邵忠偉

（船舶重工集團(tuán)公司723所，揚(yáng)州225001）

0 引 言

雷達(dá)截面積（RCS）測(cè)量雷達(dá)主要用于測(cè)量飛機(jī)、箔條彈等目標(biāo)的電磁散射特性，為目標(biāo)RCS分析提供實(shí)際數(shù)據(jù)。RCS測(cè)量雷達(dá)天線座包括三波段天線及饋線、發(fā)射機(jī)模塊、高頻接收模塊、電視跟蹤模塊及方位／俯仰伺服傳動(dòng)裝置、溫度控制等組件，形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)緊湊，連接關(guān)系多，并具備升／降2種工作狀態(tài)。圖1為RCS測(cè)量雷達(dá)天線座外形示意圖。

RCS測(cè)量雷達(dá)天線座裝配需根據(jù)設(shè)計(jì)要求由點(diǎn)到面、統(tǒng)籌安排。首先要確保各波段天線、電視跟蹤等部件的安裝精度，并調(diào)整好其軸向位置。方位／俯仰伺服傳動(dòng)裝置裝配要求安裝精度和傳動(dòng)精度高，在方位、俯仰運(yùn)動(dòng)中保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；高頻接收和發(fā)射機(jī)模塊裝配中要保證熱源與散熱面的良好接觸，特別注意電磁兼容材料的安裝情況以保證整機(jī)電磁兼容性能；溫度控制模塊裝配中要保證風(fēng)道的密封性能和通暢性，使整機(jī)工作環(huán)境適應(yīng)能力和連續(xù)工作時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求；天線座內(nèi)部集成度高，內(nèi)部空間窄小，須布放電纜品種多，數(shù)量大，連接關(guān)系復(fù)雜，且包括多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，電纜布放時(shí)不能有任何干涉、纏繞現(xiàn)象。

圖1 天線座外形示意圖

1 工藝設(shè)計(jì)

RCS測(cè)量雷達(dá)天線座裝配圖表達(dá)了其工作原理、組件及零部件間主要結(jié)構(gòu)形式和裝配關(guān)系，以及裝配、檢驗(yàn)和安裝時(shí)所需的結(jié)構(gòu)尺寸和技術(shù)要求。通過(guò)對(duì)天線座及內(nèi)部組件主視圖、俯視圖、左視圖、局部視圖、剖視圖等全套裝配圖的分析研究，明確了各視圖之間關(guān)系及表達(dá)目的[1-2]。根據(jù)RCS測(cè)量雷達(dá)天線座的技術(shù)特點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)控制能力，多次與相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行討論和分析后，確定了天線座總體裝配工藝為：先總裝方位和俯仰伺服傳動(dòng)裝置，然后分別安裝三波段天線及饋線、發(fā)射機(jī)模塊、高頻接收模塊、電視跟蹤模塊、溫度控制等組件，按裝配要求調(diào)整好各部件安裝位置并逐點(diǎn)測(cè)量確定，固定各部件安裝位置和電纜布放長(zhǎng)度后提交電裝，在電裝工作結(jié)束后再確定走線架的結(jié)構(gòu)和路線。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量3D裝配模型的仿真驗(yàn)證工作，確認(rèn)了工藝設(shè)計(jì)的可行性和裝配性能。

2 安裝精度與傳動(dòng)性能

RCS測(cè)量雷達(dá)天線座總裝配圖如圖2所示。在方位／俯仰伺服傳動(dòng)裝置裝配工作中，方位基座是整個(gè)天線座的承載基座，其安裝尺寸與升降平臺(tái)密切相關(guān)，同時(shí)方位基座還是總天線座電纜的連接口、調(diào)平基準(zhǔn)的安裝平臺(tái)、方位機(jī)械限位擋塊的基礎(chǔ)。方位／俯仰動(dòng)力傳動(dòng)均采用電機(jī)減速器帶齒輪傳動(dòng)方式。采用定向裝配方法將方位和俯仰伺服傳動(dòng)裝置軸承裝配到位，保證了主軸的旋轉(zhuǎn)精度，然后裝上齒輪調(diào)整偏心、測(cè)試咬合情況，考慮到熱脹冷縮的外部環(huán)境，按設(shè)計(jì)要求留有0.01mm左右間隙，保證了傳動(dòng)平衡性，并降低了運(yùn)動(dòng)噪音。

圖2 天線座總裝配示意圖

三波段天線裝配完成后，采用調(diào)整饋源安裝面方式使天線口面基本保持一致。饋源加工精度高，形狀復(fù)雜，安裝裝配要求高，裝配時(shí)既保證各單元滿足內(nèi)腔體曲線要求和公差，又設(shè)置了專門的定位基準(zhǔn)來(lái)保證組裝后的精度，饋源每一部分的連接都相互關(guān)聯(lián)和限制。通過(guò)設(shè)計(jì)制作專用標(biāo)校板，根據(jù)天線布置位置，確定安裝測(cè)試?yán)鹊闹行?，在相?yīng)位置上刻上十字標(biāo)線，可方便進(jìn)行安裝調(diào)整，保證了多個(gè)天線和饋源部件安裝精度、裝配一致性要求。

饋線的連接相對(duì)復(fù)雜，一次完全裝配成功難度極大。其主要原因是：相關(guān)多路波導(dǎo)與饋源連接后的相位差需要測(cè)量后調(diào)整，波導(dǎo)件連接到發(fā)射機(jī)行波管的饋線由于導(dǎo)軌和導(dǎo)向銷位置誤差需要微調(diào)，一些微波器件尺寸誤差，天線與饋源調(diào)試位置的微調(diào)等等不確定的因素，裝配時(shí)采用邊連接、邊修正、邊測(cè)量等方式，控制好修切波導(dǎo)的調(diào)整量，并進(jìn)行多次測(cè)量驗(yàn)證工作，根據(jù)安裝條件配置了多個(gè)異形固定支架，保證了饋線系統(tǒng)的電氣性能和結(jié)構(gòu)要求。

電視組合安裝時(shí)要保證光電軸與天線軸線的一致性，電視組合內(nèi)望遠(yuǎn)鏡則作為整個(gè)天線座的基準(zhǔn)，所以這2個(gè)部件均需要在兩維方向上可調(diào)，通過(guò)自制專用標(biāo)校板，采用繞基準(zhǔn)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)方法來(lái)保證調(diào)整位置和調(diào)整量的可控，使安裝精度滿足要求。

裝配完成后經(jīng)實(shí)際測(cè)量，各部件安裝尺寸和誤差均符合裝配要求，通過(guò)計(jì)算得到天線座摩擦力矩Mf和俯仰不平衡力矩M俯不分 別 為[3]：Mf＝5.775kgfm；M俯不＝27.75kgfm。

3 散熱

RCS測(cè)量雷達(dá)天線座高溫區(qū)重點(diǎn)在行波管和高低壓電源模塊中間。其中行波管溫度偏高主要是由于其功耗較大，散熱面積小，行波管和散熱器之間熱流密度較大，故該區(qū)域熱量較集中、溫度偏高。高低壓電源模塊之間由于間隙較小，冷空氣不容易進(jìn)入，導(dǎo)致局部溫度較高。由于高低壓電源模塊都自帶風(fēng)機(jī)和散熱器，故基本能夠保證其正常工作。裝配工作的重點(diǎn)是保證行波管散熱性能滿足要求。圖3為行波管散熱模塊示意圖。

圖3 行波管散熱模塊示意圖

裝配時(shí)采用精細(xì)工藝，保證了行波管和其散熱器接觸面的平整度和光潔度，利用導(dǎo)熱硅脂緊密貼合提高了主要散熱源的獨(dú)立散熱性能；天線座冷卻系統(tǒng)風(fēng)道設(shè)計(jì)復(fù)雜，涉及到天線基座、俯仰動(dòng)力傳動(dòng)、發(fā)射機(jī)、高頻接收等多個(gè)部件，通過(guò)精心裝配和調(diào)整，提高了高頻箱內(nèi)與天線座外部的熱交換和循環(huán)性能，控制行波管模塊工作溫度性能滿足設(shè)計(jì)要求。圖4、圖5分別為行波管散熱模塊溫度云圖和行波管外殼最高溫度規(guī)律曲線圖[3]。

圖4 行波管散熱模塊溫度云圖

4 電磁兼容

RCS測(cè)量雷達(dá)天線座中包含了高頻接收和大功率發(fā)射電路，裝配工作中對(duì)電磁兼容性能有較高的要求。裝配時(shí)通過(guò)對(duì)電纜功能和連接關(guān)系的分析討論，合理劃分電線束，布置走線架，將高頻與低頻電纜、屏蔽與非屏蔽電纜、電源與信號(hào)電纜采取可靠措施物理隔離，保證接地可靠，在走線交叉處采用“十”字交叉法；射頻電纜布放圓滑、均勻，以免受傷，影響阻抗特性，造成反射干擾；干擾電纜及敏感電纜與插頭連接處采用電纜屏蔽纏帶、導(dǎo)電熱縮套管進(jìn)行保護(hù)、屏蔽，改善電纜接頭處的電磁兼容性能；通過(guò)精細(xì)工藝設(shè)計(jì)和裝配，有效減低了電纜間耦合、串?dāng)_等相互影響，在發(fā)射機(jī)、高頻箱箱體和內(nèi)部組件安裝中，控制了電磁兼容材料的裝配、箱體和開(kāi)孔處電磁屏蔽性能，使得天線座電磁兼容裝配性能滿足設(shè)計(jì)要求。

圖5 不同進(jìn)風(fēng)口溫度與行波管外殼最高溫度規(guī)律曲線圖

5 電纜布放

RCS測(cè)量雷達(dá)天線座連接電纜大多集中在天線方位基座底部，包含射頻電纜、視頻電纜和數(shù)據(jù)電纜等多種規(guī)格型號(hào)，強(qiáng)度、尺寸不一，走線空間有限，當(dāng)天線座方位轉(zhuǎn)動(dòng)大于180°時(shí)，電纜線會(huì)出現(xiàn)卷繞現(xiàn)象。與方位旋轉(zhuǎn)有關(guān)的電纜長(zhǎng)度隨方位轉(zhuǎn)動(dòng)角度不同而變化，其余電纜長(zhǎng)度是固定的，對(duì)電纜走線的固定也提出了較高的要求。同時(shí)要考慮后續(xù)調(diào)試工作的方便，對(duì)電纜數(shù)量、長(zhǎng)度預(yù)留一定的調(diào)節(jié)空間。

在原有走線架不足以安裝全部電纜的情況下，自制了多組彎角件安裝配件安裝在原有走線架上，根據(jù)各類電纜的功能、去向整理結(jié)果，將不同的電纜束裝入自制的“U”形雙頭螺桿內(nèi)，螺桿分別安裝于彎角件上，通過(guò)安裝螺母的收放調(diào)節(jié)螺桿的長(zhǎng)度，起到調(diào)節(jié)和收緊的作用。通過(guò)調(diào)節(jié)彎角件安裝位置控制與方位旋轉(zhuǎn)有關(guān)的電纜束，使其能有序跟隨方位旋轉(zhuǎn)方向角度自然收放，解決了電纜布放混亂、電纜卷繞問(wèn)題。

6 結(jié)束語(yǔ)

在RCS測(cè)量雷達(dá)天線座裝配工作中，由于各個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了周密分析、討論和驗(yàn)證，順利完成了制作、裝配工作，保證了裝配性能一次合格，滿足整機(jī)各項(xiàng)要求。

[1]崔令江.機(jī)械裝配工藝（單行本）／機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：中國(guó)機(jī)械出版社，2007.

[2]黃濤勛.簡(jiǎn)明鉗工手冊(cè)（第三版）[M].吉林：吉林人民出版社，2007.

[3]劉一鳴.RCS測(cè)量雷達(dá)天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].揚(yáng)州：中船重工集團(tuán)公司723研究所，2011.