УСТРОЙСТВО МАСКИРОВКИ ВОЗДУХОЗАБОРНИКОВ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2009 года по МПК F41H3/00 

Изобретение относится к маскировке и предназначено для снижения заметности воздухозаборников летательного аппарата (ЛА) от средств радиолокационной и оптико-визуальной разведки противника.

Известно устройство для маскировки воздухозаборников (двух) летательного аппарата (см. патент Российской Федерации №2170480, МПК H01Q 17/00, 1999 г.), состоящее из объемной решетки, помещенной в окно канала воздухозаборника и выполненной из металлизированных пластин различной формы. Решетка препятствует проникновению электромагнитных волн в канал воздухозаборника, отражая их в обратном направлении.

Известны также устройства маскировки воздухозаборников, имеющих S-образную форму канала, предназначенную для экранировки двигателя летательного аппарата, содержащие на внутренних поверхностях канала радиопоглощающие покрытия (см. патенты США №4924228, МПК H01Q 17/00, 1990 г.; №5014060, МПК H01Q 17/00, 1991 г.; №5016015, МПК H01Q 17/00,1991 г.; №5063384, МПК H01Q 17/00,1991 г.).

Основной недостаток перечисленных выше аналогов заключается в том, что они предназначены для маскировки воздухозаборников только в радиолокационном диапазоне длин волн. Однако известно, что полости воздухозаборников являются одним из основных демаскирующих признаков летательных аппаратов (ЛА) в видимом диапазоне длин волн, так как наблюдаются на фоне дневного неба в виде черного пятна и вследствие этого имеют на фоне неба устойчивый отрицательный контраст. Поэтому несмотря на эффективную маскировку воздухозаборников в радиолокационном диапазоне длин волн, ЛА будет обнаруживаться в видимом диапазоне по отрицательному контрасту полостей (каналов) воздухозаборников ЛА на значительных дальностях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению относится устройство (см. патент США №5128678, МПК H01Q 17/00, 1992 г.) маскировки S-образного канала воздухозаборника самолетного двигателя, содержащее внутреннее и внешнее покрытия, выполненные из стеклопластика толщиной 0,8-1,5 мм (пропитанного полимерным материалом), и расположенное между ними покрытие из структурированной пены толщиной порядка 15 мм с углеродным наполнителем. Данное устройство обеспечивает маскировку воздухозаборников только в радиолокационном (сантиметровом) диапазоне длин волн, поскольку используемые в нем покрытия поглощают энергию в этом диапазоне.

Основным недостатком данного устройства, как и аналогов, является отсутствие маскировки воздухозаборников в видимом диапазоне длин волн. Это связано с тем, что несмотря на S-образную форму канала, наблюдатель будет «видеть» внутренние стенки канала (верхнюю при наблюдении с нижней полусферы и нижнюю при наблюдении с верхней полусферы). Учитывая, что полость воздухозаборника затенена, внутренние стенки канала будут казаться черными на фоне дневного неба, что приведет к демаскированию воздухозаборников в видимом диапазоне длин волн.

Для обеспечения минимального контраста затененных полостей воздухозаборников необходимо, чтобы их яркость была сравнима с яркостью дневного безоблачного неба и, кроме того, была регулируемой. Это обусловлено тем, что в зависимости от высоты Солнца и зенитного угла наблюдения яркость дневного безоблачного неба изменяется от ~2500 до ~20000 кд/м², то есть в несколько раз (см., например, Яркость дневного безоблачного неба. Л.: ГОИ, 1971 г.).

Задачей данного изобретения является обеспечение маскировки воздухозаборников летательного аппарата в видимом диапазоне длин волн.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство маскировки каналов воздухозаборников летательного аппарата, содержащее внутреннее и внешнее покрытия, выполненные из стеклопластика толщиной 0,8-1,5 мм и расположенное между ними покрытие из структурированной пены толщиной порядка 15 мм, введено светоизлучающее покрытие, расположенное на видимых снаружи внутренних стенках каналов воздухозаборников и примыкающее к внутреннему покрытию из стеклопластика, выполненное в виде многослойной матрицы, каждый элемент которой состоит из последовательно расположенных слоя первого тонкопленочного проводника, первого слоя органической пленки, слоя проводящего люминесцентного полимера, второго слоя органической пленки и слоя второго прозрачного тонкопленочного проводника, а также введены последовательно соединенные измеритель яркости фона дневного неба, ориентированный в направлении, противоположном направлению излучения воздухозаборников, и бортовой источник питания с регулируемой силой тока, первый выход которого подключен к соединенным между собой слоям первого тонкопленочного проводника, а второй выход подключен к соединенным между собой слоям второго тонкопленочного проводника, причем слои первого тонкопленочного проводника примыкают к внутреннему покрытию из стеклопластика и толщина светоизлучающего покрытия не менее чем в 100 раз меньше толщины внутреннего покрытия из стеклопластика.

Указанная выше совокупность отличительных существенных признаков, характеризуемая введением в полость каналов воздухозаборников управляемого светоизлучающего покрытия, позволит обеспечить его маскировку не только в сантиметровом, но и в видимом диапазоне длин волн.

Маскировка воздухозаборников в видимом диапазоне длин волн (снижение их видимого контраста) достигается за счет того, что на видимых снаружи внутренних стенках каналов воздухозаборников нанесено светоизлучающее покрытие, выполненное в виде многослойной матрицы, работающей по принципу светоизлучающих диодов и состоящей из тонких слоев органических пленок. В настоящее время такие структуры обеспечивают высокие яркости свечения вплоть до 100000 кд/м² при низком питающем напряжении (см. Литвак И.И. Новые технологии: секрет дисплеев OLED: Digital Ware.ru Мониторы. Аналитика и обзоры). Так, при питающем напряжении 10 В и токе ~20 мА яркость свечения таких покрытий составляет 1000 кд/м². Для обеспечения эффективной маскировки воздухозаборников на фоне дневного неба яркость их видимых снаружи внутренних стенок должна изменяться от 2500 до 20000 кд/м². Учитывая, что яркость свечения многослойного покрытия линейно возрастает с увеличением тока, то требуемый диапазон яркостей может быть обеспечен путем протекания токов величиной порядка 50-400 мА. Следовательно, для обеспечения требуемой яркости на площади 1 м² потребуется от 0,5 до 4 Вт. Принимая во внимание, что светоизлучающее покрытие наносится не на всю внутреннюю поверхность воздухозаборников, а только на видимые снаружи внутренние стенки, площади которых (для двух воздухозаборников) для современных и перспективных летательных аппаратов составляют ~4 м² (см., например, Справочник военной авиации. http:\\www.korax.narod.ru), то потребляемая мощность всего устройства составит от 2 до 16 Вт, что является по энергопотреблению вполне приемлемым.

Важной характеристикой авиационного покрытия является его толщина. Суммарная толщина радиопоглощающих покрытий, используемых в прототипе составляет ~18 мм. Суммарная толщина слоев светоизлучающего покрытия, следующих за слоем внутреннего покрытия из стеклопластика (выполняющего роль подложки для светоизлучающего покрытия), по данным, приведенным в Литвак И.И. Новые технологии: секрет дисплеев OLED: Digital Ware.ru, не превышает 0,5 мкм, то есть намного меньше суммарной толщины радиопоглощающих покрытий. Такая малая толщина, с одной стороны, не повлияет на радиопоглощающие свойства всего покрытия, а с другой стороны, практически не повлияет на весовые характеристики покрытия.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, идентичных всем признакам заявляемого технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявляемого изобретения условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого устройства, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на заявляемый технический результат (обеспечение маскировки воздухозаборников в видимом диапазоне длин волн). Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень."

Заявляемое техническое решение промышленно применимо, так как оно может быть использовано в военно-промышленном комплексе, и для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование и материалы.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 приведено изображение продольного сечения внутренней полости воздухозаборника с видимыми снаружи участками, на фиг.2. приведено поперечное сечение видимой снаружи стенки канала воздухозаборника, на фиг.3 - структура светоизлучающего покрытия.

Устройство содержит расположенное на видимых снаружи внутренних стенках 1.1 и 1.2 каналов воздухозаборников светоизлучающее покрытие 2 и последовательно расположенные внутреннее покрытие из стеклопластика 3 толщиной 0,8-1,5 мм, покрытие из структурированной пены 4 с углеродным наполнителем толщиной порядка 15 мм, внешнее покрытие из стеклопластика 5 толщиной 0,8-1,5 мм. Светоизлучающее покрытие 2 выполнено в виде многослойной матрицы 6.1.1…6.M.N., каждый элемент которой состоит из последовательно расположенных слоя первого тонкопленочного проводника 7, выполняющего роль катода, первого слоя органической пленки 8, слоя проводящего люминесцентного полимера 9, второго слоя органической пленки 10 и слоя второго прозрачного тонкопленочного проводника 11, выполняющего роль анода, а также последовательно соединенные измеритель яркости фона дневного неба (ИФ) 12, ориентированный в направлении, противоположном направлению излучения воздухозаборника, и бортовой источник питания с регулируемой силой тока (БИЛ) 13, первый выход которого подключен к соединенным между собой слоям первого тонкопленочного проводника 7, а второй выход подключен к соединенным между собой слоям второго тонкопленочного проводника 11, причем первый тонкопленочный проводник 7 примыкает к внутреннему покрытию из стеклопластика 3, и толщина светоизлучающего покрытия 2 не менее чем в 100 раз меньше толщины внутреннего покрытия из стеклопластика 3.

В предлагаемом устройстве в качестве измерителя яркости фона 12 можно использовать типовые яркомеры, а в качестве бортового источника питания 13 бортовые источники с регулируемой силой тока (см. А.П.Волкоедов, Э.Г.Паленый. Оборудование самолетов. М.: Машиностроение, 1986 г.).

В светоизлучающем покрытии 2 в качестве первого тонкопленочного проводника 7, который в светоизлучающем покрытии выполняет роль катода, может использоваться сплав соединений магния и серебра, а в качестве второго прозрачного тонкопленочного проводника 11, который в светоизлучающем покрытии выполняет роль анода, может использоваться слой оксида олова или индия (см. Литвак И.И. Новые технологии: секрет дисплеев OLED: Digital Ware.ru). В качестве первого слоя органической пленки 8, являющегося донором электронов, может использоваться, например, органическое соединение на основе ароматических углеводов, в качестве второго слоя органической пленки 10, являющегося донором дырок, может использоваться, например, ароматический диамин (см. Литвак И.И. Новые технологии: секрет дисплеев OLED: Digital Ware.ru). В качестве слоя проводящего люминесцентного материала 9 может быть использована пленка, состоящая из соединения, принадлежащего к классу органических электролюминесцентных материалов, обеспечивающих получение высоких яркостей свечения, вплоть до 100000 кд/м² при низком питающем напряжении (см. Литвак И.И. Новые технологии: секрет дисплеев OLED: Digital Ware.ru).

Устройство работает следующим образом. При пролете ЛА в зоне ПВО противника с помощью ИФ 12 измеряют яркость фона дневного неба в направлении, противоположном направлению излучения воздухозаборников. В соответствии с известной зависимостью яркости свечения светоизлучающего покрытия 2, расположенного на внутренних стенках 1 каналов воздухозаборников, от величины силы тока, проходящего через него, в БИЛ 13 вырабатывается уровень сигнала, позволяющего выравнивать яркость светоизлучающего покрытия 2 с фоном дневного неба. Этот сигнал подается к соединенным между собой слоям первого тонкопленочного проводника 7 (катод) и второго тонкопленочного проводника 11 (анод). При этом матрица 6.1.1.....6.M.N. начинает работать как светодиод: электроны из слоя 8 начинают движение по направлению к слою 10, а дырки из слоя 10 - к слою 8. Те и другие скапливаются в слое 9, образуя друг с другом нестабильные высокоэнергетические связи. Возникшие пары "электрон - дырка" имеют малое время жизни: заряды рекомбинируются, и выделяется энергия в виде света. Прозрачность тонкопленочного проводника 11 способствует беспрепятственному прохождению света. Соединение между собой всех слоев первого тонкопленочного проводника 7 и всех слоев второго тонкопленочного проводника 11 обеспечивает одинаковый уровень сигнала на всех элементах матрицы 6, тем самым обеспечивая одинаковую яркость всех элементов матрицы, а значит и всего светоизлучающего покрытия 2.

За счет поглощения энергии электромагнитных волн сантиметрового диапазона в слоях 3, 4, и 5 происходит маскировка воздухозаборников от средств радиолокационного обнаружения.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить контраст полостей воздухозаборников до уровня, соизмеримого с уровнем фона дневного неба, тем самым обеспечивая по сравнению с прототипом маскировку воздухозаборников одновременно в радиолокационном и видимом диапазонах длин волн практически без изменения их массогабаритных характеристик.

Изобретение относится к области маскировки и может быть использовано для проведения мероприятий по скрытию летательного аппарата (ЛА) военного назначения от средств радиолокационной и оптико-визуальной разведки противника. Технический результат - обеспечение маскировки воздухозаборников одновременно в радиолокационном и видимом диапазонах длин волн. Устройство содержит внутреннее и внешнее покрытия каналов воздухозаборников, выполненные из стеклопластика толщиной 0,8-1,5 мм, и расположенное между ними покрытие из структурированной пены толщиной порядка 15 мм. Светоизлучающее покрытие расположено на видимых снаружи внутренних стенках каналов воздухозаборников и примыкает к внутреннему покрытию из стеклопластика, выполнено в виде многослойной матрицы, каждый элемент которой состоит из последовательно расположенных слоя первого тонкопленочного проводника, первого слоя органической пленки, слоя проводящего люминесцентного полимера, второго слоя органической пленки и слоя второго прозрачного тонкопленочного проводника. Устройство содержит последовательно соединенные измеритель яркости фона дневного неба, ориентированный в направлении, противоположном направлению излучения воздухозаборников, и бортовой источник питания с регулируемой силой тока. 3 ил.

Устройство маскировки воздухозаборников летательного аппарата, содержащее внутреннее и внешнее покрытия каналов воздухозаборников, выполненные из стеклопластика толщиной 0,8-1,5 мм, и расположенное между ними покрытие из структурированной пены толщиной порядка 15 мм, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными измерителем яркости фона дневного неба, ориентированным в направлении, противоположном направлению излучения воздухозаборников, и бортовым источником питания с регулируемой силой тока, а также светоизлучающим покрытием, расположенным на видимых снаружи внутренних стенках каналов воздухозаборников и примыкающим к внутреннему покрытию из стеклопластика, выполненным в виде многослойной матрицы, каждый элемент которой состоит из последовательно расположенных слоя первого тонкопленочного проводника, первого слоя органической пленки, слоя проводящего люминесцентного полимера, второго слоя органической пленки и слоя второго прозрачного тонкопленочного проводника, при этом первый выход бортового источника питания подключен к соединенным между собой слоям первого тонкопленочного проводника, а второй выход подключен к соединенным между собой слоям второго тонкопленочного проводника, причем слой первого тонкопленочного проводника примыкает к внутреннему покрытию из стеклопластика.