李瀟峰（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥，230000）

某艦載雷達天線骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計

李瀟峰
（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥，230000）

為適應(yīng)現(xiàn)代艦載雷達需求，滿足艦艇、雷達外形設(shè)計一體化及輕量化要求，本文設(shè)計并研制了某艦載雷達天線骨架結(jié)構(gòu)，在設(shè)計過程中，創(chuàng)新性地采用了工業(yè)造型設(shè)計技術(shù)，設(shè)計出與使用環(huán)境契合性較好的天線骨架結(jié)構(gòu)。

艦載；雷達；天線骨架；工業(yè)造型與結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計

艦載雷達天線是平臺載荷一體化技術(shù)的典型產(chǎn)品，平臺載荷一體化是現(xiàn)階段軍品與民品共同的發(fā)展趨勢之一，目前民用設(shè)備已經(jīng)走在前列。為了盡快在軍工電子產(chǎn)品特別是雷達產(chǎn)品中進行應(yīng)用推廣，必須針對平臺的結(jié)構(gòu)外形、安裝接口、使用環(huán)境等條件，對其載荷進行有針對性的外觀與功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本文基于工業(yè)造型與結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計理念，研制了某艦載雷達天線骨架結(jié)構(gòu)，該雷達結(jié)構(gòu)在滿足使用要求的前提下較好地符合了平臺載荷一體化的技術(shù)要求。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

為了滿足平臺載荷一體化的技術(shù)要求，體現(xiàn)工業(yè)造型與結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計理念，方案設(shè)計時，結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)指標、設(shè)備安裝空間、維修性、系統(tǒng)重量等各方面約束條件構(gòu)建雷達系統(tǒng)的基本輪廓結(jié)構(gòu)，此構(gòu)型應(yīng)同時考慮結(jié)構(gòu)的剛強度與設(shè)備安裝特性等多方面要求。在基本輪廓構(gòu)型的基礎(chǔ)上，工業(yè)設(shè)計師根據(jù)設(shè)備平臺的安裝特性，進行外部構(gòu)型的匹配性設(shè)計。同時在設(shè)計各個階段充分運用經(jīng)驗分析、理論計算、試驗測試等設(shè)計手段，不僅保證了整個設(shè)計過程沿著正確的方向進行，避免造成設(shè)計反復(fù)、浪費人力和物力，而且現(xiàn)代設(shè)計手段的應(yīng)用有效提高了設(shè)計水平，很好地解決了該雷達天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各種難點。

2 天線骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計

某艦載雷達天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中主要包含天線陣面、天線罩、設(shè)備機架、轉(zhuǎn)接板、盲配板以及若干電訊、環(huán)控設(shè)備等。天線結(jié)構(gòu)整體安裝于轉(zhuǎn)臺上表面，隨轉(zhuǎn)臺一起做高速方位向旋轉(zhuǎn)。天線骨架即作為了整個雷達天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主承力結(jié)構(gòu)及安裝結(jié)構(gòu)。

在天線骨架外觀設(shè)計過程中，充分考慮雷達天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、使用環(huán)境以及平臺載荷一體化的技術(shù)要求，突破了以往的弧形或平板形天線骨架造型，以中心對稱的立體分割型面形態(tài)體現(xiàn)雷達陣面的結(jié)構(gòu)特點。雷達天線骨架正面為平板式陣面結(jié)構(gòu)（覆蓋天線罩），背面為六條型線分割出的帽沿式的類流線結(jié)構(gòu)，底部與轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)連接。同時，考慮到操作與維修的人機工學(xué)性能，在背面中心設(shè)有電子設(shè)備密封門，底部轉(zhuǎn)臺后部兩側(cè)蒙皮采用可拆卸設(shè)計，在滿足包絡(luò)內(nèi)部電子設(shè)備的前提下，以完全中心對稱的立體型面凸顯出一種平衡美感。天線骨架結(jié)構(gòu)效果如圖1所示。

基于以上外觀設(shè)計方案，對天線骨架結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計。為了滿足雷達輕量化要求，天線骨架整體采用全鋁合金材料鉚接工藝成型，在滿足結(jié)構(gòu)使用要求的前提條件下，大大減輕了結(jié)構(gòu)重量?？紤]到加工及使用要求，天線骨架由前骨架及后骨架組成，前后骨架通過螺栓連接。

天線前骨架是天線陣面的主承力結(jié)構(gòu)和安裝接口，前表面安裝有天線罩和裂縫波導(dǎo)等器件。前骨架主要由框架、天線罩安裝圍框、波導(dǎo)支架等組成?？蚣転橄潴w骨架結(jié)構(gòu)，構(gòu)型為矩形網(wǎng)格形式，其縱梁和橫梁由鋁型材鉚接成型；天線罩安裝圍框由鋁板加工，且預(yù)留凸臺結(jié)構(gòu)使平板天線罩可以沉入安裝。骨架設(shè)計時具有結(jié)構(gòu)簡單、外形美觀等特點。

天線后骨架是整個天線系統(tǒng)設(shè)備的主承力結(jié)構(gòu)，底部設(shè)有與轉(zhuǎn)臺的接口，內(nèi)部設(shè)有設(shè)備機架的固定接口。后骨架結(jié)構(gòu)整體呈帽沿式的類流線結(jié)構(gòu)，其中骨架采用鋁型材或由鋁合金加工而成，桁架式結(jié)構(gòu)，通過工裝控制結(jié)構(gòu)變形，結(jié)構(gòu)整體性較強。骨架外部通過與桁架結(jié)構(gòu)鉚接固定的蒙皮覆蓋，使后骨架結(jié)構(gòu)形成一個封閉的空間，整體結(jié)構(gòu)更加美觀，且可以提高后骨架的剛度、強度，加強整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。骨架底部左右兩端蒙皮采用開拆卸設(shè)計，可完全滿足天線系統(tǒng)的可維修性。

在天線骨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，采用了工業(yè)造型設(shè)計技術(shù)。設(shè)計過程中創(chuàng)新性的采用了帽沿似的類流線結(jié)構(gòu)，天線結(jié)構(gòu)外形新穎、美觀，較好地滿足了艦艇-雷達外形設(shè)計一體化的要求。制造加工過程中，整體采用鉚接工藝，且對外露的緊固件進行了涂覆遮擋處理，進一步保證了結(jié)構(gòu)的美觀性。

圖1 天線骨架效果示意圖

3 結(jié)束語

本文通過對該天線的設(shè)計研制，驗證了工業(yè)造型與結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計在艦載雷達天線設(shè)計中的可行性，為后續(xù)設(shè)計積累了相應(yīng)經(jīng)驗并打好堅實基礎(chǔ)，具有很強的借鑒意義，并在其它雷達產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有相應(yīng)的參考價值。

（References）

［1］周萬幸.艦載雷達的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析［J］.現(xiàn)代雷達，2007（9）. ［2］張義軍，朱迅.平臺載荷一體化共形天線結(jié)構(gòu)研究進展［J］.信息技術(shù)與信息化，2015（6）.

［3］葉尚輝等編.天線結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］.西安：西北電訊工程學(xué)院出版社，1986.

李瀟峰（1985-），男，吉林四平人，博士，工程師，主要研究方向∶雷達天線結(jié)構(gòu)設(shè)計。