一种共形天线结构胶接补偿方法与流程

1.本发明属于航空雷达天线技术领域，特别涉及一种共形天线结构胶接补偿方法。


背景技术：

2.在现代作战飞机上，可用于安装大型、高增益天线的位置非常有限，而作战飞机上需要安装的雷达、导航、通信和电子战等各种类型的天线其总数现在已超过70个。如此众多的天线不仅会对飞机的飞行产生额外的气动阻力，同时会在安装位置上产生冲突，产生天线遮挡和电磁兼容等一系列问题。
3.基于改善飞机气动外形、增大天线孔径以提高探测能力和降低rcs角度等角度出发，将传统天线改进做成共形天线是航空天线发展的重要趋势。
4.共形天线是将天线与飞机外形结构融合为一体或将天线预埋在飞机结构中的一种天线形式，天线本身作为结构的一部分组成飞机结构。
5.典型的共形天线结构形式如图1所示，天线由胶接固化到蒙皮/蜂窝表面或内部的辐射天线或射频电路、蒙皮和/或蜂窝结构等组成。
6.共形天线一般是通过胶粘剂或胶膜胶接为一个整体的，而在胶接时需保证天线结构包括辐射天线和射频电路与蒙皮或蜂窝等机体结构完全贴合，否则如果辐射天线或射频电路与机体结构间存在间隙会导致脱粘或结构变形，影响共形结构的强度和稳定性；同时胶接缺陷或尺寸超差会对天线单元结构尺寸、位置精度等造成不利影响进而导致天线电性能、隐身性能恶化，严重时会导致中心频率发生明显漂移、方向图产生畸变、rcs变大、天线的探测和干扰性能急剧下降。因此共形天线封装技术是影响共形天线性能的重要因素。
7.因共形天线多为非平面结构，在进行天线与机体结构胶接时，胶接界面多，胶接面之间不易贴合，因此一般的处理方案是通过校验膜校验出局部所需的胶膜厚度及层数，胶接时在相应位置处补贴相应厚度和层数的胶膜，这样会带来局部区域胶膜厚度补偿量的不确定，而这些补偿量会直接影响共形天线的性能。
8.要解决该问题一般是提高天线各组件的型面精度和型面匹配程度，消除配合间隙，这样可以避免使用胶膜补贴，但该方案的实现难度极大，主要是因为共形天线中组件和界面多，要实现各种组件完全配合困难极大，不可避免的会出现间隙；且提高组件的型面精度会大幅提高制造成本，因此该方案仅适合结构较简单、胶接界面少的共形天线结构，而不适用于多组件、多界面共形天线结构的制造。


技术实现要素：

9.本发明针对目前共形天线结构胶接过程中因型面不匹配需要补贴胶膜而对天线性能造成影响的问题，提出了一种共形天线结构胶接补偿方法，工艺条件简单易实现，制造成本低，能够降低胶接补偿对天线性能的影响，在共形天线结构制造中有较大应用价值。
10.一种共形天线结构胶接补偿方法，包括以下步骤：
11.步骤一：进行共形天线结构待胶接表面预处理；
12.步骤二：根据共形天线结构进行共形天线组件组合，并在待胶接界面铺放校验膜；进行校验后，检查记录待胶接界面处胶接物的接触情况；
13.步骤三：若待胶接界面存在间隙，则对胶接界面进行补偿后重复校验，直至待胶接界面处胶接物完全接触，并每次记录补偿数据；
14.步骤四：按照共形天线结构进行共形天线结构各组件组合，在胶接界面铺贴胶膜，并根据步骤三中记录的补偿数据对胶接界面进行补偿；
15.步骤五：对共形天线结构进行胶接固化。
16.进一步，所述步骤三和步骤四中，补偿位置为共形天线结构最外侧表面。
17.进一步，所述步骤三中，用于补偿的材料为惰性的膜状或片状材料。
18.进一步，所述步骤三中，补偿数据包括：补偿材料类型、形状、厚度。
19.进一步，步骤四中，胶接界面铺贴胶膜的厚度与校验膜厚度相等。
20.进一步，所述步骤五中还包括：固化完成后将共形天线结构最外侧表面的补偿材料拆除。
21.进一步，所述步骤二中，校验膜表面贴附惰性隔离膜。
22.进一步，所述步骤二和步骤三中，校验时进行加压加温校验，压力和温度不超过胶膜固化所用的温度和压力。
23.有益效果：本发明提出的一种共形天线结构胶接补偿方法通过异位补偿方式避免了在共性天线结构内部补偿胶膜等对共形天线结构性能产生的影响，简单易实现，能够提高共形天线的性能。
24.本发明在共形天线结构制造领域有一定的应用价值，具有一定的经济效益。
附图说明
25.图1为共形天线结构示意图。
26.1为蒙皮，2为蜂窝，3为辐射天线，4为射频电路，5为背板连接器。
具体实施方式
27.一种共形天线结构胶接补偿方法，包括以下步骤：
28.步骤1：待胶接表面准备
29.进行共形天线结构待胶接表面准备，将待胶接表面擦拭清洁后待用。
30.步骤2：胶接校验
31.根据共形天线结构进行共形天线组件的组合，在待胶接界面处铺放校验膜，校验膜表面需要采用具有惰性的隔离膜进行隔离。按照设定的校验温度和压力进行加温加压校验，降温至室温后，检查和记录待胶接界面处胶接物的接触情况。
32.步骤3：根据校验结果进行重复校验
33.如在胶接界面处存在间隙，则补偿后再次校验，补偿时不在原位进行补偿，而在需要补偿位置对应的共形天线结构最外表面进行补偿。用于补偿的材料是惰性的膜状或片状材料。重复校验直至所有待胶接界面处的胶接物完全接触。
34.步骤4：共形天线结构组合
35.按照共形天线结构依次进行共形天线结构各组件的组合，在胶接界面处铺贴校验
时所用校验膜同等厚度的胶膜。共形天线各组合完毕后，根据校验结果在共形天线结构最外表面补偿惰性材料，确保补偿位置和补偿厚度均与最后依次校验时的状态完全一致。
36.步骤5：胶接固化
37.按照胶膜固化工艺参数进行共形天线结构的胶接固化，固化完毕后将共形天线结构最外表面的惰性补偿材料去除。
38.本发明所述的共形天线结构胶接补偿方法是一种不在原位补偿，而在需补偿区域对应位置的外表面进行异位补偿的方法。
39.本发明所述的校验膜可以是专门用来校验间隙的校验膜，也可以是用于胶接的胶膜。
40.本发明所述的隔离膜是惰性的隔离膜，不会与校验或胶接用的校验膜和胶膜发生化学反应的隔离材料，且不会污染待与其接触的共形天线结构组件。
41.本发明所述的隔离膜可以是聚四氟乙烯隔离膜，也可以是偏氟氯乙烯或其他惰性的隔离膜。
42.本发明所述的校验温度和压力可以与胶膜固化的温度和压力一致，也可以低于胶膜固化温度及压力，一般校验温度低于胶膜的固化温度，校验压力与胶膜固化压力一致。
43.本发明所述的惰性补偿材料是惰性的膜状或片状材料，不会和与其接触的共形天线组件发生化学反应且不会污染共形天线结构组件。
44.本发明所述的惰性补偿材料能够耐受胶膜胶接固化时的温度和压力，且其厚度和状态不会随着温度和压力的变化而变化。
45.本发明所述的惰性补偿材料需在固化结束后去除，不会有多余的胶膜材料留在共形天线结构中，因此避免了补偿材料对共形天线性能的影响。
46.实施例1：
47.某共形天线结构由3层石英纤维增强氰酸酯透波复合材料蒙皮1，分别为上层蒙皮、中间蒙皮和下层蒙皮、3层含有天线辐射单元3的印制电路板4和两层透波蜂窝2组成，其中3层含有天线辐射单元的印制电路板分别位于3层透波复合材料蒙皮的层间厚度中间位置处，需要使用1层氰酸酯胶膜将含有辐射单元的透波复合材料蒙皮及透波蜂窝组合胶接为一个整体。
48.步骤1：待胶接表面准备
49.用乙醇将含有天线的印制电路板的透波复合材料蒙皮表面擦拭清洁、将透波蜂窝表面擦拭清洁，待乙醇晾干后待用。
50.步骤2：胶接校验
51.根据共形天线结构进行共形天线组件的组合，依次将下层蒙皮、表面包覆了牌号为a4000隔离膜的氰酸酯胶膜、下层透波蜂窝、表面包覆了牌号为a4000隔离膜的氰酸酯胶膜、中间蒙皮、表面包覆了牌号为a4000隔离膜的氰酸酯胶膜、上层透波蜂窝、表面包覆了牌号为a4000隔离膜的氰酸酯胶膜和上层透波蒙皮定位组合到胶接工装表面。
52.对组合后的共形天线结构进行胶接校验，校验温度为80℃，校验压力为0.3mpa，恒温恒压30min后，开始降低温度，当温度降低至60℃时，即将校验压力去除。
53.依次将共形天线各组件及校验用胶膜拆下，检查和记录待胶接界面处胶接物的接触情况。
54.步骤3：根据校验结果进行重复校验
55.根据校验结果进行第二次胶接校验，如在胶接界面处存在间隙，不在透波蜂窝与蒙皮之间补偿胶膜，而在需要补偿位置胶膜的区域对应的下层蒙皮表面或上层蒙皮表面补偿，补偿材料使用牌号为fbq-n-0.08的浸渍了聚四氟乙烯的玻璃纤维布，直接将补偿材料铺贴到相应位置处，需使用多层补偿材料时，补偿材料应逐层均匀过渡以避免形成台阶。
56.重复校验直至所有蒙皮与蜂窝胶接界面处的校验用胶膜上所有区域均出现蜂窝的印痕，表明蜂窝与蒙皮完全贴合后方可不再校验。
57.步骤4：共形天线结构组合
58.按照共形天线结构依次进行共形天线结构各组件的组合，将校验用胶膜更换为同等厚度的胶膜。共形天线各组合完毕后，根据步骤3的校验结果在共形天线结构最外表面补偿惰性材料，确保补偿位置和补偿厚度均与最后一次校验时的状态完全一致。
59.步骤5：胶接固化
60.按照胶膜固化工艺参数进行共形天线结构的胶接固化，固化温度为180℃、固化压力为0.3mpa，恒温固化时间为180min，恒温结束后待温度降低至60℃以下时结束固化。