Широкополосный антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей высокоскоростных ракет класса «воздух-поверхность». Техническим результатом является обеспечение заданных радиотехнических характеристик в сверхширокополосном диапазоне, повышение несущей способности и улучшение герметичности обтекателя при повышенных тепловых и силовых нагрузках. Широкополосный антенный обтекатель включает выполненные из диэлектрических материалов и соединенные между собой однослойную конусообразную оболочку, носок и промежуточный конусообразный элемент, расположенный изнутри в зоне стыка конусообразной оболочки и носка, с нанесенным на внутреннюю и наружную поверхности обтекателя лакокрасочным покрытием, металлическое кольцо, жестко скрепленное с конусообразной оболочкой. Оболочка выполнена из стеклопластика на основе кварцевой ткани и фенолформальдегидного связующего, в поровое пространство которого введен кремнийорганический полимер, на расстоянии, равном не менее 0,4 длины обтекателя от вершины носка, толщина стенки оболочки составляет не более 2,0 мм и плавно увеличивается к ее торцу не более чем в 5 раз, на наружную поверхность оболочки нанесена термостойкая шпатлевка на кремнийорганической основе. 3 ил.

 

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей высокоскоростных ракет класса «воздух-поверхность».

Известен антенный радиопрозрачный обтекатель, содержащий многослойную конусообразную оболочку из диэлектрического материала, металлический эрозионностойкий наконечник, стыковочное кольцо для крепления к летательному аппарату по патенту РФ №2186444, МПК 7 H01Q 1/42, публ. 27.07.2002 г.

Недостатком такого обтекателя являются большие пеленгационные ошибки, вносимые обтекателем в определение положения цели, так как металлический наконечник вносит в раскрыв антенны затенения, значительно изменяющие фазовое и амплитудное распределения поля, что приводит к возникновению пеленгационных ошибок.

Другим аналогом по совокупности признаков является обтекатель, рассматриваемый в патенте РФ №2090958, МПК H01Q 1/42, публ. 20.09.1997 г. Данный радиопрозрачный обтекатель включает оболочку в виде колпака из стеклотекстолита, эрозионностойкий наконечник из диэлектрического материала на основе волокнистого кремнеземного наполнителя и кремнийорганического связующего. Эрозионностойкий наконечник соединен с колпаком клеем, а также двумя металлическими шпильками. Недостатком этой конструкции является влияние металлических шпилек на проходящее электромагнитное поле, и как следствие, ухудшение радиотехнических характеристик (РТХ) обтекателя.

Наиболее близким по совокупности признаков, выбранным в качестве прототипа, является радиопрозрачный обтекатель по патенту RU 2 433 512, МПК H01Q 1/42, публ. 10.11.2011 г. Обтекатель включает однослойную конусообразную оболочку из упрочненного стеклопластика и носок из диэлектрического пресс-материла, связанные клеевым соединением, металлическое кольцо, жестко скрепленное с конусообразной оболочкой, в зоне стыка конусообразной оболочки и носка изнутри установлен промежуточный конусообразный элемент, выполненный из диэлектрического материала и склеенный по соприкасающимся поверхностям с оболочкой и носком термостойким адгезивом на эпоксикремнийорганической основе и нанесенным на внутреннюю и наружную поверхности оболочки лакокрасочным покрытием

К недостаткам данной конструкции обтекателя относятся неоптимизированные толщины узла соединения оболочки с носком и самой оболочки. Это обстоятельство не позволяет обеспечить необходимые параметры РТХ в широкополосном диапазоне, что заметно сужает область применения данного обтекателя.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение заданных РТХ в широкополосном диапазоне, повышение несущей способности и улучшение герметичности обтекателя при повышенных тепловых и силовых нагрузках.

Такой технический эффект достигается следующим комплексом технических признаков изобретения, которые характеризуют конструкцию антенного обтекателя.

Предложен широкополосный антенный обтекатель, включающий однослойную конусообразную оболочку, носок и промежуточный конусообразный элемент, расположенный изнутри в зоне стыка конусообразной оболочки и носка, выполненные из диэлектрических материалов и соединенные между собой, с нанесенным на внутреннюю и наружную поверхности обтекателя лакокрасочным покрытием, металлическое кольцо, жестко скрепленное с конусообразной оболочкой, отличающийся тем, что оболочка выполнена из стеклопластика на основе кварцевой ткани и фенолформальдегидного связующего, в поровое пространство которого введен кремнийорганический продукт МФСС-8, на расстоянии равном не менее 0,4 длины обтекателя от вершины носка, толщина стенки оболочки составляет не более 2,0 мм и плавно увеличивается к ее торцу не более чем в 5 раз, на наружную поверхность оболочки нанесена термостойкая шпатлевка на кремнийорганической основе, оболочка, носок и промежуточный конусообразный элемент соединены радиопрозрачным термостойким адгезивом холодного отверждения с порошковым неорганическим наполнителем или горячего отверждения с наполнителем, аналогичным материалу оболочки, крепление оболочки с металлическим кольцом выполнено клеемеханическим соединением посредством крепежных элементов, установленных с внутренней стороны кольца в глухие отверстия в оболочке, и эластичным термостойким адгезивом холодного отверждения, на внутреннюю поверхность металлического кольца нанесен слой эластичного герметизирующего материала, выходящий за пределы кольца в зону лакокрасочного покрытия оболочки не более, чем на 20 мм.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведено изображение антенного обтекателя, включающего однослойную конусообразную оболочку 1, выполненную из стеклопластика на основе кварцевой ткани и фенолформальдегидного связующего, соединенную с носком 3 с помощью промежуточного конусообразного элемента 4, установленного изнутри оболочки и выполненного из диэлектрического материала. Оболочка, носок и промежуточный конусообразный элемент соединены с помощью радиопрозрачного термостойкого адгезива холодного отверждения с порошковым неорганическим наполнителем или горячего отверждения с наполнителем, аналогичным материалу оболочки.

На фиг. 3 изображено металлическое кольцо 2, жестко скрепленное с конусообразной оболочкой 1 с помощью двух рядов винтов 5 и эластичного адгезива 6.

Рассматриваемая конструкция отличается от предыдущих, прежде всего улучшенными радиотехническими характеристиками и обеспечением их в нескольких смежных диапазонах (сверхширокополосность). Это достигается уменьшением толщины конструктивных элементов в носовой части обтекателя с приданием им оптимизированной формы.

В этом элементе конструкции предлагается два варианта его исполнения.

В первом варианте исполнения промежуточный элемент 4 соединяет термостойким адгезивом холодного отверждения оболочку 1 и носок 3. В силу обеспечения требований по широкополосности, конструктивные элементы имеют минимальные толщины порядка 1,5-2 мм, а значит температурные и силовые нагрузки, действующие на узел соединения очень велики. Главной задачей при проектировании соединения является поиск высокотемпературного адгезива с хорошей диэлектрической проницаемостью. Одним из решений, удовлетворяющих требованиям, являются адгезивы на основе кремнийорганических соединений, которые обладают приемлемыми диэлектрическими свойствами и выдерживают высокие температуры. Был опробован ряд адгезивов холодного отверждения на кремнийорганической основе. Например, адгезивы типа К-400 позволили добиться работоспособности конструкции при температуре 400°С. Дальнейшие поиски привели к испытаниям узла с применением адгезивов типа ВК-58 и эти термостойкие адгезивы холодного отверждения обеспечили соединение носка и оболочки длительно при температурах от -60°С до +250°С и при 500°С кратковременно.

В другом варианте исполнения был применен адгезив горячего отверждения с неорганическим наполнителем аналогичным материалу оболочки (кварцевая стеклоткань). Выбор адгезива был произведен из условий максимально эффективной совместной работы промежуточного элемента и оболочки. Было опробовано и использовано фенолформальдегидное связующее, применяемое для пропитки оболочки. Полимеризация адгезива проводилась после сборки носка, оболочки и промежуточного элемента совместно с оболочкой, что придало соединению прочность основной конструкции.

Следующим важным элементом рассматриваемой конструкции является оболочка, которая должна обеспечивать радиотехнические характеристики в широком диапазоне частот. Для выполнения этих требований в качестве материала оболочки был применен стеклопластик на основе кварцевой ткани, у которого достаточно высокие показатели коэффициента прохождения для электромагнитных волн. В связи с необходимостью реализации проницаемости оболочки в широкополосном диапазоне, она была выполнена с разнотолщинной стенкой. На расстоянии равном не менее 0,4 длины обтекателя от вершины носка толщина стенки оболочки составляет не более 2,0 мм и плавно увеличивается к ее торцу не более чем в 5 раз. При профилировании стенки согласно описанным требованиям РТХ толщина в ее передней части составляет 1,5-2 мм, соответственно утонение оболочки ведет к увеличению теплового потока, проходящего через нее, что вызывает большие тепловые и прочностные нагрузки на конструкцию оболочки и обтекателя в целом.

Работоспособность тонкостенной стеклопластиковой оболочки в условиях высокотемпературного режима является критичной с большой вероятностью потери ее устойчивости и герметичности. Для решения этой проблемы, для упрочнения и герметизации обтекателя, была применена пропитка пористого материала оболочки кремнийорганическим полимером типа МФСС-8. Это позволило создать тонкостенную конструкцию обтекателя со сложнопрофилированной стенкой, работающего в высокотемпературном диапазоне и широкой полосе пропускания электромагнитных волн.

Важным элементом конструкции является соединение оболочки с металлическим кольцом (фиг. 3). Кольцо 2 соединяется с оболочкой 1 крепежными элементами 5, например, винтами, вкручиваемыми с внутренней стороны кольца 1 в предварительно подготовленные отверстия в оболочке, заполненные герметиком, не имеющие выхода на ее наружную поверхность. Таким образом, реализовано клее - механическое соединение стеклопластиковой оболочки с металлическим кольцом, не нарушающее герметичности оболочки. Возможно расположение крепежных элементов в шахматном порядке. При этом увеличивается зона механического крепления и повышается жесткость и общая прочность обтекателя.

Для обеспечения герметичности соединения металлического кольца с оболочкой на наружную поверхность металлического кольца 2 наносится слой эластичного адгезива (герметика типа У-2-28), после чего кольцо вставляется в оболочку 1. На внутреннюю поверхность металлического кольца нанесен слой эластичного адгезива (герметик типа У-2-28), выходящий за его пределы в зону лакокрасочного покрытия оболочки не более, чем на 20 мм, это позволяет обеспечить герметичность зоны стыка и необходимый контроль его исполнения.

Комплексом вышеперечисленных мер обеспечивается прочность и герметичность рассматриваемого соединения.

Для обеспечения возможности доводки обтекателя на завершающем этапе его изготовления на наружную поверхность оболочки обтекателя наносится ряд дополнительных слоев высокотемпературной кремнийорганической шпатлевки типа КО-0070. Это обеспечивается конструктивной особенностью оболочки, а именно тем, что ее толщина в радиопрозрачной зоне мала и небольшое изменение, реализуемое нанесением покрытия, ведет к изменению диэлектрических характеристик.

Изобретение позволит разрабатывать и изготавливать сверхширокополосные обтекатели высокоскоростных ракет класса «воздух-поверхность».

Широкополосный антенный обтекатель, включающий однослойную конусообразную оболочку, носок и промежуточный конусообразный элемент, расположенный изнутри в зоне стыка конусообразной оболочки и носка, выполненные из диэлектрических материалов и соединенные между собой, с нанесенным на внутреннюю и наружную поверхности обтекателя лакокрасочным покрытием, металлическое кольцо, жестко скрепленное с конусообразной оболочкой, отличающийся тем, что оболочка выполнена из стеклопластика на основе кварцевой ткани и фенолформальдегидного связующего, в поровое пространство которого введен кремнийорганический полимер, на расстоянии, равном не менее 0,4 длины обтекателя от вершины носка, толщина стенки оболочки составляет не более 2,0 мм и плавно увеличивается к ее торцу не более чем в 5 раз, на наружную поверхность оболочки нанесена термостойкая шпатлевка на кремнийорганической основе, оболочка, носок и промежуточный конусообразный элемент соединены радиопрозрачным термостойким адгезивом холодного отверждения с порошковым неорганическим наполнителем или горячего отверждения с наполнителем, аналогичным материалу оболочки, крепление оболочки с металлическим кольцом выполнено клеемеханическим соединением посредством крепежных элементов, установленных с внутренней стороны кольца в глухие отверстия в оболочке, и эластичным термостойким адгезивом холодного отверждения, на внутреннюю поверхность металлического кольца нанесен слой эластичного герметизирующего материала, выходящий за пределы кольца в зону лакокрасочного покрытия оболочки не более чем на 20 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и предназначено для использования в конструкциях антенных обтекателей для низкоскоростных ракет класса «воздух-поверхность» или «поверхность-поверхность».

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к конструкциям антенных обтекателей с радиопрозрачными оболочками для ракет класса «воздух-воздух» и «воздух-земля».

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей ракет с оболочками, изготавливаемыми из жаропрочных неорганических (керамических) материалов, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия для антенных устройств головок самонаведения (АУ ГСН).

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении керамических антенных обтекателей высокоскоростных ракет класса «поверхность - воздух».

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей высокоскоростных ракет различных классов с оболочками из жаростойких керамических материалов.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель». Широкополосная система «антенна-обтекатель» содержит пеленгующую антенну и обтекатель со стенкой из диэлектрического материала, снабженный узлом крепления к летательному аппарату.

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия антенных устройств головок самонаведения.

Предложенная группа изобретений относится к обтекателям радиолокационных антенн и способам их изготовления. Предложенный способ изготовления обтекателя (100) радиолокационной антенны включает в себя изготовление пригоночной формы (120) по меньшей мере одного участка внутренней поверхности (112) стенки (100) обтекателя (100), размещение множества плоскостных светочувствительных полупроводниковых элементов (140А, 140В) на наружной поверхности (124) пригоночной формы (120); размещение пригоночной формы (120) с множеством плоскостных светочувствительных полупроводниковых элементов (140А, 140В) вблизи по меньшей мере одного участка внутренней поверхности (112) стенки (110); создание соединения между множеством плоскостных светочувствительных полупроводниковых элементов (140А, 140В) и стенкой (110); и извлечение пригоночной формы (120) из обтекателя (100).

Предложенная группа изобретений относится к обтекателям радиолокационных антенн и способам их изготовления. Предложенный способ изготовления обтекателя (100) радиолокационной антенны включает в себя изготовление пригоночной формы (120) по меньшей мере одного участка внутренней поверхности (112) стенки (100) обтекателя (100), размещение множества плоскостных светочувствительных полупроводниковых элементов (140А, 140В) на наружной поверхности (124) пригоночной формы (120); размещение пригоночной формы (120) с множеством плоскостных светочувствительных полупроводниковых элементов (140А, 140В) вблизи по меньшей мере одного участка внутренней поверхности (112) стенки (110); создание соединения между множеством плоскостных светочувствительных полупроводниковых элементов (140А, 140В) и стенкой (110); и извлечение пригоночной формы (120) из обтекателя (100).

Использование: для изменения электромагнитной сигнатуры поверхности. Сущность изобретения заключается в том, что микроэлектронный модуль содержит по меньшей мере один преобразователь напряжения для преобразования первого подаваемого напряжения в более высокое, низкое или такое же второе напряжение, кроме того, микроэлектронный модуль содержит по меньшей мере один возбудитель, возбудитель содержит по меньшей мере один генератор, чтобы генерировать электрическую плазму с помощью второго напряжения, подаваемого преобразователем напряжения, по меньшей мере преобразователь напряжения и возбудитель размещаются на тонкопленочной планарной подложке, электрическая плазма, генерируемая возбудителем, взаимодействует с электромагнитным излучением, падающим на поверхность, в результате чего изменяется электромагнитная сигнатура.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей высокоскоростных ракет класса «воздух-поверхность». Техническим результатом является обеспечение заданных радиотехнических характеристик в сверхширокополосном диапазоне, повышение несущей способности и улучшение герметичности обтекателя при повышенных тепловых и силовых нагрузках. Широкополосный антенный обтекатель включает выполненные из диэлектрических материалов и соединенные между собой однослойную конусообразную оболочку, носок и промежуточный конусообразный элемент, расположенный изнутри в зоне стыка конусообразной оболочки и носка, с нанесенным на внутреннюю и наружную поверхности обтекателя лакокрасочным покрытием, металлическое кольцо, жестко скрепленное с конусообразной оболочкой. Оболочка выполнена из стеклопластика на основе кварцевой ткани и фенолформальдегидного связующего, в поровое пространство которого введен кремнийорганический полимер, на расстоянии, равном не менее 0,4 длины обтекателя от вершины носка, толщина стенки оболочки составляет не более 2,0 мм и плавно увеличивается к ее торцу не более чем в 5 раз, на наружную поверхность оболочки нанесена термостойкая шпатлевка на кремнийорганической основе. 3 ил.

Наверх