[發(fā)明專利]一種仿生恒溫天線外殼結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN113381179B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王慶偉;李晶;馮蕾蕾;呂文亮;韓樂;黃正石;劉鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京機(jī)電工程研究所
• 主分類號(hào): H01Q1/42
• 分類號(hào): H01Q1/42;H01Q1/02;H01Q1/28
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本發(fā)明提供了一種仿生恒溫天線外殼結(jié)構(gòu)，包括表皮層、真皮層和骨架層，所述表皮層包括外壁板(1)和透波層(5)，所述外壁板(1)為維持氣動(dòng)外形薄壁金屬結(jié)構(gòu)，所述透波層(5)為耐高溫透波非金屬薄壁結(jié)構(gòu)；所述真皮層包括側(cè)壁板(2)，所述側(cè)壁板(2)為高剛度空腔結(jié)構(gòu)，整體熱吹脹成型，內(nèi)部脹型成仿照生物循環(huán)系統(tǒng)的空腔型結(jié)構(gòu)，用于冷卻液的流通；所述骨架層由底板(3)構(gòu)成，所述底板(3)為輕質(zhì)高剛度的仿生夾心結(jié)構(gòu)，芯部是仿生夾心層，為仿生物骨骼點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、仿深海海綿體的多孔結(jié)構(gòu)或者仿蜂巢的蜂窩結(jié)構(gòu)。本發(fā)明開發(fā)出集成多種生物結(jié)構(gòu)特征的仿生結(jié)構(gòu)形式天線外殼結(jié)構(gòu)，一方面實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的承載/熱控/裝載多功能一體化；另一方面實(shí)現(xiàn)天線結(jié)構(gòu)減重。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種飛行器機(jī)載天線結(jié)構(gòu)，屬于飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著飛行器速度的加快，飛行器外表面氣動(dòng)加熱越來越顯著，需要增加防熱層來阻止熱量進(jìn)入飛行器。但是飛行器外表面的天線為了保證透波性能，表面不能增加防熱層。因此天線外殼設(shè)計(jì)需要選用耐高溫材料，并且天線的高溫不能向飛行器內(nèi)部傳導(dǎo)。傳統(tǒng)的天線外殼結(jié)構(gòu)已經(jīng)不適用于高速飛行器。需要設(shè)計(jì)出一種新型機(jī)載天線結(jié)構(gòu)方案，來滿足機(jī)載天線領(lǐng)域的迫切需求。隨著飛行器速度的加快，飛行器外表面氣動(dòng)加熱越來越顯著，需要增加防熱層來阻止熱量進(jìn)入飛行器。但是飛行器外表面的天線為了保證透波性能，表面不能增加厚重的防熱層。因此天線外殼設(shè)計(jì)需要選用耐高溫材料，必要情況下外表面還要敷設(shè)一層耐高溫抗氧化透波材料，并且天線的高溫不能向飛行器內(nèi)部傳導(dǎo)，在滿足天線強(qiáng)度剛度的條件下盡量降低重量。針對高溫環(huán)境，傳統(tǒng)方案是在表面增加防熱層，但是防熱層越厚透波性能越差，傳統(tǒng)天線外殼結(jié)構(gòu)已經(jīng)不再適用于高速飛行器。自然界中，動(dòng)物的骨骼、鳥嘴等結(jié)構(gòu)既有承載能力，同時(shí)又是生物體內(nèi)部傳輸系統(tǒng)的載體。為了尋求更為合理的解決方案，需要向自然界進(jìn)行學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)出一種新型機(jī)載天線結(jié)構(gòu)方案，來滿足機(jī)載天線領(lǐng)域的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需解決的技術(shù)問題在于提供一種耐熱、隔熱、輕質(zhì)仿生天線外殼結(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種仿生恒溫天線外殼結(jié)構(gòu)采取技術(shù)方案如下：

所述天線外殼結(jié)構(gòu)包括表皮層、真皮層和骨架層，

所述表皮層包括外壁板和透波層，所述外壁板為維持氣動(dòng)外形薄壁金屬結(jié)構(gòu)，所述透波層為耐高溫透波非金屬薄壁結(jié)構(gòu)；

所述真皮層包括側(cè)壁板，所述側(cè)壁板為空腔結(jié)構(gòu)，整體熱吹脹成型，內(nèi)部脹型成仿照生物循環(huán)系統(tǒng)的空腔型結(jié)構(gòu)，用于冷卻液的流通；

所述骨架層起承載和連接作用，由底板構(gòu)成，所述底板為輕質(zhì)高剛度的仿生夾心結(jié)構(gòu)，芯部是仿生夾心層，為仿生物骨骼點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、仿深海海綿體的多孔結(jié)構(gòu)或者仿蜂巢的蜂窩結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述外壁板和側(cè)壁板分別成型，加熱擴(kuò)散連接到一起，或在所述側(cè)壁板為平板狀態(tài)時(shí)與所述外壁板連接在一起，再通過氣脹成型；所述底板與所述側(cè)壁板緊配合嵌套在一起或焊接在一起。

進(jìn)一步地，所述透波層由耐高溫抗氧化的陶瓷防熱結(jié)構(gòu)或者樹脂類耐熱結(jié)構(gòu)構(gòu)成；所述外壁板采用鋁合金或者鈦合金結(jié)構(gòu)；所述側(cè)壁板、底板采用金屬結(jié)構(gòu)，選用與外壁板相同的鋁合金、鈦合金材料，或者不同的金屬材料。

進(jìn)一步地，所述外壁板、側(cè)壁板厚度范圍為1mm至20mm；所述底板厚度范圍為1mm至30mm，其中，所述仿生夾心層厚度1mm至30mm，夾心層兩側(cè)薄板厚度0.1mm至3mm。

進(jìn)一步地，所述底板集成仿生循環(huán)系統(tǒng)，在所述側(cè)壁板為平板狀態(tài)時(shí)與所述外壁板和所述底板連接在一起，再通過氣脹整體成型，所述側(cè)壁板與底板循環(huán)系統(tǒng)的流通通道連通在一起。