Радиопрозрачный обтекатель бортовой антенной системы летательного аппарата Российский патент 2019 года по МПК H01Q1/42 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструкциям радиопрозрачных обтекателей бортовых антенных систем.

Радиопрозрачный обтекатель антенн современных летательных аппаратов предназначен для защиты антенной системы от влияния климатических факторов, механических и термических воздействий, а так же для обеспечения герметичности при движении летательного аппарата на сверхзвуковых скоростях на протяжении всего срока эксплуатации.

Известны и широко применяются разнообразные конструкции радиопрозрачных обтекателей антенных систем. Так известен антенный обтекатель (патент РФ №2209494 от 27.07.2003), у которого радиопрозрачная оболочка состоит из радиопрозрачного внутреннего силового слоя из кварцевой керамики, пропитанного введенным в поры полимером, и внешнего прочностного слоя, на который, с целью повышения влагостойкости наносится покрытие из фторопластовой или кремнийкерамической эмали.

К недостаткам известной конструкции относится то, что в результате воздействия на влагозащитное покрытие твердыми частицами (пыль, град и др.) оно легко разрушается, что приводит к потере герметичности обтекателя и, как следствие, к потере радиотехнических характеристик антенной системы.

Наиболее близким техническим решением является антенный обтекатель (патент РФ №2256262 от 10.07.2005), содержащий радиопрозрачную оболочку из пористой кварцевой керамики, состоящую из внутреннего радиопрозрачного силового элемента из пористой кварцевой керамики с введенным в поры полимером и внешнего теплозащитного элемента из пористой кварцевой керамики и соединенную слоем герметика со шпангоутом корпуса.

К недостаткам конструкции следует отнести то, что в процессе изготовления керамической оболочки проводят ее пропитку и полимеризацию. При этом происходит изменение диэлектрической проницаемости пропитанного материала и, как следствие, изменение радиотехнических характеристик оболочки. Кроме того, колебания структурных факторов на толщине и высоте оболочки не обеспечивают заданной глубины пропитки. Технологическая сложность процесса пропитки приводит к выходу практически готовых обтекателей в брак и не дает 100% надежность по обеспечению аэродинамических, радиотехнических характеристик и герметичности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание упрощенной конструкции радиопрозрачного обтекателя, предназначенного для защиты антенны от влияния климатических факторов, механических и термических воздействий в жестких условиях эксплуатации, например, при сверхзвуковых скоростях полета летательных аппаратов, с одновременным улучшением весовых характеристик оболочки, и улучшение аэродинамических и радиотехнических характеристик обтекателя.

Эта задача решается благодаря тому, что согласно заявленному техническому решению внешний силовой слой оболочки радиопрозрачного обтекателя эквидистантен поверхности летательного аппарата и выполнен из микросферостеклотекстолита на основе кремнийорганического связующего, микросфер и кварцевой ткани, а внутренний герметизирующий слой представляет собой пресс-композицию на основе пластмасс из ароматического полиамида. При этом слои между собой склеены по всей поверхности высокотемпературным клеем.

Выполнение радиопрозрачного обтекателя по предложенному решению позволяет улучшить его аэродинамические характеристики, осуществить защиту антенной системы сверхзвуковых летательных аппаратов от воздействия внешних воздействующих факторов - в первую очередь, механических и климатических и позволяет обеспечить абсолютную герметичность конструкции при внешних давлениях до 490 кПа (5 кгс/см²), значительно упростить конструкцию обтекателя и технологический процесс его изготовления.

Указанный технический результат достигнут за счет того, что в предлагаемой конструкции радиопрозрачного обтекателя внешний силовой слой оболочки радиопрозрачного обтекателя эквидистантен поверхности летательного аппарата и выполнен из микросферостеклотекстолита на основе кремнийорганического связующего, микросфер и кварцевой ткани. По совокупности требований к материалам для изготовления радиопрозрачных обтекателей, микросферостеклотекстолиты наиболее приемлемы, так как имеют в 1,5-2 раза меньшую, по сравнению с керамическими материалами, плотность и диэлектрическую проницаемость, в сочетании с высокой механической прочностью.

Так, например, для микросферостеклотекстолита, типа МСТ-5К, изготовленного из кремнийорганического связующего К-9ДФ, микросфер марки МС-ВП-А9 и кварцевой ткани ТС-8/3-К-ТО с использованием полиарилсульфоновой пленки, плотность составляет 0,88-0,90 г/см³, диэлектрическая проницаемость - 2,382, прочность при изгибе по основе - 73 МПа, по утку - 67 МПа.

Внутренний слой оболочки радиопрозрачного обтекателя выполнен из пресс-композиции на основе пластмасс из ароматического полиамида. Так, например, фенилон обладает высокими радиотехническими характеристиками в широком интервале температур, при этом имеет малую ползучесть, небольшие остаточные деформации при циклических нагружениях, а так же обладает высокой стойкостью к длительному тепловому (220-250°C) и атмосферному старению и низким водопоглощением (0,2-0,3% за 24 часа) для обеспечения герметичности.

Соединение двух слоев происходит путем склеивания высокотемпературным клеем, например, типа К-300.

Конструкция радиопрозрачного обтекателя является высокопрочной и герметичной без дополнительной пропитки и полимеризации, что значительно упрощает технологический процесс его изготовления.

Конструкция радиопрозрачного обтекателя представлена на чертеже.

1. Радиопрозрачная оболочка;

2. Внешний силовой слой;

3. Внутренний герметизирующий слой;

4. Винты;

5. Металлический шпангоут;

6. Резиновая прокладка.

Конструкция радиопрозрачного обтекателя состоит из радиопрозрачной оболочки (1), содержащей два слоя: внешний силовой слой (2), изготовленный из микросферостеклотекстолита и внутренний герметизирующий слой (3) из пресс-композиции на основе пластмасс из ароматического полиамида. Слои соединены путем склеивания высокотемпературным клеем. Радиопрозрачный обтекатель крепится винтами (4) к металлическому шпангоуту (5). Для предотвращения нарушения герметичности через стыки обтекателя и шпангоута установлена резиновая прокладка (6).

Выполнение радиопрозрачного обтекателя бортовых антенных систем в соответствии с предлагаемым техническим решением позволило создать конструкцию высокогерметичного обтекателя для летательных аппаратов, эксплуатируемых в интервале от - 60°C до 400°C с сохранением радиотехнических, прочностных, аэродинамических характеристик обтекателя, одновременно значительно упростив технологический процесс его изготовления, что влечет за собой снижение трудоемкости и себестоимости.

Указанный положительный эффект подтвержден летно-конструкторскими испытаниями опытных образцов радиопрозрачных обтекателей бортовых антенных систем, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструкциям радиопрозрачных обтекателей бортовых антенных систем летательных аппаратов, работающих в диапазоне высоких и сверхвысоких частот, и может быть использовано для защиты антенных систем от внешних воздействий. Радиопрозрачный обтекатель предоставляет собой двухслойную радиопрозрачную оболочку, состоящую из внешнего силового и внутреннего герметизирующего слоев. Внешний силовой слой оболочки эквидистантен поверхности летательного аппарата и выполнен из микросферостеклотекстолита на основе кремнийорганического связующего, микросфер и кварцевой ткани. Внутренний герметизирующий слой оболочки представляет собой пресс-композицию на основе пластмасс из ароматического полиамида. Слои между собой склеены по всей поверхности высокотемпературным клеем. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание упрощенной конструкции радиопрозрачного обтекателя, предназначенного для защиты антенны от влияния климатических факторов, механических и термических воздействий в жестких условиях эксплуатации, например, при сверхзвуковых скоростях полета летательных аппаратов, с одновременным улучшением весовых характеристик оболочки, и улучшение аэродинамических и радиотехнических характеристик обтекателя. Специфика изготовления предлагаемого радиопрозрачного обтекателя позволяет достичь таких технических характеристик, которые обеспечивают повышение эффективности и надежности функционирования антенной системы для бортовой аппаратуры спутниковой навигации в условиях аэродинамического нагрева корпуса изделия. 1 ил.

Радиопрозрачный обтекатель бортовой антенной системы летательного аппарата, содержащий двухслойную радиопрозрачную оболочку, отличающийся тем, что внешний силовой слой эквидистантен поверхности летательного аппарата и выполнен из микросферостеклотекстолита на основе кремнийорганического связующего, микросфер и кварцевой ткани, а внутренний герметизирующий слой представляет собой пресс-композицию на основе пластмасс из ароматического полиамида, при этом слои между собой склеены по всей поверхности высокотемпературным клеем.