本实用新型涉及吸波结构研究技术领域,具体地,涉及一种吸波模块。
背景技术:
航天器在发射之前,需要在地面空间环境模拟设备内进行空间冷黑背景下的真空热试验,获取整星温度分布数据,考验热控分系统维持星上仪器设备和分系统在规定的工作温度范围内的能力,验证热设计的正确性;同时考核卫星在真空高、低温环境下的工作性能,验证各系统之间的性能匹配性和协调性。真空热试验中,采用红外加热笼和红外灯阵等外热流模拟装置模拟空间外热流,航天器按照在轨实际状态工作,验证航天器对空间环境的适应性及各单机的工作稳定性。
地面空间环境模拟设备内的热沉、红外加热笼、红外灯阵及试验工装等全部是金属材料,金属材料对于微波具有很好的反射效果。在不采取任何措施的情况下,航天器产品直接在空间环境模拟设备内发射微波,必然有很大比率反射回航天器产品表面,如果反射回的微波功率超过一定量,就有可能阻塞产品接收通道甚至造成损坏。为避免上述情况发生,装有微波发射功能的航天器在真空热试验前,需对产品内部结构进行改装,接有线负载,由负载吸收微波功率,试验后再重新组装产品结构。
然而,这样的改装存在以下缺点:
(1)随着新一代航天器产品的复杂化,产品越来越细小,改装工作更加困难,即使可以改装,由于结构细小脆弱,改装中产品面临不可预估的风险,改装前后状态难以保证。正在预研的新一代产品复杂度大大提高,产品的改装不可接收或不可以改装,因此,目前真空热试验方法难以满足当前航天器产品的需求;
(2)航天器产品接有线负载,导致产品试验状态和在轨工作状态不一致;产品微波功率由负载吸收,由于22%左右的微波辐射能量在负载上转化为热能,造成产品热状态失真,无法考察热效应对于产品热设计的影响。如果仅以目前有线负载模式进行真空热试验,将会使产品之间的耦合作用消失,无法对产品的性能充分考核,因此航天器热平衡或热真空试验时,必须采取在轨工作状态的工作模式,这样才能更全面地对热控设计和可靠性进行考核。
技术实现要素:
本实用新型的目的在于提供一种吸波模块,旨在解决现有技术中真空热试验过程中利用有线负载消耗产品设备发出的微波导致产品设备的试验状态和在轨工作状态不一致的问题。
为解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:提供一种吸波模块,包括安装板和多个吸波尖锥结构,各吸波尖锥结构包括座体和吸波锥体,座体和吸波锥体连接固定且两者之间形成两个相对的安装槽,安装板上设置有平行设置的多个连接轨,座体位于相邻两个连接轨形成的容置空间内,且连接轨的卡接部延伸进安装槽内,相邻两个吸波锥体之间相互对齐且相互接触,每个吸波尖锥结构开设有内腔,内腔连通座体和吸波锥体,且内腔由座体处与外部连通。
可选地,吸波锥体为四棱锥体。
可选地,安装板与座体之间涂抹有弹性形变层。
可选地,弹性形变层为硅橡胶层。
可选地,安装板与座体之间嵌设有使卡接部抵紧安装槽槽壁的弹压片。
可选地,座体与吸波锥体之间一体成型。
可选地,座体的横截面形状为矩形,座体的相邻两侧边上设置有凸棱,座体的与凸棱相对的两侧边开有容纳槽,相邻两个吸波尖锥结构20之间的凸棱与相应的容纳槽相配合。
本实用新型中,应用本实用新型所提供的吸波模块作为消耗电磁波能量的负载,能够对电磁能进行全面的消耗,并且吸波模块作为负载时无需与发射电磁波的零部件相连接而保护了零部件的完整性。这样,应用本实用新型的所提供的吸波模块作为负载进行真空热试验,则可以将产品设备所发射的电磁波消耗消能而使得电磁波不再反射会产品设备,从而获得产品设备的试验状态和在轨工作状态相一致的试验结果。并且,通过在每个吸波尖锥结构上开设内腔来减轻吸波尖锥结构的重量,因而在组装完成吸波模块之后能够大大减轻吸波模块的整体重量,方便工作人员对组装完成的吸波模块进行搬运,以及给工作人员对各个吸波模块进行装配带来便利。
附图说明
图1是本实用新型的吸波模块的第一实施例的立体结构示意图;
图2是图1中A出放大结构示意图;
图3是本实用新型的吸波模块的第一实施例的安装板的结构示意图;
图4是本实用新型的吸波模块的第一实施例的吸波尖锥状结构的第一视角结构示意图;
图5是本实用新型的吸波模块的第一实施例的吸波尖锥状结构的第二视角结构示意图;
图6是本实用新型的吸波模块的第二实施例的立体结构示意图;
图7是本实用新型的吸波模块的第二实施例的吸波尖锥状结构的结构示意图;
图8是本实用新型的吸波模块的第二实施例的相邻两个吸波尖锥状结构之间的装配结构示意图;
图9是本实用新型的吸波模块的第三实施例的装配结构示意图;
图10是本实用新型的吸波模块的弹压片的结构示意图;
图11是本实用新型的吸波模块的实施例的吸波尖锥结构的材料反射率曲线图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。
还需要说明的是,本实施例中的左、右、上、下等方位用语,仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的,而不应该认为是具有限制性的。
如图1至图5所示,本实施例的吸波模块包括安装板10和多个吸波尖锥结构20,各吸波尖锥结构20包括座体21和吸波锥体22,座体21和吸波锥体22连接固定且两者之间形成两个相对的安装槽201,安装板10上设置有平行设置的多个连接轨11,座体21位于相邻两个连接轨11形成的容置空间内,且连接轨11的卡接部110延伸进安装槽201内,相邻两个吸波锥体22之间相互对齐且相互接触,吸波尖锥结构20开设有内腔202,内腔202连通座体21和吸波锥体22,且内腔202由座体21处与外部连通。
通过多个吸波尖锥结构20在安装板10上形成林立状,吸波尖锥结构20的座体21通过安装槽201与安装板10上的连接轨11进行卡合连接,保证了吸波尖锥结构20的安装稳定性,每相邻的两个吸波锥体22之间均具有将电磁波进行反射系能的反射空间,当电磁波垂直于安装板10的板面入射时候(当然,电磁波的入射角度也可以是相对于安装板10的板面的任意夹角),电磁波与吸波锥体22的锥侧面相遇时就会被反射而消耗电磁能,经过多次连续反射直至电磁波能量消耗完全。因此,应用本实用新型所提供的吸波模块作为消耗电磁波能量的负载,能够对电磁能进行全面的消耗,并且吸波模块作为负载时无需与发射电磁波的零部件相连接而保护了零部件的完整性,从而获得产品设备的试验状态和在轨工作状态相一致的试验结果。并且,通过在每个吸波尖锥结构20上开设内腔202来减轻吸波尖锥结构20的重量,因而在组装完成吸波模块之后能够大大减轻吸波模块的整体重量,方便工作人员对组装完成的吸波模块进行搬运,以及给工作人员对各个吸波模块进行装配带来便利。另外,内腔202的设置也有利于对吸波尖锥结构20在吸收电磁波能量过程产生的热量进行散热。
本实施例的各个吸波尖锥结构20的吸波锥体22均为四棱锥体,这样,相邻两个吸波锥体22之间的相对面形成对电磁波的有效反射面,在不断反射电磁波同时也在不断吸收消耗电磁波能量,达到吸波消能的目的。
在本实施例中,为了保证座体21的底部与安装板10之间的导热性,以及进一步加强座体21与安装板10之间的连接强度,因此,安装板10与座体21之间涂抹有弹性形变层(未图示),优选地,弹性形变层为硅橡胶层。同时,弹性形变层由于均有形变弹性,在吸波尖锥结构20安装在安装板10上之后,弹性形变层能够使吸波尖锥结构20与安装板10卡接部110抵接紧密,从而在搬运组装完成的吸波模块过程中,吸波尖锥结构20之间、以及吸波尖锥结构20与安装板10之间不会发生碰撞而使得吸波模块损坏而失效或导致吸波效果不理想。优选地,本实施例选用GD414-C硅橡胶对安装板10和座体21的底部之间进行填充涂抹形成弹性形变层。
在制造本实施的吸波锥体22的过程中,本实施例应用烧结工艺进行制造,采用耐高温和低放气性的SiC吸波材料经1000℃以上高温烧结,并且座体21与吸波锥体22之间一体成型而成。
如图6至8所示,在本实用新型的第二实施例中,与第一实施例相比较,第二实施例存在以下不同之处。座体21的横截面形状为矩形,座体21的相邻两侧边上设置有凸棱121,座体21的与凸棱121相对的两侧边开有容纳槽122,相邻两个吸波尖锥结构20之间的凸棱121与相应的容纳槽122相配合。当各个吸波尖锥结构20安装在安装板10上相互配合形成吸波模块之后,由于相邻连个吸波尖锥结构20之间的凸棱121与相应的容纳槽122相配合而将相邻两个吸波尖锥结构20之间的缝隙填充阻隔,使得电磁波无法从相邻两个吸波尖锥结构20之间穿过而不会产生漏波情形,因而能够将电磁波能量更加彻底地吸收消耗掉,有效提高了吸波效率。除上述结构不同之外,第二实施例与第一实施例的其余结构均相同,因而在此不再赘述。
如图9和图10所示,在本实用新型的第三实施例中,与第二实施例相比较,第三实施例存在以下不同之处。安装板10与座体21之间设置有嵌设有用于使卡接部110抵紧安装槽201槽壁的弹压片3。如图10所示,该弹压片3包括连接片31和弹压脚32,并且连接片31与弹压脚32为一体成型制造,且弹压片3由金属弹性材料制造,当然也可以是其他弹性材料。在该弹压片3中,两个弹压脚32平行且与连接片31的两端垂直连接。在将吸波尖锥结构20安装在安装板10上过程中,座体21的底部与弹压脚32相抵接,连接片31支撑在安装板10上,从而借助产生的弹力使得卡接部110抵紧安装槽201的槽壁,如此便能够将吸波尖锥结构20稳定地组装在安装板10上,从而在工作人员搬运组装完成的吸波模块过程中,吸波尖锥结构20之间、以及吸波尖锥结构20与安装板10之间不会发生碰撞而使得吸波模块损坏而失效或导致吸波效果不理想。除上述结构不同之外,第三实施例与第二实施例的其余结构均相同,在此不再赘述。
吸波锥体22的电磁波反射率采用GJB2038A-2011《雷达吸波材料反射率测试方法》中RAM弓形测试法进行测试,即将发射天线与接收天线对称地置于圆弧上,圆弧所在平面与吸波材料所在的平面互相垂直。由发射天线对吸波材料产生激励,其反射信号被接收天线拾取,再用理想的导电板取代吸波材料,测得其反射信号,最后将前后两种情况下的反射信号相比较。通过将发射天线置于圆弧上不同的位置来改变入射角,与此同时接收天线亦做相应的移动。在微波暗室内,天线装置在弓形框上,实现自由空间的RAM反射率测量。测试时将吸波模块拼装成150*150的标准模块,将模块放置在样板支架上进行测试,测试结果详见图11。要求吸波锥体22清洁无粉末,结构强度高。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。