МАЛОЗАМЕТНЫЕ ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА КАНАЛОВ ОТВОДА ГОРЯЧИХ ГАЗОВ Российский патент 2024 года по МПК B64D33/08 B64D45/00 H01Q17/00 

Изобретение относится к конструкциям летательных аппаратов (далее - ЛА), в частности к средствам снижения радиолокационной (далее - РЛ) и инфракрасной (далее - ИК) заметности многорежимных самолетов. Заявленное изобретение снижает радиолокационную и инфракрасную заметность выходных устройств (далее - ВУ) каналов отвода горячих газов от двигателей ЛА.

Одним из основных требований, предъявляемых к современным самолетам, является малый уровень заметности в РЛ и ИК диапазонах длин волн. Выброс горячих газов из ВУ двигателя увеличивает уровень заметности самолета в ИК диапазоне. Суммарный вклад от выходных устройств двигателя самолета в уровень РЛ заметности самолета может достигать уровней сопоставимых с вкладом от планера малозаметного ЛА.

Из уровня техники известны различные варианты выходных устройств каналов отвода горячих газов.

Из уровня техники известно техническое решение по патенту CN 211223890 U, опубликованному 11.08.2020, согласно которому используют воздушный канал с теплообменным аппаратом и эжектором для выброса воздуха из системы кондиционирования, которое снижает РЛ заметность ЛА.

Недостатком известной системы выброса воздуха является попадание струи горячего воздуха на внешнюю поверхность ЛА, что приводит к необходимости применения в конструкции планера жаростойких материалов, которые не обеспечивают ИК заметность, а также не обеспечивают необходимую минимизацию РЛ заметности ЛА.

Также из уровня техники известен источник RU 2801984 С1, опубликованный 22.08.2023, который раскрывает систему выбросов воздуха теплообменников, которая содержит расположенные на хвостовой балке летательного аппарата последовательно против направления полета дефлектор, отверстие канала высокотемпературного выхлопа вспомогательной силовой установки, отверстие канала выхлопа высокотемпературного теплообменника и отверстие канала выхлопа низкотемпературного теплообменника, причем в канале высокотемпературного теплообменника перед самим высокотемпературным теплообменником выполнено ответвление дополнительного смежного канала с выводом через смежное отверстие струи воздуха на поверхность летательного аппарата сбоку по направлению полета смежно с отверстием канала высокотемпературного теплообменника.

Однако данная конструкция обеспечивает недостаточное снижение РЛ и ИК заметности самих выходных устройств каналов отвода горячих газов.

Таким образом, задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является снижение РЛ и ИК заметности выходного устройства каналов отвода горячих газов.

Малозаметное выходное устройство каналов отвода горячих газов, содержит внутреннюю поверхность, состоящую из верхней, нижней и наклонных боковых граней, и внешнюю поверхность, состоящую из верхней и наклонных боковых граней. Внутренняя и внешняя поверхности расположены с воздушным зазором между собой по боковым и верхним граням образуя канал с выходной частью и выходным отверстием, выполненным уплощенным трапециевидной формы и направленным в заднюю полусферу летательного аппарата. На внешнюю поверхность нанесено радиопоглощающее покрытие на основе полимерного связующего, а на внутренней поверхности нанесено высокотемпературное радиопоглощающее покрытие, имеющее низкую теплопроводность.

Боковые грани наклонены на угол к нормали поверхности устройства, составляющий от 45 до 65 градусов.

Ширина выходного отверстия составляет не менее 3, но не более 12 высот выходного отверстия.

Далее более подробно заявленное изобретение поясняется фигурами:

На фиг. 1 представлено заявленное устройство, располагаемое на поверхности фюзеляжа ЛА.

На фиг. 2 представлено сечение заявленного устройства вдоль направления полета ЛА.

На фиг. 3 представлен вид спереди на заявленное устройство.

На фиг. 4 представлено сечение заявленного устройства в выходной части поперек направления полета ЛА.

На фиг. 5 (а, б) представлены диаграммы распределения температур горячей истекающей струи ВУ предшествующего уровня техники и заявленного изобретения по поверхности ЛА.

Заявленное малозаметное выходное устройство (5) каналов отвода горячих газов размещается непосредственно на поверхности (1) фюзеляжа летательного аппарата и содержит выходное отверстие (6), направленное в заднюю полусферу ЛА (против направления полета (11) ЛА), внешнюю поверхность (2) и внутреннюю поверхность (3), приблизительно повторяющую контуры внешней поверхности (2) в выходной части (15) по боковым и верхним граням, между которыми выполнен воздушный зазор (7), который обеспечивает теплоизоляцию внешней поверхности (2) от зоны высоких температур внутренней поверхности (3). Внутренняя поверхность (3) состоит из наклонных боковых граней (17), верхней грани (18) и нижней грани (19). Внешняя поверхность (2) состоит из боковых наклонных граней (12) и верхней грани (20). Боковые наклонные грани (12) внешней поверхности (2) наклонены на угол (16) к нормали поверхности устройства, составляющий от 45 до 65 градусов. Данные показатели были определены при помощи расчетов в электронной модели при помощи специального программного обеспечения.

Для снижения РЛ и ИК заметности необходимым является увеличение периметра поперечного сечения горячей истекающей струи, выходящей из выходного устройства, которое обеспечивается в заявленном устройстве, в том числе, при помощи уплощения выходной части. Путем расчета в электронной модели при помощи специального программного обеспечения было определено, что ширина (9) выходного отверстия должна составлять не менее 3, но не более 12 высот (10) выходного отверстия (6).

На внешней поверхности (2) нанесено радиопоглощающее покрытие (далее - РПП) (4) на основе полимерного связующего, а на внутренней поверхности (3), поскольку является зоной высоких температур, нанесено высокотемпературное радиопоглощающее покрытие (далее - ВРПП) (8) (например, покрытие марки «РАН-ХЛ»), имеющее низкую теплопроводность.

Заявленное устройство работает следующим образом:

При падении электромагнитной волны (далее - ЭМВ) на выходное устройство каналов отвода горячих газов:

1. ЭМВ с длиной волны много больше, чем параметры выхода канала отражаются от входа устройства и для ее поглощения нанесено РПП на поверхности ЛА в зоне выхода канала и на кромке ВУ;

2. ЭМВ с длиной волны соизмеримой с размерами выхода канала проникают внутрь ВУ. При этом характер их распространения аналогичен распространению ЭМВ в прямоугольном волноводе и эффективным образом гасятся за счет нанесения ВРПП на внутренние поверхности ВУ;

3. ЭМВ набегающая со стороны противоположной выходу из ВУ за счет дифракции возникающей на кромке ВУ отражается в обратную сторону, чему эффективно противостоит нанесение РПП на внешнюю поверхность ВУ;

4. ЭМВ набегающая с боковых ракурсов эффективно переотражается в атакобезопасный ракурс за счет наклона боковых граней ВУ.

Параметры размеров поперечного сечения ВУ выбираются исходя из пунктов 1 и 2 соответственно и учитывают диапазон ЭМВ, в котором происходит снижение РЛ заметности.

Как видно на фиг. 5 (а) выходное устройство известного уровня техники разогревается до достаточно высокой температуры, внося существенный вклад в ИК заметность, а на фиг. 5 (б) указано, что температура заявленного выходного устройства имеет температуру, близкую к температуре внешней поверхности ЛА, что снижает ИК заметность. При этом из диаграмм распределения температур видно, что при использовании заявленного ВУ значительно снижается длина высокотемпературной зоны струи выходящих газов, значительно снижая ИК заметность по сравнению с известными из уровня техники изделиями.

Таким образом, при установке заявленного устройства на ЛА обеспечивается снижение вклада в:

- уровень эффективной поверхности рассеяния ЛА в целом за счет уменьшения уровня РЛ заметности выходного устройства каналов отвода горячих газов;

- уровень ИК излучения ЛА в целом за счет уменьшения нагрева внешних поверхностей выходного устройства и окружающих элементов ЛА.

При оснащении ЛА малозаметными выходными устройствами каналов отвода горячих газов, увеличивается периметр поперечного сечения горячей истекающей струи, за счет чего увеличивается зона смешения с более холодным набегающим потоком воздуха, что уменьшает размеры высокотемпературной зоны за выходным устройством с высоким уровнем ИК излучения.

Изобретение относится к летательным аппаратам. Малозаметное выходное устройство (5) каналов отвода горячих газов содержит внутреннюю поверхность, состоящую из верхней (18), нижней (19) и наклонных боковых (17) граней, и внешнюю поверхность, состоящую из верхней (20) и наклонных боковых (12) граней. Внутренняя и внешняя поверхности расположены с воздушным зазором (7) между собой по боковым и верхним граням, образуя канал с выходной частью и выходным отверстием, выполненным уплощенным трапециевидной формы и направленным в заднюю полусферу летательного аппарата. На внешнюю поверхность нанесено радиопоглощающее покрытие (4) на основе полимерного связующего, а на внутренней поверхности нанесено высокотемпературное радиопоглощающее покрытие (8), имеющее низкую теплопроводность. Достигается снижение радиолокационной и инфракрасной заметности выходных устройств каналов отвода горячих газов летательного аппарата. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Малозаметное выходное устройство каналов отвода горячих газов, характеризующееся тем, что содержит внутреннюю поверхность, состоящую из верхней, нижней и наклонных боковых граней, и внешнюю поверхность, состоящую из верхней и наклонных боковых граней, причем внутренняя и внешняя поверхности расположены с воздушным зазором между собой по боковым и верхним граням, образуя канал с выходной частью и выходным отверстием, выполненным уплощенным трапециевидной формы и направленным в заднюю полусферу летательного аппарата, кроме того, на внешнюю поверхность нанесено радиопоглощающее покрытие на основе полимерного связующего, а на внутренней поверхности нанесено высокотемпературное радиопоглощающее покрытие, имеющее низкую теплопроводность.

2. Малозаметное выходное устройство по пункту 1, отличающееся тем, что боковые грани наклонены на угол к нормали поверхности устройства, составляющий от 45 до 65 градусов.

3. Малозаметное выходное устройство по пункту 1, отличающееся тем, что ширина выходного отверстия составляет не менее 3, но не более 12 высот выходного отверстия.