Антенный обтекатель Российский патент 2020 года по МПК H01Q1/42 

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к конструкциям головных радиопрозрачных обтекателей ракет с оболочками, изготавливаемыми из керамических материалов.

Увеличение скоростей при определенной маневренности современных летательных аппаратов, как следствие, приводит к увеличению нагрузок, действующих на летательный аппарат, что в свою очередь приводит к необходимости разработки конструктивных решений по обеспечению работоспособности узла соединения оболочки со шпангоутом.

Наиболее близким конструктивным решением является антенный обтекатель (патент РФ №2624793, МПК Н01Q 1/42, опубл. 2017), выбранный в качестве прототипа, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенное соосно между ними теплоизоляционное кольцо, выполненное из термостойкого стеклопластика с низким модулем нормальной упругости при растяжении и тепловым коэффициентом линейного расширения, превышающим тепловой коэффициент линейного расширения керамики, соединенное с оболочкой и шпангоутом термостойкими адгезивами. При этом оболочка и кольцо соединены адгезивом с низкой пластичностью и величина радиального зазора между ними составляет 0,25-0,4 мм, а кольцо и шпангоут соединены эластичным адгезивом на основе силоксанового каучука.

Недостатком этого решения является невозможность сохранения работоспособности конструкции в условиях значительных изгибающих моментов и длительных температурных нагрузках из-за ограниченного предела прочности при межслоевом сдвиге материала теплоизоляционного кольца.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочности теплоизоляционного кольца в условиях действия в нем больших касательных напряжений, возникающих при воздействии значительных силовых и длительных температурных нагрузках.

Технический результат изобретения достигается тем, что предложен:

Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенное соосно между ними теплоизоляционное кольцо, выполненное из термостойкого стеклопластика с низким модулем нормальной упругости при растяжении и тепловым коэффициентом линейного расширения, превышающим тепловой коэффициент линейного расширения керамики, соединенное с оболочкой и шпангоутом термостойким адгезивом, отличающийся тем, что теплоизоляционное кольцо изготавливается из термостойкого стеклопластика, в кольцо для предотвращения межслоевого сдвига по нормали к его поверхности установлены штифты, изготовленные из материала теплоизоляционного кольца с выкладкой слоев ткани в направлении, параллельном оси штифта.

Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что керамическая оболочка соединена с теплоизоляционным кольцом термостойким адгезивом, кольцо соединено с металлическим шпангоутом эластичным термостойким адгезивом с более низким модулем упругости.

Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что толщина теплоизоляционного кольца рассчитывается из условия обеспечения в клеевом шве температур, не превышающих уровень рабочих температур, применяемого адгезива и условия обеспечения в шпангоуте температур, в диапазоне которых ТКЛР материала шпангоута согласован с ТКЛР материала теплозащитного кольца.

Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что теплозащитный экран, предназначенный для защиты аппаратуры, расположенной во внутреннем объеме от перегрева, выполнен заодно с теплоизоляционным кольцом.

На чертеже представлена реализация предложенного технического решения. Поставленная задача обеспечивается за счет следующих конструктивных решений.

Керамическая оболочка (1) соединена термостойким адгезивом (5) с теплоизоляционным кольцом (3) из композиционного материала, толщина которого рассчитывается из условия обеспечения в клеевом шве (6) температур, не превышающих уровень рабочих температур применяемого адгезива и условия обеспечения в шпангоуте (2) температур, в диапазоне которых ТКЛР материала шпангоута (2) согласован с ТКЛР материала теплоизоляционного кольца (3). В теплоизоляционное кольцо (3) для исключения межслоевого сдвига по нормали к его поверхности установлены штифты (4), изготовленные из материала теплоизоляционного кольца (3) с выкладкой слоев ткани в направлении, параллельном оси штифта, количество и диаметр штифтов рассчитывается из условия прочности на срез.

Теплоизоляционное кольцо (3) в свою очередь соединено с металлическим шпангоутом (2) эластичным термостойкий адгезивом (6) с более низким модулем упругости, чем у адгезива (5), соединяющего оболочку (1) с теплоизоляционным кольцом (3), обеспечивающим снижение напряжений в керамической оболочке (1), возникающих за счет разности ТКЛР соединяемых элементов.

Теплоизоляционное кольцо (3) может быть выполнено как отдельный элемент, так и заодно с теплозащитным экраном (7).

Заявляемая конструкция по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность обтекателя при кардинальном увеличении суммарного силового воздействия.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и, преимущественно, может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов. Предложен антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенное соосно между ними теплоизоляционное кольцо, выполненное из термостойкого стеклопластика с низким модулем нормальной упругости при растяжении и тепловым коэффициентом линейного расширения, превышающим тепловой коэффициент линейного расширения керамики, соединенное с оболочкой и шпангоутом термостойким адгезивом, теплоизоляционное кольцо изготавливается из термостойкого стеклопластика, в кольцо для предотвращения межслоевого сдвига по нормали к его поверхности установлены штифты, изготовленные из материала теплоизоляционного кольца с выкладкой слоев ткани в направлении, параллельном оси штифта. Технический результат заключается в повышении прочности теплоизоляционного кольца в условиях действия в нем больших касательных напряжений, возникающих при воздействии значительных силовых и длительных температурных нагрузках. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенное соосно между ними теплоизоляционное кольцо, выполненное из термостойкого стеклопластика с низким модулем нормальной упругости при растяжении и тепловым коэффициентом линейного расширения, превышающим тепловой коэффициент линейного расширения керамики, соединенное с оболочкой и шпангоутом термостойким адгезивом, отличающийся тем, что теплоизоляционное кольцо  изготавливается из термостойкого стеклопластика, в кольцо для предотвращения межслоевого сдвига по нормали к его поверхности установлены штифты, изготовленные из материала теплоизоляционного кольца с выкладкой слоев ткани в направлении, параллельном оси штифта.

2. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что керамическая оболочка соединена с теплоизоляционным кольцом термостойким адгезивом, кольцо соединено с металлическим шпангоутом эластичным термостойким адгезивом с более низким модулем упругости.

3. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что толщина теплоизоляционного кольца рассчитывается из условия обеспечения в клеевом шве температур, не превышающих уровень рабочих температур, применяемого адгезива и условия обеспечения в шпангоуте температур, в диапазоне которых ТКЛР материала шпангоута согласован с ТКЛР материала теплозащитного кольца.

4. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что теплозащитный экран, предназначенный для защиты аппаратуры, расположенной во внутреннем объеме от перегрева, выполнен заодно с теплоизоляционным кольцом.