摘要：  本文主要論述了大口徑雙反射面天線反射體的結構特點、研制過程及關鍵制造技術。解決了大口徑曲面柵面的制作難題、多層蜂窩夾層結構的成型制造工藝及復雜結構天線的后處理工藝。
1  前  言
    天線反射體廣泛應用于通信衛星和艦船以及現代航空航天、國防等方面，其研究水平高低直接反映了一個航空航天和國防能力的強弱。先進復合材料由于具有高比強度、高比模量的特點，應用日趨廣泛，也是制造高精度天線的有效的材料。本文研制的某型雷達雙反射面天線為玻璃鋼蜂窩夾層結構，口徑1.65m，主反射體對電磁波起極化扭轉作用，由一次反射面、二次反射面和三層蜂窩夾層及其它結構附件組成。主反射面為拋物面，0.2mm厚內蒙皮中均勻分布220根0.45mm的漆包銅線，二次反射面為一次反射面的等高面，通過鋪設磷銅網實現二次反射功能。副反射體對電磁波選擇性透過，由反射面和兩層蜂窩夾層及結構附件組成。副反射面為1.2m的平面，也是0.2mm厚內蒙皮中均勻分布420根0.95mm的漆包銅線，天線型面精度要求均方根誤差≤0.3。主副反射體由法蘭盤中預埋嵌塊定位連接。如何讓數百根漆包銅線的中心在同一個反射拋物面上或同一個反射平面上，并減小因結構復雜，影響因素多而引起的天線變形，成為該天線型面精度能否達到設計要求的關鍵因素。
2  工藝過程設計
2．1  模具的設計
    該反射體模具的材料為鑄鋁合金，由主反射體、副反射體和二次反射面模具組成。主反射體和副反射體模具上刻有數百根均勻分布的線槽；另外模具上分別帶有抽氣裝置和嵌塊定位系統及脫模裝置。為了減小法蘭盤給天線帶來的變形和方便嵌塊的定位，法蘭盤模具和加強筋模具獨立設計。
2．2  樹脂基體和增強材料的選擇
    由于該天線的主副反射體由多層蜂窩夾層及結構附件構成，結構復雜；主副反射面均由數百根漆包銅線組成柵面，成型困難，只能采用室溫固化的樹脂體系。環氧樹脂具有優異的力學性能和電性能，工藝性良好；玻璃布的強度較高，耐熱性和電性能優良，而且耐候性好，適合海洋環境下使用。通過試驗，結合天線的力學性能和電性能要求，選擇環氧樹脂和玻璃布作為樹脂基體和增強材料。
2．3  工藝流程
    反射體的制作采用手糊工藝和真空袋壓工藝。主反射體成型工藝流程為：模具準備→預制蜂窩→繃漆包銅線→柵面成型→粘接層蜂窩→后處理→一二次反射面復合→粘接法蘭盤加強筋等結構件→外蒙皮成型→粘接中心環和嵌件。二次反射面成型工藝流程為：模具準備→預制蜂窩→一二次反射面成型→粘接第二層蜂窩→粘接第三層蜂窩→后處理→粘接定位環。
3  關鍵技術及實施要點
3．1  雙柵面的制造
3．1．1  繃線架的設計
    針對漆包線的延展特性，設計了繃線架，架上的螺釘裝上彈簧，以防止銅絲回彈時螺釘松開；同時在螺桿上打孔，將漆包線穿入孔中，兩頭用螺釘擰緊。由于每一根銅絲都是獨立的，利用螺釘可以調整每一根銅絲在線槽中的松緊程度，利于所有銅絲入槽良好，整個柵面漆包線的中心都在一個整體拋物面上，保證了漆包線間的平行度，為提高柵面的精度打下良好的基礎。
3．1．2  繃絲關鍵工藝
    由于漆包線的下面襯有一層0.06mm加厚無堿平紋玻璃布，漆包線擱在布上難以入槽，采用先將玻璃布劃入線槽中，然后將漆包線嵌入布槽中，兩頭用螺釘緊固在綢線架上的方法，實踐證明效果良好。旋緊螺釘時，用力得當，既要把線拉緊，使漆包線完全進槽，又要防止漆包線被繃斷。因為銅絲延展性的影響，涂膠做柵面前，必須先將松動的沒有進槽的銅絲重新調整繃緊，使其完全進槽。
3．1．3  柵面的制造工藝
(1)由于天線反射體電氣性能的好壞與復合材料含膠量和含膠量的均勻性有密切關系，而手糊工藝可以控制這一點，故本文采用浸膠法和真空袋壓工藝。對于副反射體兩層蜂窩之間的薄蒙皮、反射體蒙皮和一二次反射面復合時的0.06mm布，采用浸膠法，即根據膠含量和布的重量計算需用膠的重量，將布在膠液中浸透，使布上膠液涂布均勻，有效控制反射體含膠量及含膠量的均勻性；同時真空袋壓工藝能有效去除樹脂在混合過程中帶入的空氣、溶劑和固化過程中產生的小分子，消除空隙，使天線強度和剛度大幅度提高，并使柵面和模具貼合良好，提高反射體的型面精度；同時袋壓工藝也可將布上多余的膠液吸走，有效控制反射體含膠量的均勻性。
(2)由于繃線架的加入，給制造柵面時抽真空帶來困難，因此采用35mm厚橡膠板，切割并拼接成圓環形，用密封膠或密封膠條粘在模胎法蘭臺面上，使每一根從模具線槽上下來的銅絲都均勻排在橡膠板上；將氣球布密封在橡膠板上，抽真空固化，真空壓力在-0.07MPa以上。在模具旁放一小塊浸過剩余膠液的布以確定固化時間。繃銅線前，須先對粘好的橡膠密封圈做密封試驗，壓力在-0.08Mpa以上。這樣制做蒙皮材料可降低介電損耗，并且蒙皮和模胎貼合良好，提高了型面精度。
(3)柵面制造時，3層0.06mm玻璃布的徑向分別與銅絲成45°、-45°、90°，制成準各向同性材料。膠液粘度的控制也非常重要。由于環氧膠的粘度較大，如果不加人溶劑，柵面上多余的膠難以被吸膠布完全吸走，導致柵面上膠含量過高且膠層不均勻，內蒙皮厚度超差，嚴重影響電氣性能。如加入溶劑過多，柵面上的膠被吸膠布過多吸走，含膠量過少，導致內蒙皮發白，影響粘接性能。用途-4粘度計測量，在30±3比較合適。
3．2  多層蜂窩夾層結構成型工藝
    蜂窩在模具上預固化成型的優點是①產品內部小分子含量少，產生偶極極化的基團數量大大減少，有利于穩定制品的介電損耗；②預制蜂窩時，蜂窩與模具型面貼合，降低蜂窩在反射體成型過程中的內應力，保證反射體結構穩定。為了增加蜂窩與蒙皮的粘接強度，預制好的蜂窩結構層粘結表面先用砂布打磨，去除毛刺及膠瘤，再用膠浸潤蜂窩被粘表面。浸潤蜂窩用的膠液中加入白炭黑，以增加觸變度，制作膠瘤，有效的增大了粘接面積，提高了粘接強度。刷膠時，膠液不可流入蜂格中，否則會降低蜂窩高度或增厚蒙皮，嚴重影響天線整體性能。預成型蜂窩與預成型蒙皮在常溫下粘接，通過批量生產，證明效果良好。主反射體兩層蜂窩之間的蒙皮和主反射體的外蒙皮由4層0.1mm無堿平紋玻璃布組成。由于玻璃布徑向和緯向的力學性能有差異，蒙皮固化后各方向的內應力不同，容易引起天線的變形。采用交叉鋪層方法，即4層布徑向成0°、45、-45°、90°，有效解決了上述問題。
3．3  天線的后處理工藝
    由于復合材料在制作過程中，材料受外力作用而使內部分子相對位置發生變化引起內力發生改變，產生附加應力。這種應力會使結構復雜的反射體發生較大的變形，影響天線的精度。后處理的目的是為了讓樹脂體系完全固化和消除應力。對于結構如此復雜的天線，如果采取整體后處理，由于模具和復合材料的熱容不―樣，升溫速度也會不一致，要達到模具與制品的溫度一致，后處理的時間很長；而且由于主副反射體結構復雜，生產周期長，前后制作的玻璃鋼制品固化程度不一致，固化收縮應力也不一致，引起反射體大的變形，型面精度不易保證。針對以上特點，在該天線反射體中，采用獨立后處理法對一次面、二次面、副反射面等構件針對性進行單獨處理，每次后處理的時間一般在28-32h?？刂粕禍貢r間，減小模具與天線制品的熱容和膨脹系數不一致而導致的天線反射體變形。法蘭盤的后處理可不控制降溫速率，保溫后即可斷電。后處理的方法為：以每小時5℃的升溫速率由室溫升至100℃，保溫4h，然后以每小時5℃的降溫速率降至45℃。整個過程對制件保持抽真空，壓力在-0.08MPa以上。
4  結束語
    采用上述制造工藝，經過三個批次產品的制作，天線的型面精度在0.15-0.30之間。電氣性能指標均達到設計要求，部分指標優于設計要求。采用室溫固化樹脂體系，袋壓法手糊成型復雜結構雷達天線反射體的工藝簡便，并極大降低了制造成本。