Способ изготовления радиопрозрачного изделия Российский патент 2021 года по МПК H01Q1/42 

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет.

Известен антенный обтекатель ракеты (патент РФ № 2256262, МПК Н01Q 1/42, 10.07.2005), технология изготовления которого заключается
в изготовлении керамической оболочки методом водного шликерного литья
в гипсовые формы с последующей сушкой и обжигом, механической обработке оболочки на токарно-винторезном станке алмазным инструментом до заданной толщины стенки и профиля изделия в зависимости от диэлектрической проницаемости материала в оболочке, пропитке внутренней и наружной поверхностей оболочки ацетоновым раствором олигомера МФСС-8 с плотностью 0,950-0,960 г/см3 на глубину 1,0-2,0 мм
с последующей полимеризацией при температуре 325°С, сборки оболочки
с инваровым шпангоутом через слой герметика.

К недостаткам технологии получения изделия, описанной в этом источнике, следует отнести то, что пропитку на глубину 1-2 мм олигомером МФСС-8 и полимеризацию внутренней и наружной поверхностей проводят на полностью механически обработанной оболочки с необходимыми радиотехническими характеристиками (РТХ). После пропитки внутренней и наружной поверхности происходит изменение диэлектрической проницаемости материала оболочки и, как следствие, изменение РТХ оболочки. Колебания структурных факторов материала по толщине и высоте оболочки, а также от оболочки к оболочке не обеспечивают получение заданной глубины пропитки. Все это приводит к необходимости дополнительно проводить механическую обработку пропитанных оболочек, что приводит к удалению пропитанного слоя керамики и, как следствие, негерметичности изделия.

Наиболее близким техническим решением является способ, описанный
в патенте РФ № 2474013 МПК H01Q 1/42, опубликованном 27.01.2013, при изготовлении антенного обтекателя. Технология изготовления заключается
в изготовлении керамической пористой оболочки методами керамического производства, механической обработке обожженной заготовки алмазным инструментом до заданной толщины стенки и профиля оболочки, объемной пропитке оболочки полимером, например метилфенилспиросилоксаном (продукт МФСС-8), с последующей полимеризацией, радиодоводке оболочки путем механической обработки алмазным инструментом до заданной толщины стенки и профиля в зависимости от радиотехнических характеристик конкретной оболочки во всем диапазоне рабочих частот, склейки оболочки со шпангоутом при помощи герметика.

К недостаткам технологии получения изделия, описанной в известной конструкции, следует отнести то, что объемная пропитка оболочки органополимером не приводит к полному закрытию пор, что позволяет воздуху проникать через них, то есть не обеспечивается герметичность оболочки. К большинству антенным обтекателям ракет предъявляются жесткие требования к герметичности изделиям, так как обтекатель должен защищать антенну от аэродинамического напора воздуха.

Для обеспечения герметичности оболочки необходимо создать сплошную пленку из кремнийорганического полимера на внутренней поверхности оболочки.

Задачей настоящего изобретения является создание герметичной оболочки, обеспечивающей РТХ изделия на требуемом уровне.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ изготовления радиопрозрачного изделия, включающий формование керамической оболочки, сушку, обжиг, механическую обработку алмазным инструментом, объемную пропитку оболочки кремнийорганическим полимером
с последующей полимеризацией, радиодоводку оболочки путем механической обработки ее наружной поверхности до заданных размеров, соединение оболочки со шпангоутом при помощи герметика, отличающийся тем, что после полимеризации на внутреннюю поверхность оболочки наносят кремнийорганический полимер методом облива в течение 30-60 с и полимеризуют.

Авторы установили, что нанесение кремнийорганического полимера на внутреннюю поверхность объемно пропитанной оболочки обеспечивает стабильное образование сплошной пленки, что обеспечивает герметичность оболочки и изделия в целом. Такая технология получения изделия позволяет получать изделия с необходимыми РТХ, так как определение свойств оболочки для последующей выдачи задания на механическую обработку для достижения требуемых РТХ производится на оболочке с уже нанесенным полимерным слоем.

Технология изготовления радиопрозрачных изделий по предложенному техническому решению включает следующие операции:

- изготовление керамической пористой оболочки методами керамического производства, состоящего из формования керамической заготовки методом шликерного литья из водной суспензии кварцевого стекла в гипсовой форме, сушку, обжиг;

- механическая обработка алмазным инструментом внутренней поверхности обожженной заготовки до заданного профиля и наружной поверхности с технологическим припуском;

- объемная пропитка оболочки полимером, например метилфенилспиросилоксаном (продукт МФСС-8) в течение 4-6 ч,
с последующей полимеризацией при температуре 275±25 °С;

- нанесение на внутреннюю поверхность кремнийорганического полимера полимера методом облива внутренней поверхности в течение
30-60 с, с последующей полимеризацией при температуре 275±25 °С;

- радиодоводка оболочки путем механической обработки ее наружной поверхности алмазным инструментом до заданной толщины стенки и профиля в зависимости от радиотехнических характеристик конкретной оболочки во всем диапазоне рабочих частот;

- соединение оболочки со шпангоутом при помощи герметика.

Пример выполнения способа.

Керамические заготовки, полученные из боя кварцевого стекла
из кварцевой трубки с содержанием SiO₂ не менее 99,8%, формовали
в гипсовых формах наливным методом водного шликерного литья путем заливки шликера в полость между гипсовой матрицей и пассивным сердечником с последующей выдержкой до полного набора заготовки. Высушенные оболочки обжигали в печах типа ТСБ 71 с вращающимся подом и в печах с проволочными нагревателями моделей N1650/H, N1500/H фирмы Nabertherm по температурно-временным режимам, обеспечивающим получение материала с пористостью 8-11%, прочностью при изгибе не менее 35 МПа. Механическую обработку внутренней поверхности обожженной оболочки осуществляли на токарно-винторезных станках с копировальными устройствами, или на специальных станках с числовым программным управлением (ЧПУ) алмазным инструментом до заданного профиля, а механическую обработку наружной поверхности с технологическим припуском около 1 мм.

После механической обработки, проводили объемную пропитку оболочки раствором кремнийорганического полимера, например метилфенилспиросилоксаном в ацетоне (МФСС-8 ТУ 6-02-1352-87 или ТУ 2229-001-64570284-2011). Операцию производили с использованием предварительного вакуумирования оболочки в течение 30-40 мин и последующей пропиткой в течение 4-6 ч. Затем оболочку сушили и термообрабатывали по режиму полимеризации МФСС-8 при температуре 275±25°C с выдержкой 4-6 часов.

После объемной пропитки на внутреннюю поверхность оболочки наносили кремнийорганический полимер методом облива в течение 30-60 с,
с последующей полимеризацией при температуре 275±25 °С.

После осуществляли радиодоводку оболочки путем механической обработки алмазным инструментом до заданной толщины стенки и профиля наружной поверхности в зависимости от радиотехнических характеристик конкретной оболочки во всем диапазоне рабочих частот.

Сборка оболочки со шпангоутом из инвара проводили по известной технологии путем приклейки шпангоута к посадочной зоне оболочки
с помощью герметика Виксинт У-2-28.

Авторы установили, что нанесение кремнийорганического полимера методом облива менее 30 с не позволяет получать сплошную пленку, а более 60 с приводит к образованию наплывов полимера, что в дальнейшем ухудшает качество радиодоводки оболочки.

Способ изготовления радиопрозрачного изделия позволяет получать герметичные изделия за счет получения сплошной пленки
из кремнийорганического полимера на внутренней поверхности.

В таблице приведены сравнительные данные изделий по прототипу и предлагаемому техническому решению.

Таблица

Способ получения радиопрозрачного изделия Количество изготовленных изделий Доля изделий, соответствующих требованиям по герметичности Прототип 15 шт. 60 % Предлагаемое техническое решение 15 шт. 100 %

Изобретение позволяет повысить выход годных изделий в соответствии
с требованием по герметичности и требуемым уровнем РТХ.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет. Техническим результатом изобретения является создание герметичной оболочки, обеспечивающей радиотехнические характеристики изделия на требуемом уровне. Технический результат достигается тем, что в способе изготовления радиопрозрачного изделия, включающем формование керамической оболочки, сушку, обжиг, механическую обработку алмазным инструментом, объемную пропитку оболочки кремнийорганическим полимером с последующей полимеризацией, радиодоводку оболочки путем механической обработки ее наружной поверхности до заданных размеров, соединение оболочки со шпангоутом при помощи герметика, в отличие от прототипа после полимеризации на внутреннюю поверхность оболочки наносят кремнийорганический полимер методом облива в течение 30-60 с и полимеризуют. 1 табл.

Способ изготовления радиопрозрачного изделия, включающий формование керамической оболочки, сушку, обжиг, механическую обработку алмазным инструментом, объемную пропитку оболочки кремнийорганическим полимером с последующей полимеризацией, радиодоводку оболочки путем механической обработки ее наружной поверхности до заданных размеров, соединение оболочки со шпангоутом при помощи герметика, отличающийся тем, что после полимеризации
на внутреннюю поверхность оболочки наносят кремнийорганический полимер методом облива в течение 30-60 с и полимеризуют.