天線罩又稱電磁窗(Electromagnetic Windows)，其英文名為Radome(Radar Dome的縮寫)，把天線保護在罩內(nèi)，使得在保持結(jié)構(gòu)、溫度和空氣動力等特性的同時，能得到我們所要求的電磁特性[1]。簡而言之，天線罩是安裝在天線外面的保護罩，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行，提高天線使用可用度、使用壽命和效費比[2]，綜合效益十分明顯。

　　機載天線罩是飛機的重要組成部分，凡是安裝雷達的飛機都必須使用，如戰(zhàn)斗機機頭的流線型雷達罩、預警機背馱的圓盤型旋轉(zhuǎn)雷達罩、運輸機和民航客機機頭的“鼻”形雷達罩，還有轟炸機、武裝直升機、電子偵察機等飛機上的各式各樣雷達罩。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件嚴酷性的增加，對機載天線罩的性能提出了更高的要求。高性能機載天線罩應當具有良好的電絕緣性和高頻電磁波透過性能，同時也要具有優(yōu)異的耐熱性能、力學性能和耐環(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。

　　機載天線罩常用RTM(樹脂傳遞模塑)成型、熱壓罐成型等工藝方法來制備，個別也使用手糊成型工藝。應用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，且工藝過程相對復雜，對設(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，導致罩體材料的介電性能偏離設(shè)計值，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，同時具有加壓熱固化成型的優(yōu)點：其玻璃鋼的增強材料含量高(最大可達75～80％)[6]，含膠量均勻、可控，制件厚薄均勻、設(shè)計性強，材質(zhì)致密等，一次成型的面積大，厚度可達10mm以上。并結(jié)合后加熱固化和后加工工藝，使產(chǎn)品的各項性能指標大大優(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“復合材料可設(shè)計性強”的優(yōu)點，根據(jù)某翼型機載天線罩尺寸．電性與力學指標要求(①高：142mm，根部法蘭外尺寸：橢圓55mm×75mm，根部內(nèi)腔尺寸：橢圓26mm×46mm，頂部內(nèi)腔尺寸：橢圓6mm×32mm；②工作頻帶0.8～3GHz，透波率不小于93％；③抗彎強度不小于250MPa，抗拉強度不小于200MPa，振動范圍為20～2000Hz，加速度不小于9g)，罩壁采用性價比高的無堿玻璃纖維織物增強環(huán)氧樹脂復合材料，壁厚為2mm，成型工藝采用抽真空灌注成型加熱固化工藝。通過該工藝的實施和性能測試驗證，為翼型機載天線罩及相關(guān)制品的制作摸索出一條高效的低成本成型工藝方案。

1　實驗

1.1　原料

　　實驗采用的主要原材料如下：無堿玻璃纖維布(SHFRPEW2#)，環(huán)氧樹脂(SHFRPEP5#)。
     
       1.2　制備

　　抽真空灌注成型加熱固化工藝，是樹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。其工藝步驟參見圖1。
        
       根據(jù)某翼型機載天線罩尺寸、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)某翼型機載天線罩的外形尺寸及壁厚裁剪無堿玻璃纖維織物(SHFRPEW2#)，置于60±5℃的烘箱中干燥4小時以上。成型前取出增強織物，待其降至室溫后使用。

　　(2)選擇環(huán)氧樹脂專用脫模劑，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)預備好的增強織物，直至預定層數(shù)，按天線罩外形剪裁，剪去多余的增強織物。

　　(5)在上述半成品表面依次鋪設(shè)脫模布、隔離膜和導流氈，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)氧樹脂體系膠液，攪拌均勻。

　　(7)按加壓程序?qū)ζ溥M行抽真空的預加壓，檢驗其密封性、真空度；在密封性良好的基礎(chǔ)上，開始抽真空灌注成型。當樹脂開始凝膠時，再對其進行加熱、加壓固化。

　　(8)固化完成后，即可進行脫模、修磨、切割、油漆等后加工。

2　結(jié)果與討論

2.1　力學性能

　　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材料含量高(最大可達75~80％)[6]，氣孔率低，缺陷少，制品力學性能大大優(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堿玻璃纖維織物(SHFRPEW2#)增強環(huán)氧樹脂(SHFRPEP5#)復合材料試板與手糊工藝相應的復合材料試板的力學性能。其抗彎強度為450 MPa，抗拉強度為412 MPa，大大高于該翼型機載天線罩的材料力學指標(抗彎強度不小于250MPa，抗拉強度不小于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)計要求，并經(jīng)裝機力學性能檢驗：經(jīng)振動(振動范圍為20~2000Hz)和加速度試驗(加速度不小于9g)，該產(chǎn)品滿足力學性能指標要求。
      
     
       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材料含量高(最大可達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，非常有利于機載天線罩的電性設(shè)計與制作加工，該產(chǎn)品等效試板的測試結(jié)果見圖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％”電性指標要求。
     
3　結(jié)　論

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