БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2015 года по МПК B64C39/02 

Изобретение относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), к их устройствам для поглощения излучаемых антенной волн.

Известен способ снижения радиолокационной заметности объекта, оборудованного по меньшей мере одной антенной, патент №2 469 447. В описании известного способа для его использования на БПЛА и снижения заметности антенны (головки самонаведения системы управления БПЛА), расположенной под носовым обтекателем (радиопрозрачным, для обеспечения работоспособности антенны), предлагается носовой (передний) обтекатель БПЛА выполнить герметичным, снабдить средствами заполнения рабочим газом (плазмообразующей смесью газов), плазменной системой и оборудовать подводом электропитания. Данное устройство принято за прототип. Для заполнения полости обтекатель снабжают линиями подачи смеси газов в полость обтекателя и сброса смеси (первоначально, воздуха) из нее, снабженными устройствами перекрытия, для последующей герметизации полости переднего обтекателя. Для образования плазмы в полости переднего обтекателя плазменная система должна содержать источник электрической энергии высокого напряжения с электродами, закрепленными перед радиолокационной антенной в полости переднего обтекателя, и пусковым устройством, обеспечивающим дополнительное увеличение напряжения для первичного пробоя промежутка газовой смеси между электродами (электрического разряда), по аналогии с лампами дневного света.

Существенными признаками предлагаемого устройства, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: беспилотный летательный аппарат, содержащий корпус с герметичным радиопрозрачным передним обтекателем и размещенные в корпусе систему управления, снабженную головкой самонаведения с радиолокационной антенной, при этом радиолокационная антенна размещена в полости переднего обтекателя, а также источник электрической энергии высокого напряжения с пусковым устройством и по крайней мере одной парой электродов, закрепленной перед радиолокационной антенной в полости переднего обтекателя, который при этом содержит линии подачи плазмообразующей рабочей смеси газов в его полость и сброса смеси газов из нее, снабженные устройствами перекрытия.

Применение известного устройства многократно уменьшает эффективную поверхность рассеяния (ЭПР, радиолокационную заметность, основной вклад в которую вносит антенна) БПЛА при прохождении зоны противовоздушной обороны. Однако плазмообразование и эффективность поглощения радиоволн образованной плазмой зависит от параметров смеси газов (давления и соотношения компонентов), как при хранении, так и при длительном полете. Для стабильности параметров смеси газов и существенного уменьшения ЭПР требуется высокая степень герметичности его носового обтекателя, что увеличивает сложность и стоимость БПЛА. Во время хранения БПЛА необходим контроль параметров смеси газов в полости обтекателя БПЛА и при необходимости их восстановление, что увеличивает трудоемкость обслуживания и стоимость эксплуатации БПЛА.

Техническим результатом, на решении которого направлено изобретение, является уменьшение необходимой степени герметичности переднего обтекателя, трудоемкости и стоимости изготовления и эксплуатации БПЛА с сохранением эффективного уменьшения его ЭПР.

Для решения поставленной задачи в беспилотном летательном аппарате, содержащем корпус с герметичным радиопрозрачным передним обтекателем и размещенные в корпусе систему управления, снабженную головкой самонаведения с радиолокационной антенной, размещенной в полости переднего обтекателя, а также источник электрической энергии высокого напряжения с пусковым устройством и по крайней мере одной парой электродов, закрепленной перед радиолокационной антенной в полости переднего обтекателя, который при этом содержит линии подачи плазмообразующей смеси газов в его полость и сброса смеси газов из нее, снабженные устройствами перекрытия, корпус снабжен автономным источником плазмообразующей смеси газов, сообщенным с полостью переднего обтекателя через устройство ограничения расхода газа и пусковое устройство, связанное с системой управления линией электрической связи. Дополнительно для уменьшения разбросов рабочих характеристик устройство перекрытия в линии сброса смеси газов из полости переднего обтекателя выполнено многоразовым, электроуправляемым и связано с системой управления линией электрической связи. С этой же целью устройство ограничения расхода газа выполнено в виде редуктора давления.

Отличительными признаками предлагаемого устройства является то, что корпус снабжен автономным источником плазмообразующей смеси газов, сообщенным с полостью переднего обтекателя через устройство ограничения расхода газа и пусковое устройство, связанное с системой управления линией электрической связи; устройство перекрытия в линии сброса смеси газов из полости переднего обтекателя выполнено многоразовым, электроуправляемым и связано с системой управления линией электрической связи; устройство ограничения расхода газа выполнено в виде редуктора давления.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат: обеспечивается уменьшение необходимой степени герметичности переднего обтекателя БПЛА и стоимости его изготовления, трудоемкости обслуживания и стоимости эксплуатации БПЛА, повышается стабильность технических характеристик БПЛА и надежность его применения по назначению.

Предложенное изобретение может найти применение при разработке БПЛА, обеспечивающих повышенную надежность применения по назначению, при уменьшении затрат средств и времени на изготовление и эксплуатацию БПЛА.

Устройство поясняется чертежом. Представленный на чертеже БПЛА содержит корпус 1 с герметичным радиопрозрачным передним обтекателем 2 и размещенные в корпусе 1 систему 3 управления, снабженную головкой 4 самонаведения с радиолокационной антенной 5, размещенной в полости 6 переднего обтекателя 2, а также источник 7 электрической энергии высокого напряжения с пусковым устройством 8 и двумя парами электродов 9, 10 и 11, 12, закрепленными перед радиолокационной антенной 5 в полости 6 переднего обтекателя 2, который при этом содержит линию 13 подачи плазмообразующей смеси газов в его полость 6 и линию 14 сброса смеси газов из полости 6, которые снабжены устройствами перекрытия соответственно, 15 и 16. Устройство перекрытия 15 может быть выполнено в виде пробки, заглушки, вентиля, управляемого клапана, с ручным или электроуправляемым приводом. Корпус 1 снабжен автономным источником 17 плазмообразующей смеси газов, сообщенным линией 18 с полостью 6 переднего обтекателя 2 через устройство ограничения расхода газа, выполненное в виде редуктора давления 19, и пусковое устройство 20, связанное с системой 3 управления линией 21 электрической связи. Устройство ограничения расхода газа может быть выполнено также в виде дросселя, дроссельного пакета или системы дросселей с клапанами их переключения. Как вариант источник 17 выполнен в виде баллона высокого давления и снабжен зарядным устройством 22. Возможны и другие варианты исполнения источника 17, например химический, термохимический, десорбционный. Устройство 16 перекрытия в линии 14 сброса смеси газов из полости 6 переднего обтекателя 2 выполнено многоразовым, электроуправляемым и связано с системой 3 управления линией 23 электрической связи.

Представленное на чертеже устройство работает следующим образом. После изготовления БПЛА к устройству 15 перекрытия подстыковывается источник плазмообразующей смеси газов (на чертеже не показан) и задействуется для обеспечения расхода смеси. Открываются устройства 15 и 16 перекрытия, при этом плазмообразующая смесь газов через устройство 15 по линии 13 поступает в полость 6 переднего обтекателя 2, а находившийся после изготовления переднего обтекателя 2 в его полости 6 воздух по линии 14 вытесняется в окружающую среду. После замещения воздуха в полости 6 плазмообразующей смесью газов закрываются устройства 15 и 16 перекрытия и осуществляется хранение БПЛА до применения. При полете БПЛА перед входом БПЛА в зону облучения средствами противодействия ПВО система 3 управления по линиям 21 и 23 электрической связи открывает устройства 16 и 20 перекрытия, при этом плазмообразующая смесь газов из источника 17 по линии 18 через редуктор 19 давления поступает в полость 6, восстанавливая в ней параметры плазмообразующей смеси газов, нарушенные из-за утечек газа и попадания в полость воздуха, вследствие негерметичности обтекателя 2 при хранении БПЛА. Стабилизация параметров плазмообразующей смеси газов в полости 6 обеспечивает, после запуска плазмообразования, стабилизацию степени поглощения и отражения плазмой радиоволн и степени уменьшения радиолокационной заметности антенны 5 и БПЛА в целом. Излишки смеси газов (в том числе с отклоненными параметрами) стравливаются по линии 14 в окружающую среду, что дополнительно способствует стабилизации параметров смеси газов в полости 6. Затем система управления 3 по линии 23 электрической связи обеспечивает закрытие устройства 16 при остаточном давлении смеси газов в полости 6, превышающем давление окружающей среды, в пределах 1-100 кПа, обеспечивающего формирование поглощающего радиоволны плазменного объема в полости 6 между электродами 9, 10 и 11, 12 перед антенной 5, после чего система 3 управления задействует пусковое устройство 8 источника 7 высокого напряжения, для первичного пробоя промежутка смеси газов между электродами 9, 10 и 11, 12 и запуска плазменного объема в полости 6 перед антенной 5. Наличие второй пары электродов 11,12 уменьшает величину порогового электрического напряжения источника 7 и способствует увеличению объема плазменного образования и его устойчивости в полости 6 переднего обтекателя 2 перед антенной 5. После запуска источник 7 обеспечивает поддержание плазменного объема при пониженных значениях электрического тока и напряжения (меньшей электрической мощности). Наличие расхода смеси газов из автономного источника 17 по линии 18 в полость 6 обтекателя 2 в процессе плазмообразования позволяет уменьшить необходимую степень герметичности обтекателя 2. Настройка редуктора 19 давления выбирается из условия компенсации утечек смеси газов из полости 6 обтекателя 2 при пониженной степени его герметичности. Выполнение устройства ограничения расхода газа в линии 18 в виде редуктора 19 давления позволяет уменьшить разброс давления плазмообразующей смеси газов в полости 6 обтекателя 2 и за счет этого уменьшить разброс степени поглощения и отражения плазмой радиоволн и степени уменьшения радиолокационной заметности антенны 5 и БПЛА в целом. В момент включения головки самонаведения система 3 управления обеспечивает отключение подачи высокого напряжения от источника 7 на электроды 9, 10 и 11, 12 и плазменный объем между ними перед антенной 5 гаснет, что обеспечивает эффективную работу антенны 5 головки самонаведения 4 для эффективного выполнения БПЛА полетного задания. Уменьшенная степень герметичности обтекателя 2 упрощает его конструкцию и конструкцию его стыковки с корпусом 1, благодаря чему уменьшается стоимость изготовления БПЛА. Поступление смеси газов из источника 17 по линии 18 в полость 6 компенсирует возможные утечки смеси газов и обеспечивает уменьшение разброса параметров смеси газов в ней и соответственно уменьшается разброс степени поглощения радиоволн плазменным объемом между электродами 9, 10 и 11, 12 и минимальная степень поглощения радиоволн (максимальная ЭПР), что повышает надежность прохождения БПЛА зоны действия ПВО и выполнения полетного задания.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА). БПЛА содержит корпус с автономным источником плазмообразующей смеси газов, герметичный радиопрозрачный передний обтекатель с линиями с многоразовыми и электроуправляемыми устройствами перекрытия подачи плазмообразующей смеси газов в полость и сброса, систему управления с головкой самонаведения с радиолокационной антенной, источник электрической энергии высокого напряжения с пусковым устройством, электроды, устройство ограничения расхода газа в виде редуктора давления, электрические связи. Изобретение позволяет уменьшить радиолокационную заметность и необходимую степень герметичности переднего обтекателя БПЛА. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Беспилотный летательный аппарат, содержащий корпус с герметичным радиопрозрачным передним обтекателем и размещенные в корпусе систему управления, снабженную головкой самонаведения с радиолокационной антенной, размещенной в полости переднего обтекателя, а также источник электрической энергии высокого напряжения с пусковым устройством и по крайней мере одной парой электродов, закрепленной перед радиолокационной антенной в полости переднего обтекателя, который при этом содержит линии подачи плазмообразующей смеси газов в его полость и сброса смеси газов из нее, снабженные устройствами перекрытия, отличающийся тем, что корпус снабжен автономным источником плазмообразующей смеси газов, сообщенным с полостью переднего обтекателя через устройство ограничения расхода газа и пусковое устройство, связанное с системой управления линией электрической связи.

2. Беспилотный летательный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что устройство перекрытия в линии сброса смеси газов из полости переднего обтекателя выполнено многоразовым, электроуправляемым и связано с системой управления линией электрической связи.

3. Беспилотный летательный аппарат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что устройство ограничения расхода газа выполнено в виде редуктора давления.