基于复合材料夹芯结构的辐射/承载一体化天线设计与表征

传统天线安装在飞行器上会产生增大飞机雷达截面积(RCS)、影响气动性能等问题,严重影响飞行器性能,因此,天线与飞行器结构进行一体化设计是未来机载天线的发展趋势之一。本文通过将玻璃纤维复合材料(FR-4)格栅结构与微带天线进行复合,提出了一种辐射/承载一体化天线设计方案,设计了格栅夹芯天线和泡沫填充格栅天线。通过电磁仿真和测试表征了两种天线结构的辐射性能,其工作频段均在12.65~12.85GHz之间,增益均大于10dBi。面外压缩试验结果表明,通过在格栅夹芯天线填充泡沫,可有效地提升原结构的承载特性和能量吸收特性。本文提出的一体化天线结构有效地提高了结构效率,在工程应用中可替换飞行器中现有夹芯结构,进一步扩展一体化结构的应用空间。

某新型航天器返回舱舱门共形天线研制

介绍了通过对返回舱舱门共形天线的材料和结构选择 ,结合热压罐和对模成型工艺方法研制了一种舱门共形天线。该天线已通过各项性能测试 ,性能稳定 ,已进行了装船 ,满足设计要求。

空间智能天线夹芯结构热变形力学分析

空间智能天线夹芯结构是一种集承载、维形和微波通讯于一体的多功能结构。该结构将微带天线阵列植入复合材料夹芯结构蜂窝芯体中,既满足了结构力学和热力学性能要求,又满足了被植入天线的电性能要求,实现了空间结构的多功能化,降低了系统综合质量。本文针对低地球轨道的空间热环境,选取低热膨胀系数、低密度、高强度、高模量、耐高温及透波性好的复合材料,基于复合材料力学经典理论分析设计了面内热膨胀系数接近于零的复合材料蜂窝夹芯结构面板,并且对空间智能天线夹芯结构在低地球轨道典型空间环境下的结构热力学响应进行了有限元分析。结果表明,该空间多功能智能天线夹芯结构可以满足在轨空间温度环境下结构变形指标要求。

含天线与不含天线泡沫芯夹层结构损伤模拟及强度预测

针对复合材料泡沫芯夹层一体化天线结构开展试验研究,对比含天线和不含天线两种结构面内、面外力学性能,试验结果表明:含天线结构强度小于不含天线结构强度。在试验研究的基础上,通过引入针对复合材料层合板的Tsai-Wu张量判据和针对泡沫芯材料的三参数广义强度准则,对含天线和不含天线泡沫芯夹层结构的渐进损伤过程进行数值模拟,并预测了材料的面内压缩强度和面外拉伸强度。数值模拟结果与试验结果吻合良好,证明了模型的合理有效性。同时,研究了层板厚度、层板铺层角和泡沫芯厚度等因素对材料强度的影响规律,为复合材料一体化天线结构的优化设计提供了必要的参考。

基于蜂窝夹层结构的机载共形天线设计

共形天线是将天线与飞行器机体结构实现共形一体化设计的一类天线,该类天线在保证天线电性能的前提下,维护了飞行器气动外形的完整性,提高了飞行器气动特性,也提高了天线本身的可靠性。复合材料尤其是蜂窝夹层结构在现代飞行器上已经得到广泛使用,而复合材料特别是玻璃钢的透波率要远远优于金属材料,天线也可以作为复合材料的一个铺层嵌入其中,这就为机载共形天线的应用及发展提供了绝佳的条件。本文介绍了一种共形天线的实现方案,并比较了其仿真结果与暗室实测结果,两者能够较好地保持一致性,基本具备装机条件,具有广阔的发展及应用前景。

埋微带天线蜂窝夹层结构的力电性能分析

设计并制备了一种共形承载一体化的埋微带天线蜂窝夹层结构。利用有限元方法分析了该结构的力学性能,与三点弯曲实验比较,获得较好的一致性。研究了蜂窝层厚度等参数对电性能和力学性能的影响。结果表明,蜂窝层厚度为8~14 mm时,共形承载天线不仅具有高增益和低损耗,还具有较好的力学性能。

以复合材料为基础的微带天线的研究进展

探讨了以复合材料为基础的微带天线的设计方法及性能。首先对微带天线的重要参数进行介绍,然后根据微带天线的结构,将其分成夹层结构、铺层结构、三维纺织结构3类,分别讨论了天线的设计方法及其性能和存在的问题。展望了基于复合材料的微带天线的应用领域和研究热点。结果表明,轻质、高强化、微型化、高增益是以复合材料为基础的微带天线的发展趋势。以复合材料为基础的微带天线在高科技智能领域具有很大的应用潜力。