航空天线罩吸波透波一体化设计

论导弹天线罩的制造技术发布时间：2021-08-17T08:20:40.050Z 来源：《科技新时代》2021年5期作者：梅延宁[导读] 且对其形状精度及可靠性要求均较高，必须采用相对精密的加工制造技术确保天线罩的高质量制造。

哈尔滨哈玻拓普复合材料有限公司 ?黑龙江省哈尔滨市 150038摘要：作为导弹前端导引头的保护罩，天线罩所起的作用至关重要。

在高速飞行中，导弹天线罩需承受高温、高负载，同时需保证其具备良好的电磁透波能力。

为此，文章从导弹天线罩的功能及结构特点入手，在明确导弹天线罩性能要求的基础之上，从导弹天线罩制作材料、成型方法对导弹天线罩的制造技术展开了探讨。

关键词：导弹天线罩；材料分析；制造技术天线罩是导弹的重要结构之一，其主要安装于导弹前端，其作用是对前端的导引头进行保护。

导弹天线罩需要电磁波透过性良好，也要具备极佳的空气动力性能，以便于可适用于高速飞行，且导弹飞行时，会与空气产生摩擦而导致温度上升，因而天线罩还需具备良好的耐热能力。

导弹天线罩属于弹体之上的裸露结构，需要在相对恶劣的环境下运行，因而其还需具备良好的机械性能，且对其形状精度及可靠性要求均较高，必须采用相对精密的加工制造技术确保天线罩的高质量制造。

1.导弹天线罩的功能及其结构特点导弹飞行时，天线罩需要承载机动过载产生的较高压力，在电气性能方面，既要确保其功率传输效果，也要实现瞄准误差的有效控制，还应具备良好的耐高温、抗雨蚀性、耐热冲击、低热膨胀率等诸多特性。

2.天线罩制造所需的材料分析由于天线罩材料的抗热性及电波透过性要求并不一致，因而可将之分为两个类别，并且这两种材料所对应的制造技术也有所差异。

一类是纤维增强塑料，石英纤维材料应用率较高，并且玻璃纤维、芳纶纤维等增强塑料也较为常用，基体材料可应用聚酰亚胺和环氧树脂等。

另一类是陶瓷材料，通常此材料应用于抗热性要求较高的天线罩制作过程中。

常用的陶瓷材料为氧化铝，也可应用石英玻璃或耐热玻璃等材料，材料选择标准是电容率较低、热冲击承受力较高且膨胀系数较低。

现代电子技术Modern Electronics Technique2023年12月1日第46卷第23期Dec. 2023Vol. 46 No. 230 引 言频率选择表面（Frequency Selective Surface, FSS ）是一种由周期性排列的金属片或任意几何形状的孔径元件组成的周期结构[1⁃2]，因其具有独特的频率选择特性而引起研究者们的广泛关注，它广泛应用于空间滤波器[3]、偏振器[4]、隐身天线罩[5⁃6]。

在隐身领域，由于天线通常是强散射源，因此降低整个天线系统的雷达横截面（Radar Scattering Section, RCS ）至关重要。

当外部电磁波照射天线系统时，将天线工作波段外的电磁信号反射到某些方向，缩减了天线的单站RCS 。

同时，FSS 天线罩对天线工作频率范围内的信号具有全传输特性，保证了工作频段内天线的正常通信。

然而，这种反射带外电磁波的方法仅适用于单站雷达，对于双站或多站雷达而言并没有较好的隐身效果。

近年来形成了一种结合FSS 和吸波器的设计思路，它被称为频率选择性吸波体（FSA ）。

FSA 通常能够吸收带外的入射电磁波，并且由一个传输波段来传输通信信号。

FSA 的概念首先在文献[5]中被提到，它一般由两层结构组成，即上层的吸波结构和下层的FSS 结构。

上层的吸波结构通常由金属结构和损耗元件构成，下层的FSS 由孔径元件组成。

根据吸波波段与传输波段位置基于超表面的超宽带隐身天线罩的仿真设计熊 杰， 杨宝平（黄冈师范学院 物理与电信学院， 湖北 黄冈 438000）摘 要： 为了减小飞行器的多基站雷达散射截面，增加天线系统的隐身功能，提出一种基于超表面的超宽带隐身天线罩模型，该模型具有低频吸收、高频传输的特性。

提出的天线罩由位于上层的吸波结构和位于下层的频率选择结构组成。

上层由两个π型金属结构与工型金属结构组合而成，中间通过电阻元件连接，下层由“X ”字型周期缝隙结构组成，每个周期结构中一个电阻层结构对应4个“X ”字型FSS 结构。

无人机载有源相控阵天线一体化结构设计李继【期刊名称】《《机械与电子》》【年(卷),期】2019(037)008【总页数】4页(P47-49,54)【关键词】结构设计; 热设计; 抗振动冲击设计; 电磁兼容设计【作者】李继【作者单位】西南电子技术研究所四川成都610036【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言近年来，随着我国航空技术的提升，无人机的发展非常迅速，无人机广泛用于战场侦察、通信中继、电子对抗、空中打击等诸多军事行动[1]。

由于无人机对航程、续航时间等性能指标的严格要求，对无人机机载有源相控阵天线的小型化、轻量化、抗振性、电磁兼容性提出了更严苛的指标，同时机载有源相控阵天线自身的热流密度越来越大，这些特点使得机载有源相控阵天线的结构设计难度越来越大。

1 天线总体设计根据机载有源相控阵天线的功能、装机要求，对天线整机结构作了划分，天线主要包含天线阵面、TR组件、波控模块、电源模块、终端模块，如图 1所示。

图1 某机载有源相控阵天线组成机载有源相控阵天线通常按照功能模块直接设计相应的结构，每个功能模块均有自身的结构件，这种设计的优点是模块独立性高，总体分发任务以模块形式分发，只需规定模块外形尺寸、电气接口、机械接口，简单可靠；缺点是结构件未充分利用，重量较重。

因此采取了一体化设计的思路，将有源相控阵天线的天线阵面与T/R组件进行集成设计，将波控模块与电源模块进行集成设计。

终端模块在电气性能上是天线收发信号的一个中转处理站，通常将其安装在载机上，通过电缆与天线进行互联，在此，直接将终端模块集成安装到天线上，两者只需用电连接器进行盲插，减少了两者的互联电缆。

天线采用强迫风冷散热，为节省空间，将终端模块的中间位置预留出来安装风机，再将终端模块安装在T/R组件上，利用T/R组件的散热齿和终端模块形成风道，天线的总体布局如图2所示。

图2 天线的总体布局天线的工作频段为S频段、B1频段，由于电气性能要求，S频段的天线辐射面的外形尺寸为380 mm×380 mm×5.6 mm，B1频段的天线辐射面的外形尺寸为60 mm×60 mm×7 mm，根据一体化设计原则及电气性能所要求的基本尺寸，天线的外形尺寸定为480 mm×400 mm×50 mm，与同等性能指标的天线相比，本天线的厚度尺寸仅为50 mm，在平台的装机尺寸这一要素上具有竞争优势。

一体化FSS雷达罩设计与加工方法研究一体化FSS雷达罩设计与加工方法研究摘要：FSS(频率选择性表面)雷达罩因其轻巧、透明、透波、隐形等特点，应用于现代化装备的雷达罩及飞机透明罩等领域得到了广泛的研究与应用。

本文设计了一种新型FSS雷达罩，它采用的是覆膜式结构，由多个FSS单元板和金属网格板组成，整体吸波性能好，同时保证了稳定的机械强度。

对FSS雷达罩的材料、结构、形状、工艺进行了深入研究，并成功开发了一套FSS雷达罩加工工艺，实现了大规模、高效率、低成本的生产，为实现FSS雷达罩的大规模生产提供了重要的技术保障。

关键词：FSS雷达罩；覆膜式结构；吸波性能；机械强度；加工工艺一、引言频率选择性表面(FSS)被广泛应用在遮盖、隔离、滤波、突出和吸波等方面，其中FSS雷达罩是FSS技术在雷达罩领域的一个典型应用。

FSS雷达罩因其轻巧、透明、透波、隐形等特点，在现代化装备的雷达罩及飞机透明罩等领域得到了广泛的研究与应用。

本文设计了一种新型FSS雷达罩，采用的是覆膜式结构，由多个FSS单元板和金属网格板组成，整体吸波性能好，同时保证了稳定的机械强度。

对FSS雷达罩的材料、结构、形状、工艺进行了深入研究，并成功开发了一套FSS雷达罩加工工艺，实现了大规模、高效率、低成本的生产，为实现FSS雷达罩的大规模生产提供了重要的技术保障。

二、FSS雷达罩的设计FSS雷达罩的设计和制造涉及多个因素，包括工艺、材料、形状和结构等。

为了充分考虑这些因素，本文设计了一种新型FSS雷达罩，它采用的是覆膜式结构。

该结构由多个FSS单元板和金属网格板组成，将FSS和金属网格相结合，能够保证整体吸波性能好，同时保证了稳定的机械强度。

1. FSS雷达罩的材料选择FSS雷达罩的吸波性能主要取决于FSS表面的金属图案及其周期，在保证吸波性能的情况下，材料的成本、透明度、机械强度等因素也需要考虑。

本文采用了有机材料和金属材料相结合的方式，将FSS材料印制在PET膜上，然后通过化学蒸镀的方式在PET膜上加上金属薄膜，最后将FSS单元板与金属网格板组合成FSS雷达罩。

航空复合材料成型与加工技术摘要：复合材料通常是指由高分子材料、无机非金属材料或金属材料复合而成的一种新材料。

复合材料可定义为出两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。

具有重量轻、设计制造性能好、复合效应高等特点，以及比强度和比模量高、疲劳寿命长、抗腐蚀性能好等优点。

关键词：航空复合材料；成型；加工技术一、复合材料成型技术1.1自动铺放技术自动铺放技术主要有自动铺丝和自动铺带两种技术，这两种技术的共同点是都采用了预浸料，并能实现全自动化与数字化制造，高速高效。

自动铺放技术非常适用于制造大型复合材料结构件，在各种飞行器，尤其是大型民用飞机结构的制造中所占比重越来越大。

自动铺带技术的原材料是带隔离衬纸的单向预浸带。

切割、定位、堆叠和轧制均采用数控技术自动完成，并由自动铺带机实现。

多轴龙门机械手可用于完成胶带铺设位置的自动控制，核心部件——铺带头配备有预浸带输送和切割系统，可根据待铺设工件的轮廓自动完成预浸带预定形状的切割。

加热后，预浸料带在压辊的作用下铺设在模具表面。

该方法具有高质量、高效率、高可靠性和低成本的特点。

主要用于平面或低曲率弯曲部件或准平面复合材料部件的层压制造。

特别适用于大型复杂零部件的制造，减少了组装件的数量，节约了制造和组装成本，大大降低了材料的废品率和制造时间。

1.2热压罐成型热压罐成型工艺是目前复合材料结构件制造过程中应用最广泛的方法之一。

它利用热压罐内的高温压缩气体对复合材料坯料进行加热和加压，以完成固化目的。

热压罐主要由罐门及罐体、风机系统、加热系统、冷却系统、真空系统、压力系统、控制系统和安全系统等机械辅助设施组成。

在复合材料结构制品的固化过程中，按照工艺和技术要求完成制品的抽真空、加热和加压，以达到制品固化的目的。

热压罐成型具体工艺流程如下：第一步是材料准备，主要是预浸料，根据设计要求裁剪预浸料；第二步是模具准备，在铺放预浸料前需要用甲乙酮或丙酮等溶剂清洗模具的表面。