АНТЕННЫЙ ОБТЕКАТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК H01Q1/42 

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

Известен обтекатель (патент на изобретение РФ №2132586, 1998 г.), содержащий трехслойную оболочку с наружными и внутренними слоями из композиционных материалов и промежуточным слоем из полимерного материала и энергопоглощающий слой, выполненный в виде конических слоев из перекрещивающихся спиралей сухих арамидных жгутов или нитей и слоев сухой синтетической ткани из арамидных нитей, размещенный между наружными слоями из композиционных материалов и промежуточным слоем из полимерного материала. Такое выполнение обтекателя позволяет повысить его стойкость к воздействию внешних ударных нагрузок с уровнями энергий высокой интенсивности.

К недостаткам известной конструкции относится то, что использование таких обтекателей ограничено использованием их в ракетах, имеющих скорости полета, не превышающие значение числа Маха, равное двум (2М), из-за недостаточной термостойкости (огнеупорности) материала, из которого выполнен обтекатель. Кроме того, обтекатели такого типа характеризуются большим изменением диэлектрических характеристик материала при эксплуатации, неоднородности материала в оболочке и плохим воспроизводством свойств от оболочки к оболочке.

Наиболее близким техническим решением является антенный обтекатель (патент на изобретение РФ №2090956, 1994 г.), содержащий керамическую оболочку и стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика. Выполнение антенного обтекателя из керамических материалов позволяет повысить их работоспособность до значительно больших скоростей. Кроме того, керамические материалы, используемые для производства антенных обтекателей (такие как кварцевая керамика, ситаллы и т.д.), характеризуются постоянством диэлектрических характеристик, однородностью материала и хорошим воспроизводством свойств от оболочки к оболочке.

К недостаткам известной конструкции относится низкое сопротивление к ударному воздействию керамических материалов, из которых изготавливают антенные обтекатели. Данный недостаток особенно нежелателен для обтекателей, используемых в ракетах аэродромного базирования, т.к. при взлетах и посадках носителей данных ракет (самолетов) могут возникать ситуации, когда на керамическую оболочку воздействуют посторонние объекты, например летящие камни, что, в свою очередь, может привести к разрушению оболочки. Кроме того, в процессе изготовления, транспортировки, монтажа и демонтажа на транспортные носители керамическая оболочка антенного обтекателя может подвергаться случайным ударным воздействиям, что также приведет к ее разрушению.

Задачей настоящего изобретения является повышение стойкости антенного обтекателя к ударным воздействиям.

Поставленная задача достигается тем, что в антенном обтекателе, содержащем керамическую оболочку, стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика, керамическая оболочка снабжена чехлом, выполненным из эластичного материала толщиной 0,5-1,5 мм, на наружной поверхности которого нанесены диаметральные и радиальные канавки шириной 1-2 мм и глубиной 0,1-0,2 толщины чехла.

Авторы экспериментально установили, что размещение на антенном обтекателе чехла, выполненного из термостойкого эластичного материала, например термостойкой безуглеродной резины или фторопласта, значительно увеличивает его сопротивление к ударному воздействию и способно предотвратить разрушение антенного обтекателя от случайного воздействия внешних объектов при совместном полете ракеты с носителем и ее транспортировке в процессе эксплуатации.

Установлено, что толщина эластичного чехла должна быть не менее 0,5 мм, так как дальнейшее уменьшение толщины не обеспечивает достаточной стойкости к ударному воздействию, а утолщение более 1,5 мм экономически не выгодно.

При отделении ракеты от носителя скорость ракеты возрастает, а следовательно, возрастает и нагрузка на керамическую оболочку с эластичным чехлом. Выполнение на наружной поверхности чехла диаметральных и радиальных канавок шириной 1-2 мм и глубиной 0,1-0,2 толщины чехла приводит к саморазрушению чехла, благодаря чему к материалу чехла не предъявляется жестких требований по радиотехническим характеристикам, что существенно удешевляет изготовление таких чехлов. Достаточным является только обеспечение технологических проверок. При этом расчетным путем установлено, что выход за указанные размеры ширины и глубины канавки нецелесообразен.

На приведенном чертеже изображен общий вид заявленного антенного обтекателя. Конструкция обтекателя включает керамическую оболочку 1, стыковочный шпангоут 2, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика 3, и эластичный чехол 4, на наружной поверхности которого выполнены канавки 5.

Устройство работает следующим образом. Керамическая оболочка 1 посредством слоя герметика 3 соединяется со стыковочным шпангоутом 2, после чего собранная конструкция помещаются в эластичный чехол 4. Собранный таким образом антенный обтекатель можно многократно транспортировать, монтировать, демонтировать на ракеты, при этом вероятность разрушения керамической оболочки от случайного удара значительно ниже, чем при использовании антенного обтекателя, выполненного по прототипу. При совместных полетах ракеты с носителем, особенно при взлетах и посадках, чехол также предохраняет керамическую оболочку от воздействия посторонних объектов, например камней, отлетающих от шасси самолета. В случае же отделения ракеты от носителя происходит быстрый рост нагрузки и температуры на поверхности эластичного чехла, который благодаря наличию канавок 5 разрушается, что позволяет ракете следовать к цели без каких-либо помех.

Реализация предложенного технического решения представлена на примере. Из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава, использующейся для производства керамических оболочек антенных обтекателей, изготовили образцы диаметром 50 мм, толщиной 5 мм.

Полученные образцы разделили на пять партий, без чехла и с резиновым чехлом толщиной 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мм.

Все образцы, как с чехлом, так и без него, подвергли разрушению стальным шариком (диаметр 25,4 мм, масса 66,7 г), определяя при этом критическую силу разрушения. Результаты испытаний представлены в таблице.

Как следует из данных, представленных в таблице, использование резиновых чехлов толщиной 0,5-1,5 мм увеличивает величину разрушающей силы в 4-5 раз. Уменьшение толщины ниже указанного предела явно недостаточно, а утолщение чехла более 1,5 мм не приводит к значительному росту разрушающей силы.

Изобретение просто в изготовлении и эксплуатации и позволяет существенно повысить стойкость керамической оболочки антенного обтекателя к случайным ударам.

ТаблицаТолщина чехла, мм00,30,51,01,52,0Разрушающая сила, кН6,413,028,930,832,735,8

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ №2132586, МПК ⁶Н01Q 1/42, 1998.

2. Патент на изобретение РФ №2090956, МПК ⁶Н01Q 1/42, 1994.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов. Технический результат - повышение стойкости антенного обтекателя к ударным воздействиям. Достигается тем, что в антенном обтекателе, содержащем керамическую оболочку и стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика, керамическая оболочка снабжена чехлом, выполненным из термостойкого эластичного материала, например фторопласта, толщиной 0,5-1,5 мм, на наружной поверхности которого нанесены диаметральные и радиальные канавки шириной 1-2 мм и глубиной 0,1-0,2 толщины чехла. Изобретение просто в изготовлении и эксплуатации и позволяет существенно повысить стойкость керамической оболочки антенного обтекателя к случайным ударам. 1 табл., 1 ил.

Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку и стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика, отличающийся тем, что керамическая оболочка снабжена чехлом, выполненным из термостойкого эластичного материала, например фторопласта, толщиной 0,5-1,5 мм, на наружной поверхности которого нанесены диаметральные и радиальные канавки шириной 1-2 мм и глубиной 0,1-0,2 толщины чехла.