天線罩又稱電磁窗(Electromagnetic Windows)，其英文名為Radome(Radar Dome的縮寫(xiě))，把天線保護(hù)在罩內(nèi)，使得在保持結(jié)構(gòu)、溫度和空氣動(dòng)力等特性的同時(shí)，能得到我們所要求的電磁特性[1]。簡(jiǎn)而言之，天線罩是安裝在天線外面的保護(hù)罩，其主要用途是在不影響天線發(fā)射或接受電磁波的條件下，防止惡劣工況對(duì)天線正常工作狀態(tài)的影響和干擾，確保天線在各種工況下全天候正常運(yùn)行，提高天線使用可用度、使用壽命和效費(fèi)比[2]，綜合效益十分明顯。

　　機(jī)載天線罩是飛機(jī)的重要組成部分，凡是安裝雷達(dá)的飛機(jī)都必須使用，如戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)頭的流線型雷達(dá)罩、預(yù)警機(jī)背馱的圓盤(pán)型旋轉(zhuǎn)雷達(dá)罩、運(yùn)輸機(jī)和民航客機(jī)機(jī)頭的“鼻”形雷達(dá)罩，還有轟炸機(jī)、武裝直升機(jī)、電子偵察機(jī)等飛機(jī)上的各式各樣雷達(dá)罩。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件嚴(yán)酷性的增加，對(duì)機(jī)載天線罩的性能提出了更高的要求。高性能機(jī)載天線罩應(yīng)當(dāng)具有良好的電絕緣性和高頻電磁波透過(guò)性能，同時(shí)也要具有優(yōu)異的耐熱性能、力學(xué)性能和耐環(huán)境性能。而天線罩的性能不僅取決于材料，還取決于天線罩的成型工藝。

　　機(jī)載天線罩常用RTM(樹(shù)脂傳遞模塑)成型、熱壓罐成型等工藝方法來(lái)制備，個(gè)別也使用手糊成型工藝。應(yīng)用RTM成型工藝和熱壓釜成型工藝所制得的天線罩成品質(zhì)量好、性能高，但成本較高，且工藝過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求較高。而手糊成型工藝成本低，但易存在很多工藝缺陷，均勻性、一致性難以保證，例如樹(shù)脂含膠量不可控，易出現(xiàn)貧膠、富膠現(xiàn)象，罩壁厚度不均勻等，導(dǎo)致罩體材料的介電性能偏離設(shè)計(jì)值，產(chǎn)品均勻、一致的可控性差。本文所述的抽真空灌注成型工藝彌補(bǔ)了手糊成型工藝的不足，是一種高效、低成本的成型工藝方案。

　　抽真空灌注成型加熱固化工藝不僅具有手糊成型工藝的鋪層靈活性和成本低等優(yōu)越性，同時(shí)具有加壓熱固化成型的優(yōu)點(diǎn)：其玻璃鋼的增強(qiáng)材料含量高(最大可達(dá)75～80％)[6]，含膠量均勻、可控，制件厚薄均勻、設(shè)計(jì)性強(qiáng)，材質(zhì)致密等，一次成型的面積大，厚度可達(dá)10mm以上。并結(jié)合后加熱固化和后加工工藝，使產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)大大優(yōu)于常規(guī)手糊成型工藝，可和熱壓釜成型工藝相媲美。

　　本文鑒于“復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)”的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)某翼型機(jī)載天線罩尺寸．電性與力學(xué)指標(biāo)要求(①高：142mm，根部法蘭外尺寸：橢圓55mm×75mm，根部?jī)?nèi)腔尺寸：橢圓26mm×46mm，頂部?jī)?nèi)腔尺寸：橢圓6mm×32mm；②工作頻帶0.8～3GHz，透波率不小于93％；③抗彎強(qiáng)度不小于250MPa，抗拉強(qiáng)度不小于200MPa，振動(dòng)范圍為20～2000Hz，加速度不小于9g)，罩壁采用性價(jià)比高的無(wú)堿玻璃纖維織物增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，壁厚為2mm，成型工藝采用抽真空灌注成型加熱固化工藝。通過(guò)該工藝的實(shí)施和性能測(cè)試驗(yàn)證，為翼型機(jī)載天線罩及相關(guān)制品的制作摸索出一條高效的低成本成型工藝方案。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1　原料

　　實(shí)驗(yàn)采用的主要原材料如下：無(wú)堿玻璃纖維布(SHFRPEW2#)，環(huán)氧樹(shù)脂(SHFRPEP5#)。
     
       1.2　制備

　　抽真空灌注成型加熱固化工藝，是樹(shù)脂抽真空灌注成型加熱固化和手工鋪層相結(jié)合的一種玻璃鋼成型方法。其工藝步驟參見(jiàn)圖1。
        
       根據(jù)某翼型機(jī)載天線罩尺寸、鋪層、壁厚要求，本文采用抽真空灌注成型加熱固化工藝制作該機(jī)載天線罩的試件和產(chǎn)品，其成型步驟如下：

　　(1)根據(jù)某翼型機(jī)載天線罩的外形尺寸及壁厚裁剪無(wú)堿玻璃纖維織物(SHFRPEW2#)，置于60±5℃的烘箱中干燥4小時(shí)以上。成型前取出增強(qiáng)織物，待其降至室溫后使用。

　　(2)選擇環(huán)氧樹(shù)脂專用脫模劑，用軟布在天線罩模具表面均勻涂覆脫模劑。

　　(3)控制溫、濕度適宜的玻璃鋼成型環(huán)境，通常環(huán)境溫度為15~25℃，相對(duì)濕度為60％以下。

　　(4)在天線罩模具(已涂覆好脫模劑)表面按鋪層要求鋪設(shè)預(yù)備好的增強(qiáng)織物，直至預(yù)定層數(shù)，按天線罩外形剪裁，剪去多余的增強(qiáng)織物。

　　(5)在上述半成品表面依次鋪設(shè)脫模布、隔離膜和導(dǎo)流氈，脫模布要鋪勻、鋪伏貼；再用抽真空薄膜包覆和密封。

　　(6)根據(jù)天線罩尺寸和成型要求，分批次配制適量的環(huán)氧樹(shù)脂體系膠液，攪拌均勻。

　　(7)按加壓程序?qū)ζ溥M(jìn)行抽真空的預(yù)加壓，檢驗(yàn)其密封性、真空度；在密封性良好的基礎(chǔ)上，開(kāi)始抽真空灌注成型。當(dāng)樹(shù)脂開(kāi)始凝膠時(shí)，再對(duì)其進(jìn)行加熱、加壓固化。

　　(8)固化完成后，即可進(jìn)行脫模、修磨、切割、油漆等后加工。

2　結(jié)果與討論

2.1　力學(xué)性能

　　抽真空灌注成型加熱固化工藝與手糊成型工藝相比，其玻璃鋼制品的增強(qiáng)材料含量高(最大可達(dá)75~80％)[6]，氣孔率低，缺陷少，制品力學(xué)性能大大優(yōu)于常規(guī)手糊成型工藝，可和熱壓罐成型工藝相媲美。表1列出了抽真空灌注成型加熱固化工藝的無(wú)堿玻璃纖維織物(SHFRPEW2#)增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂(SHFRPEP5#)復(fù)合材料試板與手糊工藝相應(yīng)的復(fù)合材料試板的力學(xué)性能。其抗彎強(qiáng)度為450 MPa，抗拉強(qiáng)度為412 MPa，大大高于該翼型機(jī)載天線罩的材料力學(xué)指標(biāo)(抗彎強(qiáng)度不小于250MPa，抗拉強(qiáng)度不小于200MPa)。經(jīng)Ansys有限元結(jié)構(gòu)軟件仿真校核分析，該形狀、壁厚、材料和工藝制的產(chǎn)品滿足其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，并經(jīng)裝機(jī)力學(xué)性能檢驗(yàn)：經(jīng)振動(dòng)(振動(dòng)范圍為20~2000Hz)和加速度試驗(yàn)(加速度不小于9g)，該產(chǎn)品滿足力學(xué)性能指標(biāo)要求。
      
     
       2.2　電磁性能

　　介電性能方面，抽真空灌注成型加熱固化工藝與手糊成型工藝相比，因其玻璃鋼制品的增強(qiáng)材料含量高(最大可達(dá)75~80％)[6]，材質(zhì)致密、均勻，介電常數(shù)變大，介質(zhì)損耗降低，制品的介電性能穩(wěn)定、均勻，大大優(yōu)于常規(guī)手糊成型工藝，可和熱壓罐成型工藝相媲美，非常有利于機(jī)載天線罩的電性設(shè)計(jì)與制作加工，該產(chǎn)品等效試板的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2。2mm厚等效試板在0~3GHz、透波性能頻譜圖，滿足“工作頻帶0.8～3GHz，透波率不小于93％”電性指標(biāo)要求。
     
3　結(jié)　論

本文通過(guò)選用市場(chǎng)化無(wú)堿玻璃纖維增強(qiáng)織物和環(huán)氧樹(shù)脂基體等性價(jià)比高的大宗原材料，通過(guò)選用抽真空灌注加熱成型工藝，研制出壁厚為2mm的某復(fù)合材料翼型機(jī)載天線罩(高：142mm，根部法蘭外尺寸：橢圓55mm×75mm，根部?jī)?nèi)腔尺寸：橢圓26mm×46mm，頂部?jī)?nèi)腔尺寸：橢圓6mm×32mm)，通過(guò)了裝機(jī)力學(xué)性能檢驗(yàn)，滿足了振動(dòng)范圍為20～2000Hz，加速度不小于9g的力學(xué)指標(biāo)要求；通過(guò)了其等效試板的電性能檢驗(yàn)，滿足了工作頻帶0.8～3GHz，透波率不小于93％的電性指標(biāo)要求，為翼型機(jī)載天線罩及相關(guān)制品摸索出一條性價(jià)比優(yōu)異的低成本制作工藝方案。