模塊化雷達(dá)天線座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

孟 鵬

(中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，陜西西安 710068)

天線座是支撐天線探測目標(biāo)的裝置，它通過天線控制系統(tǒng)，使天線能夠按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動，準(zhǔn)確指向目標(biāo)，并精確測出目標(biāo)的方位［1－2］。

模塊化設(shè)計(jì)是在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能、不同性能和不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場不同需求的設(shè)計(jì)方法［3－5］。

天線座模塊化設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮結(jié)構(gòu)隱身性、通用性和整體造型，在滿足雷達(dá)功能要求的前提下，對方位傳動模塊與俯仰傳動模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。

圖1所示為經(jīng)典的方位－俯仰型天線座三維模型，圖2、圖3所示分別為俯仰傳動模塊與方位傳動模塊三維模型。

圖1 方位－俯仰型天線座

1 天線座模塊化設(shè)計(jì)方案

圖2 方位傳動

圖3 俯仰傳動

方位傳動模塊及俯仰傳動模塊設(shè)計(jì)涉及2個(gè)方面的內(nèi)容:

1)功能技術(shù)設(shè)計(jì)。模塊設(shè)計(jì)在適應(yīng)環(huán)境條件的前提下，要保證滿足天線的轉(zhuǎn)動范圍、天線轉(zhuǎn)動的角速度和角加速度、伺服系統(tǒng)的精度、天線座的剛度和強(qiáng)度、系統(tǒng)要求的外形尺寸和質(zhì)量等要求，在本著經(jīng)濟(jì)性、通用性原則的基礎(chǔ)上，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用方便、維修容易、可靠性高、壽命長等目的。

2)模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)需要選擇相應(yīng)的模塊并設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口，同時(shí)考慮可擴(kuò)展性，通過準(zhǔn)修改或修改形成的新模塊與原有模塊組合即可派生新的系列成品。

俯仰傳動模塊在功能上的不同主要體現(xiàn)在是否有軸端負(fù)載及方位驅(qū)動功率的大小。因此，俯仰傳動模塊可分為不帶軸端負(fù)載(基本型)和軸端負(fù)載型。根據(jù)雷達(dá)使用對象及其環(huán)境的不同，又可將方位和俯仰模塊分別劃分為海用和陸用兩種不同用途的模塊。

方位－俯仰型天線座不同模塊配置要求見表1。

表1 系列化、模塊化天線座基本模塊配置

除上述模塊外，天線座還包括鎖定模塊和緩沖器保護(hù)模塊?，F(xiàn)有鎖定模塊包括自動鎖、手動鎖兩種，主要根據(jù)天線座架設(shè)位置的不同選擇相應(yīng)的鎖模塊。通常情況下，如果天線座架設(shè)較高，則配置相同機(jī)械接口自動鎖。緩沖器保護(hù)模塊主要依據(jù)伺服性能指標(biāo)進(jìn)行選配，其安裝位置主要取決于伺服角度要求。

綜合進(jìn)行整體造型和結(jié)構(gòu)隱身性設(shè)計(jì)時(shí)，工藝實(shí)現(xiàn)性是重要的制約因素。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)隱身性設(shè)計(jì)時(shí)，主要采取以下措施:

1)盡量采用多平面設(shè)計(jì)，避免球面外形;

2)在連接支撐部位盡量采用楔形或鋸齒形結(jié)構(gòu)，取代傳統(tǒng)直角結(jié)構(gòu);

3)外露安裝結(jié)合部位盡量采用沉陷方式保證連接面平齊;

4)盡量保證外連接面的連續(xù)性。

綜合考慮以上設(shè)計(jì)因素，模塊化天線座最終三維模型如圖4～6所示。

圖4 模塊化天線座模型

圖5 模塊化方位殼體模型

圖6 模塊化俯仰殼體模型

2 結(jié)束語

本文主要針對天線座結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的組成部分，依據(jù)功能進(jìn)行了分類模塊化設(shè)計(jì)，按功能和結(jié)構(gòu)層次分解，以實(shí)用、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、組合方便以及最大限度通用為原則，設(shè)計(jì)出不同應(yīng)用范圍的系列化天線座功能模塊。由于條件所限，文中只對某一型天線座進(jìn)行了模塊化的分析設(shè)計(jì)，更傾向于將模塊化的方法應(yīng)用于雷達(dá)天線座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，實(shí)際的效果還有待于相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證作為支撐，并可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化。

在后續(xù)的工作中，可以將模塊化設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析結(jié)合，實(shí)現(xiàn)邊設(shè)計(jì)邊優(yōu)化，邊設(shè)計(jì)邊驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)動態(tài)設(shè)計(jì)。

［1］ 吳鳳高.天線座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［M］.西安:西北電訊工程學(xué)院出版社，1986.

［2］ 李寶龍，張永梅.某雷達(dá)天線座穩(wěn)速控制精度改進(jìn)設(shè)計(jì)［J］.火控雷達(dá)技術(shù)，2012，41(4):85－90.

［3］ 張臘梅.扁平化天線座設(shè)計(jì)［J］.電子機(jī)械工程，2012，28(1):41－44.

［4］ 蔡燕華.分析模塊化設(shè)計(jì)方法及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用［J］.科技傳播，2014(4):160－161.

［5］ 丁月，苑明海，戴智勇.挖掘機(jī)工作裝置模塊化劃分方法［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2014(3):12－14.