大型RCS測量雷達天線座鉗裝與工藝技術探討

邵忠偉

（船舶重工集團公司723所，揚州225001）

0 引 言

雷達截面積（RCS）測量雷達主要用于測量飛機、箔條彈等目標的電磁散射特性，為目標RCS分析提供實際數據。RCS測量雷達天線座包括三波段天線及饋線、發(fā)射機模塊、高頻接收模塊、電視跟蹤模塊及方位／俯仰伺服傳動裝置、溫度控制等組件，形狀復雜，結構緊湊，連接關系多，并具備升／降2種工作狀態(tài)。圖1為RCS測量雷達天線座外形示意圖。

RCS測量雷達天線座裝配需根據設計要求由點到面、統籌安排。首先要確保各波段天線、電視跟蹤等部件的安裝精度，并調整好其軸向位置。方位／俯仰伺服傳動裝置裝配要求安裝精度和傳動精度高，在方位、俯仰運動中保持運動平穩(wěn)性；高頻接收和發(fā)射機模塊裝配中要保證熱源與散熱面的良好接觸，特別注意電磁兼容材料的安裝情況以保證整機電磁兼容性能；溫度控制模塊裝配中要保證風道的密封性能和通暢性，使整機工作環(huán)境適應能力和連續(xù)工作時間滿足設計要求；天線座內部集成度高，內部空間窄小，須布放電纜品種多，數量大，連接關系復雜，且包括多個運動部件，電纜布放時不能有任何干涉、纏繞現象。

圖1 天線座外形示意圖

1 工藝設計

RCS測量雷達天線座裝配圖表達了其工作原理、組件及零部件間主要結構形式和裝配關系，以及裝配、檢驗和安裝時所需的結構尺寸和技術要求。通過對天線座及內部組件主視圖、俯視圖、左視圖、局部視圖、剖視圖等全套裝配圖的分析研究，明確了各視圖之間關系及表達目的[1-2]。根據RCS測量雷達天線座的技術特點和風險控制能力，多次與相關設計人員進行討論和分析后，確定了天線座總體裝配工藝為：先總裝方位和俯仰伺服傳動裝置，然后分別安裝三波段天線及饋線、發(fā)射機模塊、高頻接收模塊、電視跟蹤模塊、溫度控制等組件，按裝配要求調整好各部件安裝位置并逐點測量確定，固定各部件安裝位置和電纜布放長度后提交電裝，在電裝工作結束后再確定走線架的結構和路線。在此基礎上進行了大量3D裝配模型的仿真驗證工作，確認了工藝設計的可行性和裝配性能。

2 安裝精度與傳動性能

RCS測量雷達天線座總裝配圖如圖2所示。在方位／俯仰伺服傳動裝置裝配工作中，方位基座是整個天線座的承載基座，其安裝尺寸與升降平臺密切相關，同時方位基座還是總天線座電纜的連接口、調平基準的安裝平臺、方位機械限位擋塊的基礎。方位／俯仰動力傳動均采用電機減速器帶齒輪傳動方式。采用定向裝配方法將方位和俯仰伺服傳動裝置軸承裝配到位，保證了主軸的旋轉精度，然后裝上齒輪調整偏心、測試咬合情況，考慮到熱脹冷縮的外部環(huán)境，按設計要求留有0.01mm左右間隙，保證了傳動平衡性，并降低了運動噪音。

圖2 天線座總裝配示意圖

三波段天線裝配完成后，采用調整饋源安裝面方式使天線口面基本保持一致。饋源加工精度高，形狀復雜，安裝裝配要求高，裝配時既保證各單元滿足內腔體曲線要求和公差，又設置了專門的定位基準來保證組裝后的精度，饋源每一部分的連接都相互關聯和限制。通過設計制作專用標校板，根據天線布置位置，確定安裝測試喇叭的中心，在相應位置上刻上十字標線，可方便進行安裝調整，保證了多個天線和饋源部件安裝精度、裝配一致性要求。

饋線的連接相對復雜，一次完全裝配成功難度極大。其主要原因是：相關多路波導與饋源連接后的相位差需要測量后調整，波導件連接到發(fā)射機行波管的饋線由于導軌和導向銷位置誤差需要微調，一些微波器件尺寸誤差，天線與饋源調試位置的微調等等不確定的因素，裝配時采用邊連接、邊修正、邊測量等方式，控制好修切波導的調整量，并進行多次測量驗證工作，根據安裝條件配置了多個異形固定支架，保證了饋線系統的電氣性能和結構要求。

電視組合安裝時要保證光電軸與天線軸線的一致性，電視組合內望遠鏡則作為整個天線座的基準，所以這2個部件均需要在兩維方向上可調，通過自制專用標校板，采用繞基準軸心轉動方法來保證調整位置和調整量的可控，使安裝精度滿足要求。

裝配完成后經實際測量，各部件安裝尺寸和誤差均符合裝配要求，通過計算得到天線座摩擦力矩Mf和俯仰不平衡力矩M俯不分 別 為[3]：Mf＝5.775kgfm；M俯不＝27.75kgfm。

3 散熱

RCS測量雷達天線座高溫區(qū)重點在行波管和高低壓電源模塊中間。其中行波管溫度偏高主要是由于其功耗較大，散熱面積小，行波管和散熱器之間熱流密度較大，故該區(qū)域熱量較集中、溫度偏高。高低壓電源模塊之間由于間隙較小，冷空氣不容易進入，導致局部溫度較高。由于高低壓電源模塊都自帶風機和散熱器，故基本能夠保證其正常工作。裝配工作的重點是保證行波管散熱性能滿足要求。圖3為行波管散熱模塊示意圖。

圖3 行波管散熱模塊示意圖

裝配時采用精細工藝，保證了行波管和其散熱器接觸面的平整度和光潔度，利用導熱硅脂緊密貼合提高了主要散熱源的獨立散熱性能；天線座冷卻系統風道設計復雜，涉及到天線基座、俯仰動力傳動、發(fā)射機、高頻接收等多個部件，通過精心裝配和調整，提高了高頻箱內與天線座外部的熱交換和循環(huán)性能，控制行波管模塊工作溫度性能滿足設計要求。圖4、圖5分別為行波管散熱模塊溫度云圖和行波管外殼最高溫度規(guī)律曲線圖[3]。

圖4 行波管散熱模塊溫度云圖

4 電磁兼容

RCS測量雷達天線座中包含了高頻接收和大功率發(fā)射電路，裝配工作中對電磁兼容性能有較高的要求。裝配時通過對電纜功能和連接關系的分析討論，合理劃分電線束，布置走線架，將高頻與低頻電纜、屏蔽與非屏蔽電纜、電源與信號電纜采取可靠措施物理隔離，保證接地可靠，在走線交叉處采用“十”字交叉法；射頻電纜布放圓滑、均勻，以免受傷，影響阻抗特性，造成反射干擾；干擾電纜及敏感電纜與插頭連接處采用電纜屏蔽纏帶、導電熱縮套管進行保護、屏蔽，改善電纜接頭處的電磁兼容性能；通過精細工藝設計和裝配，有效減低了電纜間耦合、串擾等相互影響，在發(fā)射機、高頻箱箱體和內部組件安裝中，控制了電磁兼容材料的裝配、箱體和開孔處電磁屏蔽性能，使得天線座電磁兼容裝配性能滿足設計要求。

圖5 不同進風口溫度與行波管外殼最高溫度規(guī)律曲線圖

5 電纜布放

RCS測量雷達天線座連接電纜大多集中在天線方位基座底部，包含射頻電纜、視頻電纜和數據電纜等多種規(guī)格型號，強度、尺寸不一，走線空間有限，當天線座方位轉動大于180°時，電纜線會出現卷繞現象。與方位旋轉有關的電纜長度隨方位轉動角度不同而變化，其余電纜長度是固定的，對電纜走線的固定也提出了較高的要求。同時要考慮后續(xù)調試工作的方便，對電纜數量、長度預留一定的調節(jié)空間。

在原有走線架不足以安裝全部電纜的情況下，自制了多組彎角件安裝配件安裝在原有走線架上，根據各類電纜的功能、去向整理結果，將不同的電纜束裝入自制的“U”形雙頭螺桿內，螺桿分別安裝于彎角件上，通過安裝螺母的收放調節(jié)螺桿的長度，起到調節(jié)和收緊的作用。通過調節(jié)彎角件安裝位置控制與方位旋轉有關的電纜束，使其能有序跟隨方位旋轉方向角度自然收放，解決了電纜布放混亂、電纜卷繞問題。

6 結束語

在RCS測量雷達天線座裝配工作中，由于各個環(huán)節(jié)都進行了周密分析、討論和驗證，順利完成了制作、裝配工作，保證了裝配性能一次合格，滿足整機各項要求。

[1]崔令江.機械裝配工藝（單行本）／機械加工工藝手冊[M].北京：中國機械出版社，2007.

[2]黃濤勛.簡明鉗工手冊（第三版）[M].吉林：吉林人民出版社，2007.

[3]劉一鳴.RCS測量雷達天線結構設計[M].揚州：中船重工集團公司723研究所，2011.