СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО АНТЕННОГО РЕФЛЕКТОРА
METHOD OF MANUFACTURING MULTILAYER ANTENNA REFLECTOR

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам изготовления рефлекторов антенн и может быть использовано при создании прецизионных рефлекторов из полимерных композиционных материалов для бортовых антенн космических аппаратов.
Известен способ изготовления многослойных изделий, преимущественно из полимерных композиционных материалов и легких сплавов (патент России №2450921), включающий сборку многослойных изделий на формообразующем элементе, укладку технологического пакета и установкой вакуумного мешка, вакуумирование, нагрев с увеличением прогрева определенных зон многослойных изделий, измерение температур во всех зонах элементов конструкции, взаимодействующих с многослойным изделием, периодическое сравнение измеряемых температур с требуемыми значениями, выдержку при температуре отверждения и охлаждения, при этом вакуумирование производят непосредственно после укладки технологического пакета с вакуумным мешком, а нагрев проводят непосредственно после вакуумирования, при этом управление нагревом, выдержкой при отверждении и охлаждении производят путем замера температур многослойных изделий в n сегментах формообразующего элемента (где n=1, 2 i), уменьшении мощности теплонагревателей i-го сегмента в случае превышения требуемой температуры, а в случае понижения - увеличения мощности теплонагревателей i-го сегмента.
Недостатком способа является недостаточная точность параболической внутренней рабочей поверхности антенны относительно начальной точности рабочей поверхности формы, вследствие ее изменения при нагреве формы и технологических остаточных напряжений в антенне, возникающих при окончательном термоотверждении под давлением материалов и слоев антенны и дополнительно проявляющихся в формоизменении рабочей поверхности антенны при эксплуатации в условиях открытого космоса.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления многослойного антенного рефлектора (патент РФ №2168820), включающий раздельное термоформование тыльной и отражающей обшивок, выполненных из слоев волокнистого наполнителя, на оправке, соединение тыльной и отражающей обшивок через сотозаполнитель и отверждение, при этом термоформование тыльной и отражающей обшивок, выполненных из слоев углеволокнистого наполнителя, предварительно пропитанного органическим связующим, ведут на промежуточной оправке под давлением, каждую из обшивок подвергают термоциклированию при температуре выше температуры термоформования без применения давления, затем отражающую обшивку устанавливают на финишную прецизионную оправку, после чего на отражающую обшивку через клеевой состав устанавливают сотозаполнитель, а поверхность сотозаполнителя через клеевой состав устанавливают тыльную обшивку, после чего обеспечивают полное прилегание отражающей обшивки к рабочей поверхности финишной прецизионной оправки с применением давления на тыльную обшивку и производят холодное отверждение многослойного антенного рефлектора при том же давлении. Описанный способ принят за прототип изобретения.
Недостатком этого способа изготовления является большая многоступенчатость технологии изготовления, что неизменно приводит к значительному разбросу термомеханических свойств материала, что в свою очередь усложняет задачу получения многослойных антенных рефлекторов с высокими требованиями к точности геометрических параметров рабочей поверхности в условиях эксплуатации.
Задачей настоящего изобретения является улучшение технологичности изготовления и повышение функциональной (в условиях открытого космоса) точности отражающих поверхностей многослойных антенных рефлекторов.
При этом, основными составляющими функциональной точности отражающих поверхностей многослойных антенных рефлекторов, полученных по известным способам, являются:
- погрешности формы рабочей поверхности оправки после изготовления,
- погрешности формы рабочей поверхности вследствие термодеформаций оправки при горячем отверждении рефлектора,
- погрешности формы отражающей поверхности рефлектора вследствие технологических остаточных деформаций,
- погрешность формы отражающей поверхности вследствие термодеформаций рефлектора при его эксплуатации в составе бортовой антенны космического аппарата с учетом дополнительного проявления технологических остаточных напряжений.
Решение поставленной технической задачи по изготовлению многослойного антенного рефлектора включающего термоформование тыльной и отражающей обшивок, выполненных из слоев волокнистого композиционного материала на оправке, соединение тыльной и отражающей обшивок осуществляется через сотозаполнитель с помощью пленочного клея и отверждения. При этом, в процессе изготовления рефлектора на оправке вакуумируют каждый выложенный слой включая сотовый заполнитель и пленочный клей и на всем протяжении цикла выкладки и вакуумировании слоев проводится подогрев прецизионной оправки.
Способ изготовления многослойного антенного рефлектора осуществляют следующим образом.
1. Для формования рефлектора используют прецизионную металлическую оправку с возможностью подогрева во время всего цикла изготовления, выполненную из материала с коэффициентом линейного температурного расширения близким к характеристикам рефлектора, причем профиль оправки имеет минимальное отклонение от теоретического профиля. Поверхность оправки предварительно полируют.
2. На поверхность подогреваемой оправки наносят антиадгезионный состав.
3. Выполняют раскрой волокнистого композиционного материала для изготовления многослойного антенного рефлектора.
4. Выполняют раскрой и технологическую подготовку сотового заполнителя.
5. Осуществляют последовательную выкладку отражающей оболочки, пленочного клея, сотового заполнителя, тыльной оболочки, при этом, после выкладки каждого слоя выполняют сборку вакуумного мешка и вакуумирование элементов многослойного антенного рефлектора.
6. Выложенный пакет рефлектора закрывают вакуумным мешком, обеспечивают вакуум в вакуумном мешке. Помещают в автоклав или термокамеру, проводят ступенчатый нагрев сборки до температуры полимеризации связующего и пленочного клея и выдерживают ее при этой температуре в течение времени, необходимого для полимеризации, поддерживая необходимое давление.
7. Отключают вакуум, проводят демонтаж оснастки и снимают многослойный антенный рефлектор с оправки.
8. Проводят последующие технологические операции по изготовлению многослойного антенного рефлектора.
Положительный эффект достигается за счет обжатия каждого слоя на стадии выкладки материала на подогреваемую оправку, что позволило существенно улучшить качество выкладки материала и получаемую точность профиля многослойного антенного рефлектора, изготавливаемого предложенным способом.