摘要：  本文主要论述了大口径双反射面天线反射体的结构特点、研制过程及关键制造技术。解决了大口径曲面栅面的制作难题、多层蜂窝夹层结构的成型制造工艺及复杂结构天线的后处理工艺。
1  前  言
    天线反射体广泛应用于通信卫星和舰船以及现代航空航天、国防等方面，其研究水平高低直接反映了一个航空航天和国防能力的强弱。先进复合材料由于具有高比强度、高比模量的特点，应用日趋广泛，也是制造高精度天线的有效的材料。本文研制的某型雷达双反射面天线为玻璃钢蜂窝夹层结构，口径1.65m，主反射体对电磁波起极化扭转作用，由一次反射面、二次反射面和三层蜂窝夹层及其它结构附件组成。主反射面为抛物面，0.2mm厚内蒙皮中均匀分布220根0.45mm的漆包铜线，二次反射面为一次反射面的等高面，通过铺设磷铜网实现二次反射功能。副反射体对电磁波选择性透过，由反射面和两层蜂窝夹层及结构附件组成。副反射面为1.2m的平面，也是0.2mm厚内蒙皮中均匀分布420根0.95mm的漆包铜线，天线型面精度要求均方根误差≤0.3。主副反射体由法兰盘中预埋嵌块定位连接。如何让数百根漆包铜线的中心在同一个反射抛物面上或同一个反射平面上，并减小因结构复杂，影响因素多而引起的天线变形，成为该天线型面精度能否达到设计要求的关键因素。
2  工艺过程设计
2．1  模具的设计
    该反射体模具的材料为铸铝合金，由主反射体、副反射体和二次反射面模具组成。主反射体和副反射体模具上刻有数百根均匀分布的线槽；另外模具上分别带有抽气装置和嵌块定位系统及脱模装置。为了减小法兰盘给天线带来的变形和方便嵌块的定位，法兰盘模具和加强筋模具独立设计。
2．2  树脂基体和增强材料的选择
    由于该天线的主副反射体由多层蜂窝夹层及结构附件构成，结构复杂；主副反射面均由数百根漆包铜线组成栅面，成型困难，只能采用室温固化的树脂体系。环氧树脂具有优异的力学性能和电性能，工艺性良好；玻璃布的强度较高，耐热性和电性能优良，而且耐候性好，适合海洋环境下使用。通过试验，结合天线的力学性能和电性能要求，选择环氧树脂和玻璃布作为树脂基体和增强材料。
2．3  工艺流程
    反射体的制作采用手糊工艺和真空袋压工艺。主反射体成型工艺流程为：模具准备→预制蜂窝→绷漆包铜线→栅面成型→粘接层蜂窝→后处理→一二次反射面复合→粘接法兰盘加强筋等结构件→外蒙皮成型→粘接中心环和嵌件。二次反射面成型工艺流程为：模具准备→预制蜂窝→一二次反射面成型→粘接第二层蜂窝→粘接第三层蜂窝→后处理→粘接定位环。
3  关键技术及实施要点
3．1  双栅面的制造
3．1．1  绷线架的设计
    针对漆包线的延展特性，设计了绷线架，架上的螺钉装上弹簧，以防止铜丝回弹时螺钉松开；同时在螺杆上打孔，将漆包线穿入孔中，两头用螺钉拧紧。由于每一根铜丝都是独立的，利用螺钉可以调整每一根铜丝在线槽中的松紧程度，利于所有铜丝入槽良好，整个栅面漆包线的中心都在一个整体抛物面上，保证了漆包线间的平行度，为提高栅面的精度打下良好的基础。
3．1．2  绷丝关键工艺
    由于漆包线的下面衬有一层0.06mm加厚无碱平纹玻璃布，漆包线搁在布上难以入槽，采用先将玻璃布划入线槽中，然后将漆包线嵌入布槽中，两头用螺钉紧固在绸线架上的方法，实践证明效果良好。旋紧螺钉时，用力得当，既要把线拉紧，使漆包线完全进槽，又要防止漆包线被绷断。因为铜丝延展性的影响，涂胶做栅面前，必须先将松动的没有进槽的铜丝重新调整绷紧，使其完全进槽。
3．1．3  栅面的制造工艺
(1)由于天线反射体电气性能的好坏与复合材料含胶量和含胶量的均匀性有密切关系，而手糊工艺可以控制这一点，故本文采用浸胶法和真空袋压工艺。对于副反射体两层蜂窝之间的薄蒙皮、反射体蒙皮和一二次反射面复合时的0.06mm布，采用浸胶法，即根据胶含量和布的重量计算需用胶的重量，将布在胶液中浸透，使布上胶液涂布均匀，有效控制反射体含胶量及含胶量的均匀性；同时真空袋压工艺能有效去除树脂在混合过程中带入的空气、溶剂和固化过程中产生的小分子，消除空隙，使天线强度和刚度大幅度提高，并使栅面和模具贴合良好，提高反射体的型面精度；同时袋压工艺也可将布上多余的胶液吸走，有效控制反射体含胶量的均匀性。
(2)由于绷线架的加入，给制造栅面时抽真空带来困难，因此采用35mm厚橡胶板，切割并拼接成圆环形，用密封胶或密封胶条粘在模胎法兰台面上，使每一根从模具线槽上下来的铜丝都均匀排在橡胶板上；将气球布密封在橡胶板上，抽真空固化，真空压力在-0.07MPa以上。在模具旁放一小块浸过剩余胶液的布以确定固化时间。绷铜线前，须先对粘好的橡胶密封圈做密封试验，压力在-0.08Mpa以上。这样制做蒙皮材料可降低介电损耗，并且蒙皮和模胎贴合良好，提高了型面精度。
(3)栅面制造时，3层0.06mm玻璃布的径向分别与铜丝成45°、-45°、90°，制成准各向同性材料。胶液粘度的控制也非常重要。由于环氧胶的粘度较大，如果不加人溶剂，栅面上多余的胶难以被吸胶布完全吸走，导致栅面上胶含量过高且胶层不均匀，内蒙皮厚度超差，严重影响电气性能。如加入溶剂过多，栅面上的胶被吸胶布过多吸走，含胶量过少，导致内蒙皮发白，影响粘接性能。用途-4粘度计测量，在30±3比较合适。
3．2  多层蜂窝夹层结构成型工艺
    蜂窝在模具上预固化成型的优点是①产品内部小分子含量少，产生偶极极化的基团数量大大减少，有利于稳定制品的介电损耗；②预制蜂窝时，蜂窝与模具型面贴合，降低蜂窝在反射体成型过程中的内应力，保证反射体结构稳定。为了增加蜂窝与蒙皮的粘接强度，预制好的蜂窝结构层粘结表面先用砂布打磨，去除毛刺及胶瘤，再用胶浸润蜂窝被粘表面。浸润蜂窝用的胶液中加入白炭黑，以增加触变度，制作胶瘤，有效的增大了粘接面积，提高了粘接强度。刷胶时，胶液不可流入蜂格中，否则会降低蜂窝高度或增厚蒙皮，严重影响天线整体性能。预成型蜂窝与预成型蒙皮在常温下粘接，通过批量生产，证明效果良好。主反射体两层蜂窝之间的蒙皮和主反射体的外蒙皮由4层0.1mm无碱平纹玻璃布组成。由于玻璃布径向和纬向的力学性能有差异，蒙皮固化后各方向的内应力不同，容易引起天线的变形。采用交叉铺层方法，即4层布径向成0°、45、-45°、90°，有效解决了上述问题。
3．3  天线的后处理工艺
    由于复合材料在制作过程中，材料受外力作用而使内部分子相对位置发生变化引起内力发生改变，产生附加应力。这种应力会使结构复杂的反射体发生较大的变形，影响天线的精度。后处理的目的是为了让树脂体系完全固化和消除应力。对于结构如此复杂的天线，如果采取整体后处理，由于模具和复合材料的热容不―样，升温速度也会不一致，要达到模具与制品的温度一致，后处理的时间很长；而且由于主副反射体结构复杂，生产周期长，前后制作的玻璃钢制品固化程度不一致，固化收缩应力也不一致，引起反射体大的变形，型面精度不易保证。针对以上特点，在该天线反射体中，采用独立后处理法对一次面、二次面、副反射面等构件针对性进行单独处理，每次后处理的时间一般在28-32h。控制升降温时间，减小模具与天线制品的热容和膨胀系数不一致而导致的天线反射体变形。法兰盘的后处理可不控制降温速率，保温后即可断电。后处理的方法为：以每小时5℃的升温速率由室温升至100℃，保温4h，然后以每小时5℃的降温速率降至45℃。整个过程对制件保持抽真空，压力在-0.08MPa以上。
4  结束语
    采用上述制造工艺，经过三个批次产品的制作，天线的型面精度在0.15-0.30之间。电气性能指标均达到设计要求，部分指标优于设计要求。采用室温固化树脂体系，袋压法手糊成型复杂结构雷达天线反射体的工艺简便，并极大降低了制造成本。