一种折叠反射面天线的结构设计

李 阳，王宏杰

(1.海军装备部驻上海地区军事代表局，上海 200083;2.中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 210003)

0 引言

高机动技术是地面雷达的一个重要发展方向。机动雷达必须适应各种野外阵地，在运输状态收缩在规定运输界限范围以内，满足机动需要;在工作状态展开或适当举高，既可以避开地物遮挡，又可以改善雷达探测性能［1］。

机动雷达处于工作状态时，反射面天线超过了规定的运输界限。为了满足机动需要，雷达反射面天线的设计实现了自动展开/折叠，在运输状态收缩到规定运输界限范围内。

1 反射面天线自动展开/折叠设计

反射面天线自动展开/折叠设计首先应解决整体布局问题。天线结构采用精确的结构设计，遵循最大限度合理利用已占用空间的原则，规划折叠方式，充分降低质心高度、体积和质量，避免浪费空间资源。

为了保证天线在一定的离地高度、指向精度和质量偏心等条件下具有足够的抗风(抗弯、抗扭、抗侧倾）能力，要求结构件设计必须合理选材，保持一定的长度尺寸、横截面尺寸和长细比，并在整体布局中予以确定。

精心设计背架接口和自动展开/折叠机构两端接口，明确规定接口的部位、构造形式、尺寸和约束性质等，是自动展开/折叠机构平稳、协调、可靠地运行和锁固以及不与其他设备、构件相互干涉的有效保证［2］。

反射面天线自动展开/折叠的实现，主要是实现天线可折叠部位之间的定位和重复定位精度，保证天线的型面精度。

1.1 反射体

为满足机动性要求，反射体需要进行展开/折叠。按结构形式和具体的结构尺寸分为左边块、主块和右边块3个部分，主块包括天线背架和中块，主块与各边块间采用铰链联接。反射体外形图如图1所示。

左边块、中块和右边块由面板以及角铝、副板、连接弯角构成背筋。在背筋的布置过程中，需要根据反射面的总体设计为天线自动展开/折叠机构的留有一定的安装和运动空间。

背架上和背架箱梁内需要安装自动展开/折叠机构，采用箱梁式的结构，由铝合金板焊接成形。

1.2 自动展开/折叠机构

自动展开/折叠机构指天线举升机构和边块展收机构，用来实现天线反射面运输状态和工作状态之间的转换，满足反射面天线自动展开/折叠的要求［3］。

减速电机的选型和齿轮箱的设计需要充分考虑载荷因素，服从整体布局。减速电机选型偏小，输出功率不够;减速电机选型偏大，会造成传动机构尺寸庞大，质量增加，影响整体布局。

天线举升机构采用梯形丝杠机构。减速电机通过齿轮箱驱动丝杠螺母，转换成丝杠的直线运动，推动天线绕下部固定支耳转动，实现天线反射体的举升。

边块展收机构同样采用梯形丝杠机构。减速电机通过锥齿轮箱驱动丝杠螺母，转换成丝杠的直线运动，推动边块绕主块与边块之间的铰链转动，实现边块的展收。

天线举升机构和边块展收机构的安装见图2。

图1 反射体外形图

图2 自动展开/折叠机构安装示意图

图3 某雷达运输状态示意图

3 设计应用

该雷达天线反射面通过天线支架安装在方位转台上，方位转台固定在载车底盘上。

雷达处于运输状态时，反射面天线主块方向仰天，固定在门架上，反射面边块向车外，其运输状态示意图如图3所示。

雷达处于工作状态时，天线由运输状态经过一系列的动作后完成自动架设，达到预定的工作状态。

4 结构设计重点

折叠反射面天线结构设计重点，主要包括天线反射体的分块设计、背架设计、自动展开/折叠机构设计、定位和重复定位技术等几个方面。

天线反射体的分块需要结合雷达载车上装的总体配置、天线反射体的口径、自动展开/折叠传动机构的安装位置以及伺服控制等因素综合确定。

背架是位于反射体和转盘之间的承力结构，起到支撑、定位反射体，传递外负载，并带动整个天线做回转或扇形扫描，具有承上启下的功能。

自动展开/折叠机构设计非常重要，既要保证天线反射体有足够的刚强度，又要防止结构运动部分出现干涉现象。

天线边块与主块之间的定位精度决定了天线展开后的型面精度是否满足技术要求;天线主块举升到位与馈源支架的夹角关系决定了馈源与天线的位置关系是否准确。

5 结束语

反射面天线自动展开/折叠设计，涉及到天馈、结构、工艺和和伺服等专业知识，设计难度大，是影响机动雷达机动性能和整机性能指标的一个重要因素。目前，折叠反射面天线结构设计已经获得工程应用验证，各关键技术也已取得突破。

［1］平丽浩，等.雷达结构与工艺［M］.北京:电子工业出版社，2007.

［2］肖万选.几种雷达背架的结构形式［J］.舰船电子对抗，2001(2）:30-33

［3］王雁，胡长明，赵新舟，等.天线折叠机构运动时间的仿真分析［J］.现代雷达，2007(4）:17-19.