一種高精度碳纖維副反射面成型方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工作在Ka頻段及以上頻段反射面板領域，特別涉及一種高精度碳纖維副反射面成型方法。
【背景技術】
[0002]隨著通信、測控、射電天文技術的迅速發展，工作頻段越來越高，大中型天線的需求越來越廣泛，不僅對天線主反射面的精度提出了更高的要求，作為雙反射面天線重要組成部分之一的天線副反射面也迎來了更大的挑戰。
[0003]迄今國內外對高精度的定義仍是天線輪廓度均方差(r.m.s.) ^ A/100，cm波天線輪廓度均方差要求為KT1量級，mm波天線均方差應為10_2量級。而天線副反射面的精度比天線主反射面精度要求更高，一般為主反射面均方差(r.m.s.)的1/3，國內外都在根據用途需要向高精度、超高精度發展。
[0004]高精度副反射面傳統加工方法都是通過數控加工鑄鋁或鋁棒等得到，精度一般都能到0.1mm(r.m.s.)以內；也有報道，增強副反射面的剛性后，可以加工到0.05mmCr.m.s.)，但要經過多次退火和重新找正基準數控加工。
[0005]現有技術中主要存在以下不足:
[0006]1、傳統數控加工工藝要想得到高精度副反射面必須要增加副面的剛性，勢必會增加副反射面重量，同時還要增強支撐副反射面結構，對于機載、星載等重量要求苛刻的產品無法滿足需求；
[0007]2、用金屬加工得到的副反射面在沿海、船舶等潮濕環境下應用時需加大對產品的防護，以保證使用壽命；
[0008]3、在極地等環境溫差很大的地區應用時，金屬副反射面保精度能力比較差，由于金屬熱膨脹系數大，隨環境溫差變化會發生形變，導致精度不穩定，甚至發生永久性的變形而導致功能喪失。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于避免上述【背景技術】中的不足之處而提供一種高精度碳纖維副反射面成型方法，以制作出具有重量輕、精度高、剛度大特點，且特別適用于大中型天線的副反射面。
[0010]本發明包括步驟:
[0011]提供了一種高精度碳纖維副反射面成型方法，其包括以下步驟:
[0012]S1.建立前蒙皮曲面數學模型、中蒙皮曲面數學模型、后蒙皮曲面數學模型；
[0013]S2.根據曲面數學模型制作模具；
[0014]S3.制備蒙皮:
[0015]①制作金屬反射層:采用金屬轉移法在模具上涂覆脫模劑并噴涂金屬反射層；
[0016]②制備前蒙皮:根據前蒙皮曲面數學模型確定前蒙皮的展開料尺寸，依據該尺寸切割出多塊待用的碳纖維料，依據準各向同性鋪層原則將多層碳纖維料鋪覆在金屬反射層上，將碳纖維及金屬反射層轉移至模具上進行共固化處理以制成前蒙皮；
[0017]③制備中蒙皮:根據中蒙皮曲面數學模型確定中蒙皮的展開料尺寸，依據該尺寸切割出多塊待用的碳纖維料，依據準各向同性鋪層原則將多層碳纖維料鋪覆在模具上并進行固化處理以制成中蒙皮；
[0018]④制備后蒙皮:根據后蒙皮曲面數學模型確定后蒙皮的展開料尺寸，依據該尺寸切割出多塊待用的碳纖維料，依據準各向同性鋪層原則將多層碳纖維料鋪覆在模具上并進行固化處理以制成后蒙皮；
[0019]S4.制備副反射面:將前蒙皮、中蒙皮、后蒙皮調整至外緣齊平相疊鋪設于模具上，在前蒙皮與中蒙皮之間插設上夾芯，在中蒙皮與后蒙皮之間插設下夾芯，將各個分離組件進行粘接固化，以制成副反射面；
[0020]S5.制備高精度副反射面:在所述的副反射面的凹腔內填充泡沫并固化，將泡沫修平后封接碳纖維封板，以制成高精度副反射面。
[0021]進一步的，所述步驟SI的具體過程為，建立前蒙皮數學模型，將前蒙皮數學模型進行法向平移以得到中蒙皮曲面數學模型，將中蒙皮模具曲面數學模型進行法向平移以得到的后蒙皮曲面數學模型。
[0022]進一步的，所述的法向平移的距離與夾芯厚度相等。
[0023]進一步的，所述的步驟S2的具體過程為，根據前蒙皮曲面數學模型以制作前蒙皮模具，根據中蒙皮曲面數學模型以制作具有中蒙皮曲面的中蒙皮模具，根據后蒙皮曲面曲面數學模型制作具有后蒙皮曲面的后蒙皮模具。
[0024]進一步的，所述的固化為使用熱壓罐或烘箱進行粘接固化。
[0025]進一步的，在所述的模具的上開有至少一個貫穿的吸附孔，可連同真空泵將蒙皮吸附。
[0026]進一步的，在步驟S5中還包括，在填充泡沫上開有至少一個以中蒙皮的上表面為底的垂直通道，每個垂直通道內插設有與中蒙皮上表面相膠粘的接口埋件。
[0027]進一步的，所述的下夾芯和上夾芯的材質可以為鋁蜂窩、芳綸紙蜂窩、輕木、泡沫。
[0028]進一步的，所述的金屬化反射層的材質可以為鋅、鋁、或銅，厚度在80-200 μ mo
[0029]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0030]本發明采用了碳纖維復合材料作為蒙皮，采用雙層夾芯，并通過膠粘劑將各分離組件膠粘為一體，為成型高精度副反射面提供了剛度支撐，而重量比傳統金屬要輕很多，碳纖維復合材料蒙皮密度只是鋁合金的56%，夾芯的密度僅為鋁合金1.5% -3%，本發明制造而成副反射面精度高、重量輕、剛度高、抗疲勞輕度好，既滿足自身功能需求，又減輕了支撐副反射面結構的負擔；
[0031]本發明采用碳纖維復合材料做為蒙皮，其具有耐酸、耐鹽霧、耐海水等優點，所得到的高精度副反射面適合應用在沿海、艦載等潮濕環境；
[0032]本發明采用泡沫填充腔體，并用碳纖維封板密封，形成防水結構，并且提高了副反射面剛性。
[0033]本發明采用碳纖維復合材料，其熱膨脹系數低，所得到的高精度副反射面熱穩定性好，比金屬副反射面保精度能力強，環境適應性，可應用在極地等環境溫差很大的地區；
[0034]本發明采用轉移法得到金屬反射面，可得到與金屬一樣的反射效率，不會受碳纖維復合材料電阻大的影響。
[0035]本發明與傳統金屬工藝相比，操作難度低，普通鋪覆工即可完成，而傳統數控加工需要高級技工才能完成，成本也與金屬的相當，材料易得，環境易于實現，具有很高的工程應用價值，以及良好的社會效益和經濟效益。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發明剖視結構示意圖；
[0037]圖2為副反射面爆炸圖；
[0038]圖3為本發明前、中、后蒙皮曲面數學模型的建立位置示意圖；
[0039]圖4為圖3中R處放大圖；
[0040]附圖中:前蒙皮曲面數學模型一a、中蒙皮曲面數學模型一b、后蒙皮曲面數學模型一C、金屬反射層一 1-1、前蒙皮碳纖維鋪覆層一 1-2、中蒙皮2、后蒙皮一3、上夾芯一4-2、下夾芯4-1、夾芯厚度一 d ；
【具體實施方式】
[0041]如圖1所示，本發明包括依次相疊鋪設的前蒙皮1、中蒙皮2、后蒙皮3，所述的前蒙皮I包括復合在一起的金屬反射層1-1和前蒙皮碳纖維鋪覆層1-2，所述的前蒙皮碳纖維鋪覆層1-2鋪覆在金屬反射層1-1的上表面，所述的前蒙皮碳纖維鋪覆層1-2、中蒙皮2和后蒙皮3都由碳纖維料構成，在前蒙皮I和中蒙皮2之間夾設有下夾芯4-1，在中蒙皮2和上蒙皮3之間夾設有上夾芯4-2，所述的前蒙皮1、下夾芯4-1、中蒙皮2、上夾芯4-2、后蒙皮3相復合固化成一體結構，其一體結構成具有凹腔的圓盤形，在后蒙皮3的凹腔內填充有泡沫，泡沫的外形與后蒙皮3的凹口形狀相配合，泡沫的擴口面與后蒙皮3的