СПОСОБ СНИЖЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ЗАМЕТНОСТИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2015 года по МПК F42B10/46 B64C1/36 H01Q17/00 B64D45/00 

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

Известен, принятый за прототип, способ снижения радиолокационной заметности объекта, оборудованного, по меньшей мере, одной антенной, патент RU №2469447, заключающийся в том, что в зоне расположения антенны устанавливают герметичную радиопрозрачную полость, заполняют полость газовой смесью, в газовую смесь вводят пучок электронов, управляют составом газовой смеси, энергией электронов и силой тока пучка так, что формируют поглощающий плазменный объем и/или отражающий плазменный объем, профиль которого обеспечивает меньшую радиолокационную заметность плазменного объема, чем радиолокационная заметность антенны. Герметичную радиопрозрачную полость устанавливают перед антенной. Антенну размещают непосредственно внутри герметичной радиопрозрачной полости. По ряду причин предпочтительнее использовать поглощающую плазму с высокой частотой столкновений. К числу причин относится, в частности, защита от перспективных систем многопозиционной локации. Для обеспечения поглощения плазменное образование должно иметь концентрацию электронов ниже критической и высокую частоту соударений (сравнимую с частотой зондирующего сигнала), что реализуемо в газах среднего и высокого давления (1-100 кПа). В случае снижения заметности бортовых антенн летательных аппаратов в качестве такой полости может быть использован носовой обтекатель аппарата или иной отсек, используемый для размещения антенны.

Существенными признаками предлагаемого способа, совпадающими с признаками прототипа являются следующие: способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата, заключающийся в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью давлением 1-100 кПа и введении пучка электронов в плазмообразующую газовую смесь с образованием поглощающего плазменного объема.

Реализация известного способа существенно уменьшает эффективную поверхность рассеяния (ЭПР, радиолокационную заметность, основной вклад в которую вносит антенна) ЛА при прохождении зоны облучения средствами локации противовоздушной обороны (ПВО). Однако плазмообразование и эффективность поглощения радиоволн образованной плазмой зависит от параметров смеси газов (давления и соотношение компонентов), как при хранении, так и при длительном полете. Для стабильности параметров смеси газов и существенного уменьшения ЭПР требуется высокая степень герметичности обтекателя антенны, что увеличивает сложность и стоимость ЛА, и снижает его надежность. Во время хранения ЛА необходим контроль параметров смеси газов в полости обтекателя и при необходимости их восстановление, что увеличивает трудоемкость обслуживания и стоимость эксплуатации ЛА.

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

Для решения поставленной задачи в способе снижения радиолокационной заметности летательного аппарата, заключающемся в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью давлением 1-100 кПа и введении пучка электронов в плазмообразующую газовую смесь с образованием поглощающего плазменного объема, полет летательного аппарата осуществляют на высоте с давлением окружающей среды меньше величины давления газовой смеси в полости обтекателя и в процессе полета обеспечивают дополнительную подачу плазмообразующей газовой смеси в полость обтекателя с учетом степени его герметичности. Для уменьшения разбросов рабочих характеристик перед введением пучка электронов в газовую смесь осуществляют продувку полости обтекателя плазмообразующей газовой смесью.

Отличительными признаками предлагаемого способа является то, что полет летательного аппарата осуществляют на высоте с давлением окружающей среды меньше величины давления газовой смеси в полости обтекателя и в процессе полета обеспечивают дополнительную подачу плазмообразующей газовой смеси в полость обтекателя с учетом степени его герметичности; перед введением пучка электронов в газовую смесь, осуществляют продувку полости обтекателя плазмообразующей газовой смесью.

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

Предложенные технические решения могут найти применение при разработке, преимущественно, беспилотных ЛА, обеспечивающих повышенную надежность применения по назначению, при уменьшении затрат средств и времени на изготовление и эксплуатацию ЛА.

Способ поясняется чертежом, на котором представлен беспилотный ЛА (БПЛА) его реализующий. 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 защитным устройствам летательного аппарата. Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата заключается в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью давлением 1-100 кПа и введении пучка электронов в плазмообразующую газовую смесь с образованием поглощающего плазменного объема. Полет летательного аппарата осуществляют на высоте с давлением окружающей среды меньше величины давления газовой смеси в полости обтекателя. В процессе полета обеспечивают дополнительную подачу плазмообразующей газовой смеси в полость обтекателя с учетом степени его герметичности. Изобретение направлено на уменьшение необходимой степени герметичности переднего обтекателя при сохранении эффективной поверхности рассеяния. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата, заключающийся в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью давлением 1-100 кПа и введении пучка электронов в плазмообразующую газовую смесь с образованием поглощающего плазменного объема, отличающийся тем, что полет летательного аппарата осуществляют на высоте с давлением окружающей среды меньше величины давления газовой смеси в полости обтекателя и в процессе полета обеспечивают дополнительную подачу плазмообразующей газовой смеси в полость обтекателя с учетом степени его герметичности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед введением пучка электронов в газовую смесь осуществляют продувку полости обтекателя плазмообразующей газовой смесью.