技术领域本发明属于火箭共形天线构型技术领域，具体涉及一种蓄热式火箭共形天线构型及设计方法。
背景技术：
由于火箭内部空间有限，火箭上的各种微波通信天线一般与金属火箭体曲面共形安装，具有低剖面的特点，一般包括基座、微带板、盖板三部分，总高度不超过20mm，构型如图1所示。超声速巡航火箭长时间飞行过程中承受着严重的气动加热环境，天线也经受如下严酷热环境：1)外表面直接受到气动加热作用；2)安装接触面受到金属火箭体的热传导作用；3)内表面受到火箭内环境的对流和辐射作用。受制于材料、锡焊的工艺、接插等元器件的工作温度，天线一般使用温度小于150℃。而采用耐高温的材料、元器件、工艺提高天线的使用温度，会带来成本几何级数的增加。一方面，没有热沉蓄热，天线的热量无法导出；另一方面，天线一般要求良好的接地要求，常用的隔热垫片导电性能较差。另外，火箭内部的空间有限，对天线采取的温控措施及安装工艺都会受到很大的限制，代价较大。因此长时机耐高温的火箭共性天线防隔热设计存在很大的困难。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种适用于长时间高温飞行环境的火箭共形天线构型，解决天线经受的严酷热环境问题。本发明所采用的技术方案是：一种蓄热式火箭共形天线构型，包括基座、微带板、盖板、外表面、安装面、内表面、安装螺钉孔、接插、蓄热模块、垫片、第一条回字形凹槽、第二条回字形凹槽、第三条回字形凹槽、负公差形成缝隙、圆锥台孔及微带板和基座安装面，其中所述基座和盖板通过闯过安装螺钉孔的螺钉相固定所述安装螺钉孔外围设有垫片，微带板设于盖板的中心位置，微带板与盖板之间设有负公差形成缝隙，微带板上设有蓄热模块，所述蓄热模块内圈为圆锥台孔，圆锥台孔中间设有接插；所述安装面设于盖板边缘，第二条回字形凹槽设于基座与蓄热模块之间，第二条回字形凹槽与蓄热模块构成了第一条回字形凹槽，第二条回字形凹槽与基座构成了第三条回字形凹槽。所述第一条回字形凹槽内的四条空槽，其中两条平行的空槽内分别设有两条第一条回字形凹槽连接梁，第二条回字形凹槽内设有两条与第一条回字形凹槽连接梁垂直的第二条回字形凹槽连接梁，第三条回字形凹槽内设有两条与第二条回字形凹槽连接梁垂直的第三条回字形凹槽接梁。所述盖板材料为隔热透波材料。所述盖板和微带板连接面设计为装配负公差。本发明的有益效果是：1.适用于长时间高温飞行环境；2.使天线具有最优防隔热性能；3.大热容可更换的蓄热模块及薄壳封装结构，吸收了天线各部分传导的热量，温升慢，温差小，适应多种热环境；4.基座的回字型贯通槽及各向交错布置连接梁的结构：a)结构强度高，加工简单；b)中心部位温度均匀，适用馈源偏置天线；c)增长了热传导路径、减少了传热面积，迟滞温升效果显著；d)避免形成密闭空间，消除气体的膨胀影响；e)增加了内表面散热面积；5.基座的缩进结构，避免与火箭体接触，缝隙热传导极大的抑制热传导效应；6.基座内表面涂层结构，强化了辐射散热；7.圆锥台型基座接插件安装孔结构，方便接插件插拔，最大限度减少了蓄热模块的体积和接触面积影响；8.盖板与基座的粘接结构，消除了螺钉的热短路效应。安装螺钉采用钛合金和高温腻子密封，一定程度的减轻热短路效应；9.微带板与盖板装配负公差设计，增加了接触热阻，抑制了热传导。微带板与基座涂导热脂设计，减少了接触热阻，强化了热传导；10.多层垫片的设计，增加了接触面，增长了热传导路径。避免基座缩进形成的密闭空间，消除气体膨胀影响。附图说明图1是通常火箭共形天线构型；图2是一种蓄热式火箭共形天线构型示意图；图3是回字形结构图；图中：1基座；2微带板；3盖板；4外表面；5安装面；6内表面；8安装螺钉孔；9接插；10蓄热模块；11垫片；12第一条回字形凹槽；13第二条回字形凹槽；14第三条回字形凹槽；15负公差形成缝隙；16第一条回字形凹槽连接梁；17第二条回字形凹槽连接梁；18第三条回字形凹槽接梁；19圆锥台孔；20微带板和基座安装面。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明提供的一种进行介绍：一种蓄热式火箭共形天线构型，包括基座1、微带板2、盖板3、外表面4、安装面5、内表面6、安装螺钉孔8、接插9、蓄热模块10、垫片11、第一条回字形凹槽12、第二条回字形凹槽13、第三条回字形凹槽14、负公差形成缝隙15、圆锥台孔19及微带板和基座安装面20，其中所述基座1和盖板3通过闯过安装螺钉孔8的螺钉相固定所述安装螺钉孔8外围设有垫片11，微带板2设于盖板3的中心位置，微带板2与盖板3之间设有负公差形成缝隙15，微带板2上设有蓄热模块10，所述蓄热模块10内圈为圆锥台孔19，圆锥台孔19中间设有接插9；所述安装面5设于盖板3边缘，第二条回字形凹槽13设于基座1与蓄热模块10之间，第二条回字形凹槽13与蓄热模块10构成了第一条回字形凹槽12，第二条回字形凹槽13与基座1构成了第三条回字形凹槽14。所述第一条回字形凹槽12内的四条空槽，其中两条平行的空槽内分别设有两条第一条回字形凹槽连接梁16，第二条回字形凹槽13内设有两条与第一条回字形凹槽连接梁16垂直的第二条回字形凹槽连接梁17，第三条回字形凹槽14内设有两条与第二条回字形凹槽连接梁17垂直的第三条回字形凹槽接梁18。所述盖板材料为隔热透波材料。所述盖板3和微带板2连接面设计为装配负公差。1)微带板根据天线电性能要求，确定微带板的材料、外形尺寸2。2)蓄热模块蓄热模块的大热容能够有效的吸收天线各部分热传导的热量，温升慢，温差小，适应多种热环境。蓄热模块材料根据飞行时间和飞行热环境不同可以选择导热系数较好、热容较大的金属，相变潜热较大的铜泡沫、碳泡沫增强型固液相变材料或者热反应吸热材料等。根据经验和热分析，飞行时间0～500s可选择金属，300～800s可选择相变材料，>700s可选择反应吸热材料。金属作为蓄热模块，成本低，例如：钢等。相变材料作为蓄热模块，要求相变点温度低于控制目标温度并留有余量，根据试验和分析至少20℃以上，例如：150℃控制目标温度，可选择120℃相变点温度的丁四醇等。反应吸热材料作为蓄热模块，不可重复使用。蓄热模块10的尺寸根据经验一般为微带板的1～2倍，蓄热模块过大导致天线过大，失去共性天线低剖面的特点，飞行时盖板也易变形影响电性能。蓄热模块厚度与选择材料的导热系数相关，越大越好。以脂肪醇相变材料为例，材料自身导热系数较低，一般添加铜泡沫或碳泡沫增强导热了，但降低了总潜热。根据经验，一般要求导热系数不应低于5W/m.k，相变材料的填充率不低于80％。因此蓄热模块不能太厚，根据经验一般不大于20mm。3)基座基座材料可选择不锈钢或钛合金等导热系数较差的金属材料，钛合金的导热系数更小，效果更好，但是由于加工难度和成本较高，综合考虑，一般选择不锈钢。基座1的尺寸根据经验一般为蓄热模块的2倍，基座按照功能分为中心蓄热模块封装结构部分和四周回字型槽结构部分。蓄热模块封装结构部分，上盖设计为薄壁结构，强化换热，减少了温差，例如0.5～1mm，使中心部位温差一般小于1℃，可适应各种馈电偏置的天线。上盖采用硅橡胶密封螺接，使蓄热模块具有可更换性。根据馈电的位置设计圆锥台型基座接插件安装孔19，底部小圆能够包络接插件9，上部大圆能够方便高频电缆的插拔，最大限度减少了蓄热模块的体积和接触面积影响，相应的降低对蓄热模块的有效潜热和换热影响。回字型槽结构部分，基座的回字型贯通槽及各向交错布置连接梁的结构：a)结构强度高，加工简单；b)中心部位温度均匀，适用馈源偏置天线；c)增长了热传导路径、减少了传热面积，迟滞温升效果显著；e)避免形成密闭空间，消除气体的膨胀影响；f)增加了内表面散热面积。根据经验槽的数量一般<5个，与基座的尺寸、结构强度、加工难度相关，槽越多，相应槽宽就越小，强度越弱，加工难度越大。连接梁在基座短边、长边和正面、背面交错布置，保证最外层的回字形贯通槽连接梁为短边，最内层的的回字形贯通槽连接梁在基座的背面。为降低基座与盖板的接触面积，基座正面的回字形贯通槽连接梁向下偏移，偏移量通过计算分析确定，即使回字形贯通槽在连接梁的温度最低。基座四周相对于盖板缩进量约1mm，避免基座四周与火箭体接触，缝隙热传导能够显著的抑制热传导效应。经过理论计算和试验分析，采取上述措施可降低微带板温度约10℃；基座和微带板的连接面涂导热脂，减低接触热阻，加强换热，使微带板的热量能够有效的热传导到基座内的蓄热模块，减少了基座与微带板的温差。基座内表面涂辐射率较大涂层(如黑漆)，强化了辐射散热。4)盖板盖板材料选择隔热透波材料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺、氮化硅等，要求适应气动加热环境。盖板的外表面与火箭体共形，盖板的内表面同基座贴合。在满足力学性能要求的前提下，盖板中心部位厚度计算分析确定，即使外表面传导给蓄热模块的热量和安装面传导给蓄热模块的热量基本一致，蓄热模块厚度方向的温度均匀。盖板连接孔部位厚度计算分析确定，即使外表面传导给螺钉的热量和安装面传导的给螺钉的热量基本一致，安装螺钉温度最低点在连接面附近。盖板和微带板连接面设计为装配负公差，不完成接触，增加接触热阻，抑制了热传导，降低盖板热传导到微带板的热量，增大盖板与微带板的温差。盖板与基座采用耐高温硅橡胶粘接，同时安装螺钉也能起到辅助固定作用。消除了螺钉的热短路效应，避免严酷的气动加热通过螺钉热传导到天线内部，经过理论计算和试验分析，1个螺钉的热短路影响微带板温度约5℃。盖板四周与火箭体接触面采用耐高温硅橡胶密封。5)垫片垫片材料可选择导电性能良好的、导热系数低的材料，例如钛合金。根据火箭体安装空间的设计垫片厚度，厚度较大时，可设计为多层垫片。多层垫片的设计，增加了n+1个接触面，相应产生n+1个接触热阻，增长了热传导路径，避免基座四周缩进与火箭体形成的密闭空间，消除气体膨胀的影响；6)螺钉安装螺钉选择钛合金等导热系数较差的金属材料，安装后螺钉头使用高温腻子密封使外形光滑。避免螺钉头直接受到气动加热作用，一定程度的减轻螺钉的热短路影响，经过理论计算和试验分析，采取上述措施的1个螺钉可降低微带板温度约3℃。