Антенный обтекатель Российский патент 2020 года по МПК H01Q1/00 

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов.

Рост скоростей и длительности полета современных летательных аппаратов и как следствие увеличение нагрева поверхности обтекателя приводит к необходимости разработки конструктивных решений, направленных на обеспечение рабочей температуры аппаратуры, размещенной под обтекателем, и принятия мер по обеспечению работоспособного узла соединения.

Наиболее близким конструктивным решением является обтекатель с теплозащитным экраном по патенту Российской Федерации № 2644621 «Антенный обтекатель» (кл. H04Q1/42, зарегистрирован 13.02.2018). Выбранная в качестве прототипа конструкция включает керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенный во внутренней полости соосно с ним куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, выполненный трехслойным, в котором внешние слои выполнены из термостойкого стеклопластика, а внутренний слой из теплостойкого материала, присоединенный к оболочке и шпангоуту через теплоизоляционное кольцо термостойким адгезивом. В вершине экрана установлена втулка из термостойкого диэлектрического материала с отверстием.

Недостатком этого решения является невозможность сохранения герметичности конструкции в условиях длительного высокотемпературного и высокотемпового нагрева, требующего применения пористых керамических материалов для изготовления внешней оболочки, из-за отсутствия материалов (пропиток и лакокрасочных покрытий), применяемых для герметизации пористой керамики, имеющих температуру термодеструкции выше реализуемой в условиях аэродинамического высокотемпературного нагрева, а также перетекание прогретого до высоких температур воздуха из носовой части обтекателя в объем под экраном, и как следствие повышение температур на аппаратуре.

Задачей настоящего изобретения является надежное обеспечение работоспособности аппаратуры, размещенной во внутреннем объеме антенного обтекателя, в условиях длительного высокотемпературного нагрева.

Технический результат изобретения достигается тем, что предложен:

1. Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и соосно присоединенный с помощью термостойкого адгезива к оболочке и шпангоуту через теплоизоляционное кольцо куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, отличающийся тем, что теплозащитный экран выполнен из двух и более слоев с герметичным внутренним слоем из стеклопластика, а в шпангоуте организована система отверстий для сброса избыточного давления.

2. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что керамическая оболочка соединена со шпангоутом посредством теплостойкого адгезива по сопрягаемым поверхностям, а теплозащитный экран в свою очередь соединен с внутренней поверхностью шпангоута с помощью термостойкого адгезива и обеспечивает герметичность внутреннего объема.

3. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя обечайка выполнена герметичной с дополнительной пропиткой кремнийорганическим олигомером.

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

Для снижения напряжений во внутреннем герметичном слое (5) экрана, изготовленного из стеклопластика на основе фенолформальдегидного, полиамидного или кремнийорганического связующего методом пропитки под давлением или автоклавным формованием, и клеевом соединении оболочки (1) с переходным шпангоутом (2), возникающих за счет перепада давления в объеме перед экраном и объеме за экраном, образованного из-за значительно большего прогрева, и как следствие расширения воздуха перед экраном, прорези, организованные в переходном шпангоуте (2), выходят в зону напуска, не заполненную адгезивом, а в стыковом кольце (3) выполнен ряд отверстий, также выходящих в зону напуска, заполненных при хранении антенного обтекателя герметизирующим составом с термостойкостью ниже температур, реализуемых на поверхности антенного обтекателя при аэродинамическом нагреве. Диаметр и количество отверстий в стыковом кольце (3) рассчитаны из условия обеспечения расхода воздуха через них, обеспечивающего сброс избытка давления.

При нагреве стыкового кольца вследствие аэродинамического нагрева происходит деструкция герметизирующего состава, заполняющего отверстия, и их разгерметизация под воздействием избыточного давления, образованного в объеме перед экраном.

Внешние слои (4) экрана выполнены из стеклопластика на основе алюмохромфосфатного, фенолформальдегидного, полиамидного или кремнийорганического связующего. Материал, количество и последовательность расположения внешних слоев определяется из условия обеспечения заданных радиотехнических характеристик антенного обтекателя. Пространство между слоями заполнено теплоизоляционным материалом с низкой теплопроводностью и низким значением диэлектрической проницаемости ε=1,5…2,5.

Экран соединен с переходным шпангоутом (2) посредством эластичного термостойкого адгезива (8).

Оболочка (1) соединена со сборкой «экран-шпангоут» термостойким адгезивом и имеет утолщение в зоне соединения, рассчитанное исходя из условия обеспечения в клеевом шве температур, не превышающих уровень рабочих температур, применяемого клея - герметика и условия обеспечения в шпангоуте температур, в диапазоне которых ТКЛР материала шпангоута согласован с ТКЛР материала оболочки.

Заявляемая конструкция по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность обтекателя при кардинальном увеличении суммарного температурного и силового воздействия и обеспечить герметизацию объема, в котором расположена аппаратура, с одновременной защитой аппаратуры от перегрева в условиях аэродинамического нагрева.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, в частности к антенным обтекателям скоростных ракет различных классов. Технический результат заключается в обеспечении герметичности внутреннего объема радиопрозрачного обтекателя, в котором расположена аппаратура конструкции, в условиях высокотемпературного нагрева с одновременным обеспечением защиты аппаратуры от перегрева. Технический результат достигается тем, что в антенном обтекателе, содержащем керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и соосно присоединенный с помощью термостойкого адгезива к оболочке и шпангоуту через теплоизоляционное кольцо куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, указанный теплозащитный экран выполнен из двух и более слоев с герметичным внутренним слоем из стеклопластика, а в шпангоуте организована система отверстий для сброса избыточного давления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и соосно присоединенный с помощью термостойкого адгезива к оболочке и шпангоуту через теплоизоляционное кольцо куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, отличающийся тем, что теплозащитный экран выполнен из двух и более слоев с герметичным внутренним слоем из стеклопластика, а в шпангоуте организована система отверстий для сброса избыточного давления.

2. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что керамическая оболочка соединена со шпангоутом посредством теплостойкого адгезива по сопрягаемым поверхностям, а теплозащитный экран в свою очередь соединен с внутренней поверхностью шпангоута с помощью термостойкого адгезива и обеспечивает герметичность внутреннего объема.

3. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя обечайка выполнена герметичной с дополнительной пропиткой кремнийорганическим олигомером.