METHOD FOR MANUFACTURING RADOMES

Abstract: 1. Method of manufacturing antennae coverings or radomes, whereby shaped fabric made of a fibre material and a thermoplastic with an extremely high melting viscosity are joined to form a composite material by means of pressure and heat, characterised in that a) the thermoplastic is used in the form of foil, b) the pieces of plastic foil placed on top of each other in layers are pressed together at pressures of between 10 and 200 bars and at temperatures above the crystallite melting range of the thermoplastic.

Description: Verfahren zur Herstellung von Radomen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Antennenabdeckungen oder Radomen, wobei Formgewebe aus Faserwerkstoff und ein thermoplastischer Kunststoff mit extrem hoher Schmelzviskosität durch Anwendung von Druck und Wärme zu einem Verbundwerkstoff vereinigt werden. Radome dienen zum Schutz von Antennen an Flugzeugen gegen Umwelteinflüsse. Die Radoinemüssen eine hohe Transparenz und geringe Verluste für Radarwellen im gesamten Betriebsfrequenzbereich besitzen. Sie müssen ausserdem die lagebedingten aerodynamischen Kräfte aufnehmen können und eine hinreichend hohe Regen Erosionsbeständigkeit sowie eine hinreichend hohe Beständigkeit gegenüber den durch die aerodynamische Erwärmung auftretenden Temperaturen aufweisen. Radome dieser Art werden im allgemeinen aus faserverstärkten Duroplasten hergestellt, z.B. aus E-Glasfaser verstärktem Epoxidharz, Mit duroplastischen Werkstoffen sind jedoch nicht alle Anforderungen erfüllbar. Störend sind insbesondere die zu hohen Dielektrizitätskonstanten und die zu hohen dielektrischen Verluste der duroplastischen Werkstoffe, sowie die Notwendigkeit einer Regen-Erosionsschutzschicht, durch die zusätzliche Verluste eingebracht werden; Diese Begrenzungen machen sich besonders bei radaroptisch dünnen (d.h. breitbandigen) Radomen und bei Betriebsfrequenzen von nehr als 10 GHz bemerkbar. Wesentlich günstigere dielektrische Eigenschaften haben einige tilerboplastische Werkstoffe wie z.B. Polyethylen, insbesondere wie ultrahochmalekulares Polyethylen (UHMPE > . So-sind z.B. die dielektrischen Verluste von UHMPE um etwa zwei Grossenordnungen geringer als die von Epoxidharzen. Die Regen-Erosionsbeständigkeit von UHMPE ist zudem so hoch, dass auf besondere Erosionsschutzschichten verzichtet werden kann. Der Verwendung dieser Thermoplaste mit hoher Schmelzviskosität steht aber die schwierige Verarbeitbarkeit entgegen. Die Schi¯elze dringt nur sehr schwer in den Gewebeverbund ein. Es wurde bereits vorgeschlagen (DE-P 32 36 447), zur Herstellung solcher Verbundwerkstoffe das Matrixmaterial in einem ersten Schritt druck los an ein ebenes Fasergewebe anzusintern und in einem zweiten Schritt mehrere vorbereitete Fasergewebe aneinander zu pressen. Es zeigte sich jedoch bei Versuchen, dass mit diesem Verfahren bei kompliziert geformten Teilen befriedigende Ergebnisse einen oft grossen Aufwand erfordern. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem hochfeste, regen-erosionsbeständige und radartransparente Radome aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten, insbesondere hoher Schmelzviskosität hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst von Verwahren mit den in den Ansprüchen angegebenen Verfahrensschritten. Erfindungsgemäss werden stets Fasergewebe und Matrixfolien aufeinandergeschichtet und unter erhöhter Temperatur verpresst, was zu einem innigen Durchdringen der Gewebe mit Matrixmaterial und einer gleichmässigen Verteilung der Komponenten führt. Es entsteht ein hochfestes, regenerosionsbeständiges Verbundmaterial mit ausreichender Durchlässiakeit für Radarwellen in einem weiten Frequenzbereich (auch > 16 GHz). Als Matrixmaterial können im Prinzip alle Thermoplaste verwendet werden. Besonders geeignet ist das Verfahren für Thermoplaste mit hoher Schmelzviskosität. So lässt sich mit dem Verfahren selbst UHMPE verarbeiten, ein Material, dessen Schmelzviskosität so hoch ist, dass kein Schmelzindex mehr bestimmbar ist. Auch in der Wahl der Fasern bestehen keine Beschränkungen. Es sind alle in der Kunststofftechnik gebräuchlichen Fasermaterialien verwendbar, wie z.B, Glasfasern,Kohlefasern oder Aramidfasern. Zum Erreichen einer gleichmEssigen Faser/Matrixverteilung können Fasergewebe verwendet werden, die in Form des Bauteils gewebt oder gestrickt sind. Diese Lösung ist bei hohen Stückzahlen und hohen Festigkeitsanforderungen vor teilhaft. Bei kleineren Stückzahlen ist es günstiger, Fasergewebe zu verwenden, die entsprechend zugeschnitten sind. Auch die Kmiststoffolien können entweder in Form von Zu sdmitben oder gleich der Form entsprechend, als tiefgezogene Teile verwendet werden, Die zur Lastaufnahnie benötigten Glas gewebe können vorteilhaft an der Innenseite des Bauteils konzentriert werden. An der Aussenseite befinden sich dann Schichten, die nicht faserverstärkt sind. Diese ungleichmässige Verteilung aaran- tiert neben hoher Festigkeit eine sehr gute Regen-Erosionsbeständigkeit. Als ausreichend für den Regen-Erosionsschutz hat sich eine 0,3 bis 1,0 mm dicke UHMPE-Schicht erwiesen. In einer vorteilhaften Ausführung kann die äusserste Schicht eine andere Farbe als die darunterliegenden Schichten haben. Dadurch kann leicht erkannt werden, ob die Erosion unzulässig weit fortgeschritten ist, bevor die Gefahr eines Bauteilversagens infolge Schädigung des tragenden Glasgewebes besteht. Der Pressdruck kann durch konventionelle Massnahmen, z.B. mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Drucksackes aufgebracht werden. Vorteilhafterweise kann er auch in einer geschlossenen Form durch thermische Expansion von Druckstücken aus einem entsprechenden Material aufgebracht werden. Eine dichtgeschlossene Form wird dazu mit den Komponenten und mit einem Druckstück gefüllt und erwärmt. Durch die thermische Expansion des Druckstückes entsteht ein sehr hoher Druck, der Gewebe und Matrix zu einem einzigen Bauteil vereinigt. Als bevorzugtes Material für die Drückstücke hat sich Silikongummi erwiesen. In der Abkühlphase sollte vorteilhafterweise dafür gesorgt werden, dass der Druck aufrecht erhalten bleibt, so dass ein Zusammenfallen des noch schmelzflüssigen Werkstückes vermieden wird. Der Abbau des thermoexpansiven Druckes beim Abkühlen kann durch Aufbringen eines zusätzlichen Druckes durch Gas oder durch einen Stempel ausgeglichen werden. Analoge Massnahmen können beim Aufheizen ergriffen werden. Vorteilhafterweise kann aus den Kunststoffolien und den Fasergeweben zunächst ein Vorformling hergestellt werden. Dies kann z.B. durch knktverschweissung der Kunststoffolien miteinander und mit dem Fasergewebe geschehen. Der Vorformling kann innerhalb der Pressform oder vorteilhafterweise in separaten Formen aufgebaut werden. Er wird dann sofort oder später in der Pressform zum fertigen Teil verpresst. Die Druckformen sind in der Regel so gestaltet, dass sie der Aussenkontur des fertigen Bauteils entsprechen. Ebenso ist es jedoch möglich, auf eine Innenform zu pressen.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Antennenabdeckungen oder Radomen, wobei Formgewebe aus Faserwerkstoff und ein thermoplastischer Kunststoff mit extrem hoher Schmelz viskosität durch Anwendung von Druck und Wärme zu einem Verbundwerkstoff vereinigt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass a) der thermoplastische Kunststoff in Folienform ver wendet wird, b) die aufeinander geschichteten Kunststoffolien und Formgewebe bei Drücken zwischen 10 und 200 bar und bei Temperaturen oberhalb des Kristallitschmelz bereichs des Matrixwerkstoffes zusammengepresst werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hohe--Druck auch in der Abkühlphase erhalten bleibt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Kunststoffolien in Form von Zuschnitten oder von tiefgezogenen Teilen verwendet werden. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Formgewebe auf der Innen seite des Bauteils konzentriert werden und als äusserste Schicht eine unverstärkte Thermoplastfolie verwendet wird. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass als äusserste Schicht eine un verstärkte thermoplastische Folie aus einem Material verwendet wird, das eine hohe Regen-Erosionsbeständig keit aufweist. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als äusserste Schicht eine 0,3 bis 1,0 mm dicke unver stärkste UHMPE-Schicht erzeugt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als äusserste Schicht eine 0,3 bis 1,0 mm dicke unver stärkte Polyether-Etherketonschicht erzeugt wird. E. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 6 oder 7, da durch gekennzeichnet, dass für die äusserste Schicht eine Folie in einer anderen Farbe verwendet wird. 9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als äusserste Schicht UHMPE und als innere Schicht Poly ethylen, Polybuten oder ein Polypropylen mit geringerer Schmelzviskosität verwendet wird. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Pressdruck durch thermi sche Expansion von Druckstücken aus Silikongummi in einer geschlossenen Form aufgebracht wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine evakuierte Pressform verwendet wird. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass während des Teils der Auf heiz- und/oder Abkühlphase, in der kein thermoexpansiver Druck vorliegt, mittels eines Gases oder eines Stempels ein zusätzlicher Druck in der Pressform aufgebracht wird. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass erst aus den Kunststoffolien und den Fasergeweben ein Vorformling hergestellt wird, der dann in einer Pressform zum fertigen Teil verpresst wird. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass eine Druckform verwendet wird, die der Aussenkontur des fertigen Bauteils ent spricht. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckform verwendet wird, die der Innenkontur des fertigen Bauteils entspricht.

Inventors: JAGER, FRANZ, LUDWIG, WOLFGANG, DR., SCHRODER, HANS-WOLFGANG, DR., STEINHEIL, ECKART, DR., Jäger, Franz, Schröder, Hans-Wolfgang, Dr.
Applicants: DORNIER SYSTEM GMBH
Application year: 1985
Main classification: H01Q1
IPC codes: H01Q1, B29C70, B29C43, B32B27