天線罩的一般下料形式和鋪疊后的效果如圖3所示。可以看出,常用的下料形式是保證不了核心區(qū)和其它區(qū)域嚴格的電性能要求。
分析可知,此雷達天線罩的核心區(qū)是雙曲面外形,從理論上來講是不能展開為平面的,但我們巧妙利用玻璃布的部分可延展性,再利用復合材料模擬軟件FiberSim的優(yōu)化設計和仿真,設計出如下優(yōu)化的下料形式,其鋪疊后的效果如圖4所示??梢詢?yōu)化設計的下料形式能夠完全滿足核心區(qū)和其它區(qū)域的設計要求。
比較上面兩種下料形式的鋪疊效果可以看出,優(yōu)化的下料形式在核心區(qū)無搭接,而且核心區(qū)拼縫明顯少于一般的下料形式。另外,優(yōu)化的下料形式比一般下料還具有以下優(yōu)點:玻璃布的利用率從50%提高到80%、下料效率和鋪疊效率也有相應提高。
2.5 蜂窩夾芯與蒙皮的膠接成型工藝
NOMEX蜂窩夾芯與蒙皮的膠接工藝,常采用兩種方法:二次成型和三次成型。二次成型是先將外蒙皮(或內蒙皮)在模具上裱糊成型后進行第一次固化,然后與蜂窩芯膠接,并在蜂窩芯子上裱糊內蒙皮(或外蒙皮),再進行第二次固化;三次成型是將外蒙皮在模具上裱糊后固化,然后將蜂窩芯子膠接在外蒙皮上進行第二次固化,最后在蜂窩芯子上裱糊內蒙皮,并進行第三次固化。實踐證明,三次成型的質量要比二次成型質量要好,但生產周期長,成本高。不論是二次成型還是三次成型,都不熊同時保證內外蒙皮表面的光滑。
本研究中,由于有內、外蒙皮兩個模具,內、外蒙皮可以分別鋪疊固化,有效地保證了內、外蒙皮表面質量和厚度,而且不增加制造成本,然后在內蒙皮上鋪放膠膜和NOMEX蜂窩進行預粘,再鋪放膠膜,裝配外蒙皮,最終固化。采用這樣的膠接工藝,有利于固化時低分子揮發(fā)份的排除,夾層內的成型質量也容易檢查,缺陷也能及時排除,保證了內、外蒙皮和蜂窩的膠接質量。
2.6 外蒙皮裝配工藝
上面所說的二次成型和三次成型法中不存在外蒙皮(或內蒙皮)的裝配問題,因為外蒙皮(或內蒙皮)在蜂窩上直接裱糊。而采用凸模成形,又要求外表面光滑,外蒙皮的裝配就成了非常困難的關鍵工序。因為蜂窩夾層結構的蒙皮一般都很薄,外蒙皮的剛度很小,膠膜又很粘,在裝配過程中,蒙皮極易和膠膜粘在一起,無法保證裝配到位,引起蒙皮和蜂窩芯脫粘,導致整個產品的報廢。裝配工序是蜂窩夾層結構制造過程中的一個基礎的重要工序。如果裝配工序處理不好,就會面對由天氣決定是否制造的尷尬局面(一般在零下溫度時,膠膜不太粘,裝配的問題不大)。
我們巧妙改進裝配工藝,有效解決了這個基礎問題,在以后的制造過程中,未出現(xiàn)由外蒙皮裝配而引起的問題。
3 檢測結果與結論
對成型后的天線罩進行了一系列測試,主要包括核心區(qū)和其它區(qū)域電性能測試、基本力學性能測試、罩體厚度、無損檢測、表面質量等。各項指標均達到相關的技術標準。
本文選用玻璃布/中溫改性環(huán)氧、膠膜和NRH系列NOMEX蜂窩夾芯體系,采用雙凸模固化成型,通過FiberSim軟件優(yōu)化設計下料形式,采用創(chuàng)新的裝配手段,合理的膠接和固化工藝,研制出完全滿足設計要求的高性能的雷達天線罩。