Антенный обтекатель Российский патент 2025 года по МПК H01Q1/42 

Изобретение относится к области авиационной промышленности, преимущественно, к антенным обтекателям летательных аппаратов, выполняющим функции защиты антенны от внешнего воздействия, при этом конструкция обтекателя и применяемые для изготовления радиопрозрачной оболочки обтекателя полимерные композиционные материалы обеспечивают возможность крепления антенны внутри обтекателя.

Как правило, антенна крепится внутри соседнего с обтекателем отсека, что увеличивает плечо, на котором расположено зеркало антенны от узла ее крепления. Во время эксплуатации антенна испытывает вибрационные нагрузки, и в неблагоприятном случае возможен удар зеркала антенны о внутреннюю поверхность обтекателя и, как следствие, выход из строя антенны, а также повреждение обтекателя. Наиболее эффективным методом решения поставленной задачи является создание конструкции обтекателя, при котором крепление антенны внутри ракеты осуществляется непосредственно к радиопрозрачной оболочке обтекателя.

Известна антенная конструкция (US 3820118 A, МПК H01Q 1/42, 25.06.1974), в которой на внутренней поверхности полимерного композиционного обтекателя сформованы бобышки из того же материала, а антенная аппаратура имеет пару монтажных проушин, которые крепятся к выступам при помощи винтов. Антенна представляет собой круглую куполообразную микроволновую антенну, имеющую спиральный рисунок антенных элементов.

Недостатком вышеуказанного технического решения является то, что антенна расположена в непосредственной близости к стенке обтекателя и имеет контакт по всей поверхности с внутренней стенкой оболочки посредством гибкого слоя прокладочного материала, что во время полета летательного аппарата повлечет значительный прогрев элементов антенны вследствие аэродинамического нагрева.

Известен антенный обтекатель (JPH 05400000 А, МПК F42B 15/34, G01S 7/03, H01Q 1/42, 19.02.1993), в которой широкополосный пассивный датчик располагается в носовой части основного корпуса антенного обтекателя и помещается в переднюю конусообразную часть, состоящую из полибензимидазола и армирующего волокна или наполнителя.

Недостатком данного технического решения является отсутствие жесткой поверхности сопряжения антенного датчика и оболочки обтекателя, позволяющей обеспечить высокие требования по соосности обтекателя и антенного датчика. Близкое расположение антенного датчика к носовой части обтекателя во время полета может привести к недопустимому прогреву элементов антенной аппаратуры летательного аппарата вследствие аэродинамического нагрева.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является широкополосный антенный обтекатель (RU 2698956 C1, МПК H01Q 1/42, 02.09.2019), в которой конусообразная оболочка, выполненная из диэлектрического материала, жестко скреплена с металлическим кольцом. Крепление оболочки с металлическим кольцом выполнено клеемеханическим способом с использованием крепежных элементов, установленных с внутренней стороны кольца в глухие отверстия в оболочке, и эластичного термостойкого адгезива холодного отверждения.

Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности крепления антенны непосредственно к обтекателю, а также то, что крепежные элементы устанавливаются в глухие отверстия в оболочке, сверление которых производиться с внутренней части оболочки. Указанный способ крепления недопустим для малогабаритных изделий, где невозможен доступ сверлильного инструмента во внутреннюю полость оболочки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности, прочности, герметичности крепления антенны к обтекателю, обеспечение точного позиционирования антенны относительно обтекателя, повышение устойчивости, герметичности соединения оболочки и металлического переходника обтекателя при повышенных тепловых и силовых нагрузках.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен:

1. Антенный обтекатель, включающий радиопрозрачную однослойную конусообразную оболочку из полимерного композиционного материала и металлический переходник, соединенные между собой клеемеханическим способом с использованием крепежных элементов, отличающийся тем, что крепежные элементы, соединяющие оболочку и переходник, выполнены в виде заклепок, расположенных в два ряда в шахматном порядке, а во внутреннюю полость обтекателя соосно с оболочкой установлены два опорных кольца из легкого металлического сплава с проточками на наружных сопрягаемых с оболочкой поверхностях, при этом кольца разнесены от носка обтекателя на расстояния, определяемые габаритами и расположением антенны, и соединены с оболочкой при помощи винтов, вкрученных через отверстия в оболочке, крепление антенны к обтекателю осуществляется через опорные кольца при помощи тарировочных винтов, вкрученных через отверстия в оболочке, расположенных в одной плоскости и равномерно чередующихся с винтами, соединяющими кольца с оболочкой, под равным углом от 15 до 30 градусов по окружности оболочки, при этом внешние отверстия в оболочке для винтов, соединяющих кольца с оболочкой, и тарировочных винтов заполнены термостойким герметизирующим материалом, а проточки в кольцах - клеем-герметиком.

2. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что кольца выполнены из алюминиевого или титанового сплава.

3. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термостойкого герметизирующего материала используют клей-герметик или эпоксидную смолу.

На фиг. 1 представлено изображение антенного обтекателя с креплением антенны 10 к оболочке 1 обтекателя согласно настоящему изобретению. На фиг. 2 представлен выносной элемент А в увеличенном размере. На фиг. 3 представлены крепления антенны 10 к оболочке 1 обтекателя в сечении Б-Б.

Радиопрозрачная оболочка 1 обтекателя изготовлена из полимерного композиционного материала с диэлектрической проницаемостью ε=3…4, что обеспечивает радиотехнические характеристики обтекателя в широком диапазоне частот. Переходник 2 изготовлен из легкого сплава (например, из алюминиевого или титанового сплава) и конструктивно приспособлен, например, для клинового соединения с ответным отсеком летательного аппарата.

Оболочка 1 и металлический переходник 2 соединены между собой клеемеханическим способом с использованием крепежных элементов в виде заклепок 3. На сопрягаемых поверхностях оболочки 1 и переходника 2 нанесен слой термостойкого клея-герметика 4, обеспечивающий герметизацию в указанном стыке. Механическое соединение оболочки 1 и переходника 2 производится при помощи заклепок 3, расположенных в два ряда в шахматном порядке, для исключения возможности сложения усилий, приходящих от заклепок 3 на оболочку 1 в одном поперечном сечении.

Во внутренней полости обтекателя соосно с оболочкой расположены два кольца 5 и 6, изготовленные из легкого металлического сплава (алюминиевого или титанового). Кольца 5 и 6 расположены на заданных расстояниях от носка оболочки 1 обтекателя, что обеспечивает надежное крепление с антенной 10 в двух плоскостях. Расстояния от носка оболочки обтекателя 1 до колец 5 и 6 определяются габаритами и расположением антенны 10. На наружных сопрягаемых с оболочкой 1 поверхностях кольца 5 и 6 имеют проточки 7 шириной не менее двух диаметров отверстий под винты 8. При сборке проточки 7 заполняются клеем-герметиком. Клей-герметик обеспечивает герметичное соединение по сопрягаемым поверхностям колец 5 и 6 и оболочки 1.

Кольца 5 и 6 соединены с оболочкой 1 винтами 8. Отверстия под винты 8 в оболочке 1 заполнены после установки винтов 8 слоем термостойкого герметизирующего материала 9 (клея-герметика или эпоксидной смолы) заподлицо с поверхностью оболочки. Количество винтов 8 в каждой плоскости зависит от размера обтекателя.

В оболочке 1 и кольцах 5 и 6 предусмотрены отверстия под тарировочные винты 11, которые устанавливаются при сборке обтекателя с антенной 10 и обеспечивают точное позиционирование антенны 10 относительно обтекателя. При помощи тарировочных винтов 11 производится регулировка отклонения оси антенны 10 и антенного обтекателя для обеспечения оптимального прохождения радиосигнала.

Тарировочные винты 11 находятся в одной плоскости с винтами 8, соединяющими кольца 5 и 6 с оболочкой 1. Винты 8, соединяющие кольца 5 и 6 с оболочкой 1, равномерно расположены и чередуются с тарировочными винтами 11 под равным углом от 15 до 30 градусов по окружности оболочки 1. Чем больше габариты обтекателя, тем чаще установлены винты 8 и 11, и, соответственно, тем меньше между ними угол.

Внешние отверстия в оболочке 1 для винтов 8, а также для тарировочных винтов 11 заполнены термостойким герметизирующим материалом 9 и 12, таким как эпоксидная смола или клей-герметик, которые хорошо заполняют отверстия и обеспечивают надежную герметизацию отверстий.

Сборка антенного обтекателя по предлагаемому изобретению осуществляется в следующей последовательности: радиопрозрачную оболочку 1 соединяют с кольцами 5 и 6; проточки 7 заполняются клеем-герметиком; устанавливаются винты 8; после вулканизации клея-герметика отверстия заполняются термостойким герметизирующим материалом 9; на сопрягаемые поверхности оболочки 1 и переходника 2 наносится слой термостойкого клея-герметика 4; производится соединение оболочки 1 и переходника 2 и установка заклепок 3; сборка антенного обтекателя и антенны 10 проводится при помощи установки тарировочных винтов 11, после чего отверстия заполняются термостойким герметизирующим материалом 12.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1. Антенный обтекатель (максимальный диаметр 150 мм, длина 450 мм), включает однослойную оболочку 1, выполненную из полимерного композиционного материала на основе кварцевой ткани и эпоксидной смолы, и переходник 2, выполненный из алюминиевого сплава АМг3, через который осуществляется крепление к следующему отсеку летательного аппарата. Оболочка 1 и переходник 2 соединены между собой клеемеханическим способом при помощи двенадцати заклепок 3, расположенных в два ряда в шахматном порядке, а также при помощи слоя клея-герметика 4, а именно - Виксинт У-2-28. Во внутреннюю полость обтекателя соосно с оболочкой 1 установлены два кольца 5 и 6 из сплава АМг3, причем первое кольцо 5 расположено от носка обтекателя на расстоянии 150 мм, второе кольцо 6 расположено от носка обтекателя на расстоянии 300 мм. Кольца 5 и 6 имеют проточки 7 по наружной поверхности, заполненные клеем-герметиком Виксинт У-2-28. Кольца 5 и 6 соединены с оболочкой 1 при помощи шести винтов 8, вкрученных через отверстия в оболочке 1 обтекателя. Антенна 10 крепится к обтекателю через кольца 5 и 6 при помощи шести тарировочных винтов 11. Винты 8, соединяющие кольца 5 и 6 с оболочкой 1, и тарировочные винты 11 расположены в одной плоскости и равномерно чередуются под углом 30 градусов. Отверстия под винты 8, соединяющие кольца 5 и 6 с оболочкой 1, и тарировочные винты 11 заполнены клеем-герметиком 9 и 12, а именно - Виксинт У-2-28.

Пример 2. Антенный обтекатель выполнен аналогично примеру 1. Отличается тем, что обтекатель длиной 800 мм и максимальным диаметром 360 мм состоит из оболочки 1, выполненной из полимерного композиционного материала на основе кварцевой ткани и алюмохромфосфатного связующего, и переходника 2, выполненного из титанового сплава ВТ20. Оболочка 1 и переходник 2 соединены между собой клеемеханическим способом при помощи двадцати четырех заклепок 3, расположенных в два ряда в шахматном порядке, и при помощи слоя клея-герметика 4, а именно - Виксинт У-2-28НТ. Кольца 5 и 6 выполнены из алюминиевого сплава Д16. Первое кольцо 5 расположено на расстоянии 450 мм от носка обтекателя. Второе кольцо 6 расположено на расстоянии 600 мм от носка обтекателя. Проточки 7 заполняются клеем-гееметиком Виксинт У-2-28НТ. Винты 8, соединяющие кольца с оболочкой (12 штук на каждое из колец 5 и 6), и тарировочные винты 11 (12 штук на каждое из колец 5 и 6) равномерно чередуются под углом 15 градусов. Отверстия под винты 8 и тарировочные винты 11 заполнены эпоксидной смолой 9 и 12, а именно - ЭДТ-10.

Пример 3. Антенный обтекатель выполнен аналогично примеру 1. Отличается тем, что обтекатель длиной 600 мм и максимальным диаметром 280 мм состоит из оболочки 1, выполненной из полимерного композиционного материала на основе кварцевой ткани и связующего марки ФН, и переходника 2, выполненного из титанового сплава ОТ4. Оболочка 1 и переходник 2 соединены между собой клеемеханическим способом при помощи восемнадцати заклепок 3, расположенных в два ряда в шахматном порядке, и при помощи клея-герметика Виксинт У-2-28. Кольца 5 и 6 выполнены из алюминиевого сплава АМг3. Первое кольцо 5 расположено на расстоянии 250 мм от носка обтекателя. Второе кольцо 6 расположено на расстоянии 370 мм от носка обтекателя. Винты 8, соединяющие кольца 5 и 6 с оболочкой 1 (девять штук на каждое из колец 5 и 6), и тарировочные винты 10 (девять штук на каждое из колец 5 и 6) чередуются под углом 20 градусов. Отверстия под винты 8 и тарировочные винты 11 заполнены клеем-герметиком 9 и 12, а именно - Виксинт У-2-28НТ.

Заявляемая конструкция позволяет воспринимать значительные изгибающие нагрузки за счет применения заклепочного и клеевого соединения в стыке металлического переходника 2 и оболочки 1, а также обеспечивает возможность крепления антенны 10 к оболочке 1 обтекателя, при этом зеркало антенны 10 может быть расположено не в непосредственной близости с радиопрозрачной оболочкой 1, а жесткое крепление антенны 10 через два опорных металлических кольца 5 и 6 к оболочке 1 обтекателя обеспечивает требуемое отклонение по соосности между антенной 10 и радиопрозрачным обтекателем, что может снизить ошибки при передаче радиосигнала.

Изобретение относится к антенной технике, а именно антенным обтекателям летательных аппаратов с возможностью внутреннего крепления антенны. Технический результат - повышение прочности и герметичности крепления антенны к обтекателю и обтекателя к переходнику, обеспечение точного позиционирования антенны относительно обтекателя. Результат достигается тем, что предложен антенный обтекатель, включающий радиопрозрачную однослойную конусообразную оболочку из полимерного композиционного материала и металлический переходник, соединенные между собой клеемеханическим способом с использованием крепежных элементов, отличающийся тем, что крепежные элементы, соединяющие оболочку и переходник, выполнены в виде заклепок, расположенных в два ряда в шахматном порядке, а во внутреннюю полость обтекателя соосно с оболочкой установлены два опорных кольца из легкого металлического сплава с проточками на наружных сопрягаемых с оболочкой поверхностях, при этом кольца разнесены от носка обтекателя и соединены с оболочкой при помощи винтов, вкрученных через отверстия в оболочке, крепление антенны к обтекателю осуществляется через опорные кольца при помощи тарировочных винтов, вкрученных через отверстия в оболочке. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Антенный обтекатель, включающий радиопрозрачную однослойную конусообразную оболочку из полимерного композиционного материала и металлический переходник, соединенные между собой клеемеханическим способом с использованием крепежных элементов, отличающийся тем, что крепежные элементы, соединяющие оболочку и переходник, выполнены в виде заклепок, расположенных в два ряда в шахматном порядке, а во внутреннюю полость обтекателя соосно с оболочкой установлены два опорных кольца из легкого металлического сплава с проточками на наружных сопрягаемых с оболочкой поверхностях, при этом кольца разнесены от носка обтекателя на расстояния, определяемые габаритами и расположением антенны, и соединены с оболочкой при помощи винтов, вкрученных через отверстия в оболочке, крепление антенны к обтекателю осуществляется через опорные кольца при помощи тарировочных винтов, вкрученных через отверстия в оболочке, расположенных в одной плоскости и равномерно чередующихся с винтами, соединяющими кольца с оболочкой, под равным углом от 15 до 30 градусов по окружности оболочки, при этом внешние отверстия в оболочке для винтов, соединяющих кольца с оболочкой, и тарировочных винтов заполнены термостойким герметизирующим материалом, а проточки в кольцах - клеем-герметиком.

2. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что кольца выполнены из алюминиевого или титанового сплава.

3. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термостойкого герметизирующего материала используют клей-герметик или эпоксидную смолу.