一種折疊反射面天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計

李 陽，王宏杰

(1.海軍裝備部駐上海地區(qū)軍事代表局，上海 200083;2.中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所，南京 210003)

0 引言

高機(jī)動技術(shù)是地面雷達(dá)的一個重要發(fā)展方向。機(jī)動雷達(dá)必須適應(yīng)各種野外陣地，在運(yùn)輸狀態(tài)收縮在規(guī)定運(yùn)輸界限范圍以內(nèi)，滿足機(jī)動需要;在工作狀態(tài)展開或適當(dāng)舉高，既可以避開地物遮擋，又可以改善雷達(dá)探測性能［1］。

機(jī)動雷達(dá)處于工作狀態(tài)時，反射面天線超過了規(guī)定的運(yùn)輸界限。為了滿足機(jī)動需要，雷達(dá)反射面天線的設(shè)計實現(xiàn)了自動展開/折疊，在運(yùn)輸狀態(tài)收縮到規(guī)定運(yùn)輸界限范圍內(nèi)。

1 反射面天線自動展開/折疊設(shè)計

反射面天線自動展開/折疊設(shè)計首先應(yīng)解決整體布局問題。天線結(jié)構(gòu)采用精確的結(jié)構(gòu)設(shè)計，遵循最大限度合理利用已占用空間的原則，規(guī)劃折疊方式，充分降低質(zhì)心高度、體積和質(zhì)量，避免浪費(fèi)空間資源。

為了保證天線在一定的離地高度、指向精度和質(zhì)量偏心等條件下具有足夠的抗風(fēng)(抗彎、抗扭、抗側(cè)傾）能力，要求結(jié)構(gòu)件設(shè)計必須合理選材，保持一定的長度尺寸、橫截面尺寸和長細(xì)比，并在整體布局中予以確定。

精心設(shè)計背架接口和自動展開/折疊機(jī)構(gòu)兩端接口，明確規(guī)定接口的部位、構(gòu)造形式、尺寸和約束性質(zhì)等，是自動展開/折疊機(jī)構(gòu)平穩(wěn)、協(xié)調(diào)、可靠地運(yùn)行和鎖固以及不與其他設(shè)備、構(gòu)件相互干涉的有效保證［2］。

反射面天線自動展開/折疊的實現(xiàn)，主要是實現(xiàn)天線可折疊部位之間的定位和重復(fù)定位精度，保證天線的型面精度。

1.1 反射體

為滿足機(jī)動性要求，反射體需要進(jìn)行展開/折疊。按結(jié)構(gòu)形式和具體的結(jié)構(gòu)尺寸分為左邊塊、主塊和右邊塊3個部分，主塊包括天線背架和中塊，主塊與各邊塊間采用鉸鏈聯(lián)接。反射體外形圖如圖1所示。

左邊塊、中塊和右邊塊由面板以及角鋁、副板、連接彎角構(gòu)成背筋。在背筋的布置過程中，需要根據(jù)反射面的總體設(shè)計為天線自動展開/折疊機(jī)構(gòu)的留有一定的安裝和運(yùn)動空間。

背架上和背架箱梁內(nèi)需要安裝自動展開/折疊機(jī)構(gòu)，采用箱梁式的結(jié)構(gòu)，由鋁合金板焊接成形。

1.2 自動展開/折疊機(jī)構(gòu)

自動展開/折疊機(jī)構(gòu)指天線舉升機(jī)構(gòu)和邊塊展收機(jī)構(gòu)，用來實現(xiàn)天線反射面運(yùn)輸狀態(tài)和工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，滿足反射面天線自動展開/折疊的要求［3］。

減速電機(jī)的選型和齒輪箱的設(shè)計需要充分考慮載荷因素，服從整體布局。減速電機(jī)選型偏小，輸出功率不夠;減速電機(jī)選型偏大，會造成傳動機(jī)構(gòu)尺寸龐大，質(zhì)量增加，影響整體布局。

天線舉升機(jī)構(gòu)采用梯形絲杠機(jī)構(gòu)。減速電機(jī)通過齒輪箱驅(qū)動絲杠螺母，轉(zhuǎn)換成絲杠的直線運(yùn)動，推動天線繞下部固定支耳轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)天線反射體的舉升。

邊塊展收機(jī)構(gòu)同樣采用梯形絲杠機(jī)構(gòu)。減速電機(jī)通過錐齒輪箱驅(qū)動絲杠螺母，轉(zhuǎn)換成絲杠的直線運(yùn)動，推動邊塊繞主塊與邊塊之間的鉸鏈轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)邊塊的展收。

天線舉升機(jī)構(gòu)和邊塊展收機(jī)構(gòu)的安裝見圖2。

圖1 反射體外形圖

圖2 自動展開/折疊機(jī)構(gòu)安裝示意圖

圖3 某雷達(dá)運(yùn)輸狀態(tài)示意圖

3 設(shè)計應(yīng)用

該雷達(dá)天線反射面通過天線支架安裝在方位轉(zhuǎn)臺上，方位轉(zhuǎn)臺固定在載車底盤上。

雷達(dá)處于運(yùn)輸狀態(tài)時，反射面天線主塊方向仰天，固定在門架上，反射面邊塊向車外，其運(yùn)輸狀態(tài)示意圖如圖3所示。

雷達(dá)處于工作狀態(tài)時，天線由運(yùn)輸狀態(tài)經(jīng)過一系列的動作后完成自動架設(shè)，達(dá)到預(yù)定的工作狀態(tài)。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計重點

折疊反射面天線結(jié)構(gòu)設(shè)計重點，主要包括天線反射體的分塊設(shè)計、背架設(shè)計、自動展開/折疊機(jī)構(gòu)設(shè)計、定位和重復(fù)定位技術(shù)等幾個方面。

天線反射體的分塊需要結(jié)合雷達(dá)載車上裝的總體配置、天線反射體的口徑、自動展開/折疊傳動機(jī)構(gòu)的安裝位置以及伺服控制等因素綜合確定。

背架是位于反射體和轉(zhuǎn)盤之間的承力結(jié)構(gòu)，起到支撐、定位反射體，傳遞外負(fù)載，并帶動整個天線做回轉(zhuǎn)或扇形掃描，具有承上啟下的功能。

自動展開/折疊機(jī)構(gòu)設(shè)計非常重要，既要保證天線反射體有足夠的剛強(qiáng)度，又要防止結(jié)構(gòu)運(yùn)動部分出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。

天線邊塊與主塊之間的定位精度決定了天線展開后的型面精度是否滿足技術(shù)要求;天線主塊舉升到位與饋源支架的夾角關(guān)系決定了饋源與天線的位置關(guān)系是否準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語

反射面天線自動展開/折疊設(shè)計，涉及到天饋、結(jié)構(gòu)、工藝和和伺服等專業(yè)知識，設(shè)計難度大，是影響機(jī)動雷達(dá)機(jī)動性能和整機(jī)性能指標(biāo)的一個重要因素。目前，折疊反射面天線結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)獲得工程應(yīng)用驗證，各關(guān)鍵技術(shù)也已取得突破。

［1］平麗浩，等.雷達(dá)結(jié)構(gòu)與工藝［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［2］肖萬選.幾種雷達(dá)背架的結(jié)構(gòu)形式［J］.艦船電子對抗，2001(2）:30-33

［3］王雁，胡長明，趙新舟，等.天線折疊機(jī)構(gòu)運(yùn)動時間的仿真分析［J］.現(xiàn)代雷達(dá)，2007(4）:17-19.