，步驟⑤中，所述陰模中的壓力的范圍為5至10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
8.如權(quán)利要求1所述的天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，步驟⑦中，在對(duì)所述展開(kāi)肋進(jìn)行所述高溫固化成型或中溫固化成型之前，先將所述展開(kāi)肋的周?chē)h(huán)境抽真空，使所述展開(kāi)肋置于真空的狀態(tài)下。
9.如權(quán)利要求1所述的天線展開(kāi)肋的制作方法，其特征在于，步驟⑦中，所述高溫成型的溫度為160-200°C，所述中溫固化溫度為100-130°C。
10.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至8中任一制作方法制作的展開(kāi)肋。
【文檔編號(hào)】H01Q1/08GK104210115SQ201410483077
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】馬小飛, 張華振, 陳國(guó)輝, 王曉凱, 劉良玉, 鄢和庚 申請(qǐng)人:上海躍盛信息技術(shù)有限公司