Устройство для молниезащиты носового обтекателя самолета и находящейся под ним антенны

Изобретение относится к области авиации и предназначено для молниезащиты, в частности, для защиты носовых диэлектрических обтекателей самолетов и расположенных под ними антенн. Устройство содержит системы металлических полосовых электродов - молниеотводов разной длины, дополнительные полосовые электроды. Полосовые электроды - молниеотводы расположены на внутренней и внешней поверхности диэлектрической оболочки носового обтекателя самолета и электрически связаны с металлическими конструкциями фюзеляжа. Дополнительные полосовые электроды электрически связаны с металлическими конструкциями фюзеляжа и расположены в середине промежутков между металлическими полосовыми молниеотводами на внутренней поверхности оболочки обтекателя. Количество дополнительных полосовых электродов равно количеству полосовых электродов-молниеотводов. Ширина дополнительных полосовых электродов выбрана равной d=5÷10 мм. Высота дополнительных полосовых электродов над основанием носового обтекателя равна высоте края антенны радара. Антенна радара находится под носовым обтекателем. Технический результат заключается в повышении защиты носового обтекателя самолета и находящейся под ним антенны навигационного радара от воздействия молнии и грозовых облаков. 5 ил.

 

Изобретение относится к области авиации и предназначено для молниезащиты, в частности, для защиты носовых диэлектрических обтекателей самолетов и расположенных под ними антенн от воздействия молнии и грозовых облаков.

Известно устройство для молниезащиты носового обтекателя самолета (патент Великобритании №2132027, 1984 г., МПК H01Q 1/50 1/42). Устройство содержит металлические полосы, расположенные на внешней поверхности оболочки обтекателя и имеющие квадратные отверстия по всей длине. Наличие отверстий в полосовом молниеотводе улучшит работу радара, не ухудшая молниезащиты обтекателя. Устройство не препятствует накоплению заряда на внутренней поверхности оболочки обтекателя и формированию разряда между антенной и стенкой обтекателя при воздействии молнии и грозовых облаков.

Однако известное устройство имеет низкую надежность защиты обтекателя и находящейся под ним антенны от молнии и грозовых облаков.

Известно устройство для молниезащиты носового обтекателя самолета (патент США №5542624, 1996 г., МПК B64D 45/02), которое содержит металлические стержни, расположенные внутри диэлектрического обтекателя на расстоянии от его внутренней поверхности, которые имеют металлические зубцы-ответвления, выходящие на внешнюю поверхность обтекателя через отверстия в его оболочке. Это может обеспечить надежный перехват молнии, не подвергая оболочку обтекателя воздействию электродинамических сил при протекании тока молнии.

Однако такое устройство не препятствует накоплению заряда на внутренней поверхности оболочки обтекателя и формированию разряда между антенной и стенкой обтекателя, сложно в изготовлении, имеет уменьшенный срок службы самого обтекателя из-за наличия отверстий с металлическими зубцами в его оболочке. Таким образом, известное устройство для молниезащиты не обладает достаточной стойкостью к воздействию грозовых облаков и молнии и надежностью.

Наиболее близким по технической сущности решением является устройство для молниезащиты носового обтекателя самолета (патент Франции №2675767, 1992 г., МПК B64D 45/02; 47/02). Устройство содержит полосовые молниеотводы, расположенные на внутренней и внешней поверхности диэлектрического обтекателя напротив друг друга и электрически связанные через металлический фюзеляж. Полосовой электрод, расположенный на внутренней поверхности оболочки обтекателя, находится между полосовым электродом на внешней поверхности обтекателя и антенной радара внутри обтекателя и не влияет на величину напряженности электрического поля грозового облака и молнии в месте расположения антенны и, соответственно, на возможность возникновения и интенсивность коронного разряда с антенны. В этом случае может происходить осаждение и накопление зарядов на внутренней поверхности диэлектрической оболочки обтекателя на участках между полосовыми молниеотводами за счет оседания ионов, образовавшихся при коронном разряде с антенны под обтекателем в электрическом поле грозового облака и/или приближающегося лидера молнии. Особенно опасно накопление заряда на участках поверхности обтекателя напротив краев антенны радара, так как там минимальное расстояние между антенной и оболочкой обтекателя.

Заряды противоположного знака могут накапливаться на внешней поверхности диэлектрической оболочки обтекателя за счет оседания аэроионов и заряженных гидрометеоров. В результате накопленные на внутренней и внешней поверхности обтекателя заряды могут обеспечивать как электрический пробой самой диэлектрической оболочки, так и формирование мощных разрядов с антенны даже в том случае, если не произошло поражение носового обтекателя самолета разрядом молнии.

Таким образом, в известном устройстве для молниезащиты накопление зарядов критической величины на поверхности оболочки носового обтекателя самолета, при которой возможны пробой оболочки обтекателя или формирование разряда между антенной и внутренней поверхности оболочки обтекателя, уменьшает надежность молниезащиты носового обтекателя самолета и находящейся под ним антенны.

Технической задачей изобретения является повышение надежности защиты носового обтекателя самолета и находящейся под ним антенны навигационного радара от воздействия молнии и грозовых облаков, при этом не должна уменьшиться радиопрозрачность, чтобы исключить дополнительные помехи в работе радиооборудования, находящегося под обтекателем.

Эта техническая задача достигается тем, что известное устройство для молниезащиты носового обтекателя самолета и расположенной под ним антенны, содержащее системы металлических полосовых электродов - молниеотводов разной длины, расположенных на внутренней и внешней поверхности диэлектрической оболочки носового обтекателя самолета и электрически связанных с металлическими конструкциями фюзеляжа, снабжено дополнительными полосовыми электродами, электрически связанными с металлическими конструкциями фюзеляжа и расположенными в середине промежутков между металлическими полосовыми молниеотводами на внутренней поверхности оболочки обтекателя, при этом количество дополнительных полосовых электродов равно количеству полосовых электродов-молниеотводов, ширина дополнительных полосовых электродов выбрана равной d=5÷10 мм, такой длины, что их высота hм над основанием носового обтекателя равна высоте ha края антенны радара, находящейся под носовым обтекателем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлен вид сверху на носовой диэлектрический обтекатель самолета с находящимися на его внешней поверхности полосовыми молниеотводами и находящимися его на внутренней поверхности полосовыми электродами;

на фиг.2 показано расположение полосовых молниеотводов на внешней поверхности оболочки носового обтекателя и полосовых электродов на внутренней поверхности оболочки носового обтекателя относительно антенны радара под носовым обтекателем самолета;

на фиг.3 показано наличие электрической связи полосовых молниеотводов на внешней поверхности диэлектрической оболочки носового обтекателя и полосовых электродов на его внутренней поверхности с металлическими конструкциями фюзеляжа самолета;

на фиг.4 и фиг.5 показан принцип работы заявляемого устройства для молниезащиты носового обтекателя самолета и расположенной под ним антенны.

Устройство для молниезащиты носового обтекателя самолета и расположенной под ним антенны содержит металлические полосовые электроды - молниеотводы 1, расположенные на внешней поверхности 2 диэлектрической оболочки носового обтекателя 3 самолета, и равное им количество дополнительных полосовых электродов 4 шириной d=5÷10 мм, расположенных на внутренней поверхности 5 диэлектрической оболочки носового обтекателя 3 самолета. Дополнительные полосовые электроды 4 на внутренней поверхности 5 оболочки носового обтекателя 3 расположены в середине промежутков между полосовыми молниеотводами 1 на внешней поверхности 1 носового обтекателя 3.

Полосовые молниеотводы 1 на внешней поверхности 2 оболочки носового обтекателя 3 и дополнительные полосовые электроды 4 на внутренней поверхности 5 носового обтекателя 3 электрически связаны между собой металлическими конструкциями фюзеляжа 6 самолета.

Полосовые электроды 1 на внешней поверхности 2 оболочки носового обтекателя 3 обеспечивают защиту носового обтекателя 3 самолета и установленной под ним антенны 7 от прямого удара молнии. Дополнительные полосовые электроды 4 на внутренней поверхности 5 диэлектрической оболочки носового обтекателя 3 имеют такую длину, что их высота hм над основанием 8 носового обтекателя 3 равна высоте ha края антенны 7 радара, находящейся под носовым обтекателем 3.

Устройство для молниезащиты носового обтекателя самолета и расположенной под ним антенны работает следующим образом.

В случае отсутствия дополнительных полосовых электродов 4 на внутренней поверхности 5 оболочки носового обтекателя 3 в промежутках между полосовыми молниеотводами 1 на внешней поверхности 2 носового обтекателя 3 заряды противоположного знака (например, отрицательной и положительной полярности соответственно) могут накапливаться на внешней поверхности 2 оболочки носового обтекателя 3 за счет оседания аэроионов и заряженных гидрометеоров и на внутренней поверхности 5 диэлектрической оболочки носового обтекателя 3 за счет оседания ионов, образовавшихся при коронном разряде с антенны 7 под носовым обтекателем 3 в электрическом поле грозового облака и/или приближающегося лидера молнии. Как показали экспериментальные исследования с использованием искусственных облаков заряженного водного аэрозоля на моделях носовых обтекателей 3, заряды, накопившиеся на внешней 2 и внутренней 5 поверхности диэлектрической оболочки носового обтекателя 3, могут достигать значений в несколько сот мкКл/м2 и обеспечивать как электрический пробой самой диэлектрической оболочки носового обтекателя 3, так и формирование мощных разрядов с антенны 7 с амплитудой тока в несколько сотен ампер даже в том случае, когда не произошло поражение носового обтекателя 3 самолета разрядом молнии.

Дополнительные полосовые электроды 4 на внутренней поверхности 5 оболочки носового обтекателя 3 имеют ширину d=5÷10 мм и существенно снижают (экранируют) электрическое поле грозового облака и приближающегося лидера молнии вблизи краев антенны 7, где присутствует наибольший коэффициент усиления электрического поля, не создавая дополнительных помех для работы антенны 7 радара, расположенной под носовым обтекателем 3.

В результате, во-первых, резко уменьшается интенсивность коронного разряда с краев антенны 7, которая связана с напряженностью электрического поля квадратичной зависимостью, и, соответственно, количество ионов, образующихся внутри носового обтекателя 3. Это приводит к тому, что на внешней 2 и внутренней 5 поверхности оболочки носового обтекателя 3 накапливаются заряды существенно меньшей величины. Во-вторых, существенно снижается вероятность осаждения образовавшихся внутри носового обтекателя 3 ионов на участки внутренней поверхности 5 оболочки носового обтекателя 3 напротив краев антенны 7, где наиболее вероятно возникновение разряда между антенной 7 и внутренней поверхностью 5 оболочки носового обтекателя 3.

Эффективность предлагаемого в изобретении устройства для молниезащиты носового обтекателя 3 самолета и находящейся под ним антенны 7 радара подтвердили экспериментальные исследования на моделях носовых обтекателей 3 с использованием искусственных облаков заряженного водного аэрозоля, при которых не было зарегистрировано электрического пробоя диэлектрической оболочки носового обтекателя 3 и разрядов между антенной 7 и внутренней поверхностью 5 оболочки носового обтекателя 3.

Использование такого устройства для молниезащиты позволит существенно уменьшить накопление заряда на внутренней поверхности диэлектрической оболочки носового обтекателя самолета на участках напротив краев антенны радара, не снижая надежности защиты от прямых ударов молнии, практически исключить электрический пробой диэлектрической оболочки носового обтекателя и формирование разрядов между антенной и внутренней поверхностью оболочки носового обтекателя при воздействии молнии и грозовых облаков, повысить надежность работы радионавигационного оборудования без уменьшения радиопрозрачности носового обтекателя.

Устройство для молниезащиты носового обтекателя самолета и расположенной под ним антенны, содержащее системы металлических полосовых электродов-молниеотводов разной длины, расположенных на внутренней и внешней поверхностях диэлектрической оболочки носового обтекателя самолета и электрически связанных с металлическими конструкциями фюзеляжа, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными полосовыми электродами, электрически связанными с металлическими конструкциями фюзеляжа и расположенными в середине промежутков между металлическими полосовыми молниеотводами на внутренней поверхности оболочки обтекателя, при этом количество дополнительных полосовых электродов равно количеству полосовых электродов-молниеотводов, ширина дополнительных полосовых электродов выбрана равной d=5÷10 мм такой длины, что их высота hм над основанием носового обтекателя равна высоте ha края антенны радара, находящейся под носовым обтекателем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, более конкретно, к системе отвода тока молнии для летательного аппарата. .

Изобретение относится к узлу летательного аппарата и касается крыла и фюзеляжа летательного аппарата, оснащенного средствами молниезащиты. .

Изобретение относится к крепежным элементам. .

Изобретение относится к области защиты оборудования летательных аппаратов от электрических разрядов, вызванных молнией. .

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях молниезащиты летательных аппаратов с помощью высоковольтных испытательных установок.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к средствам компенсации электрического заряда, образующегося на поверхности летательного аппарата при его обтекании потоком воздуха.
Изобретение относится к области получения композиционных материалов для авиационной техники и может быть использовано для защиты от поражения молнией деталей и агрегатов летательных аппаратов, выходящих на внешний контур.

Изобретение относится к защитным устройствам летательных аппаратов и предназначено для использования при реализации молниезащиты диэлектрических оболочек обтекателя антенны самолета.

Изобретение относится к средствам защиты от поражения молнией, в том числе на летательных аппаратах, и касается многослойного молниезащитного покрытия, состоящего из диэлектрического слоя, выполненного из полимерной отвержденной матрицы, и токопроводящего слоя на основе высокопрочных углеродных волокон, при этом токопроводящий слой выполнен из двух или более слоев углеродной ткани, расположенный под углом друг к другу, в межволоконное пространство углеродной ткани введено полимерное связующее с температурой деструкции 250oС, а слои углеродной ткани соединены между собой элементами, обеспечивающими повышенную контактную электропроводность между ними.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к молниезащите летательных аппаратов, в том числе к защите топливных баков вертолета от термического воздействия тока молнии.

Изобретение относится к устройствам защиты от электрических разрядов корпусов летательных аппаратов

Изобретение относится к композитным материалам и касается композитных усовершенствованных материалов. Композитный материал включает препрег, который, в свою очередь, включает, по меньшей мере, два слоя электропроводящего волокнистого упрочнителя и слой полимерной смолы, расположенный между этими слоями, электропроводящие частицы, диспергированные в полимерной смоле; и верхний слой из покрытого металлом углеродного волокна, включающий дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра. Изобретение обеспечивает создание композитных материалов, обладающих улучшенной электропроводностью, без ухудшения механических характеристик материала. 6 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Летательный аппарат содержит композитный конструктивный элемент и группу небольших легких устройств связи, приспособленных для их опроса и предназначенных для регистрации удара молнии в зоне покрытия участка конструктивного элемента. Каждое устройство становится неработоспособным, если вблизи него проходит ток молнии. 2 н. и 13 з. п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к средствам монтажа силовой установки на летательном аппарате. Колпачок выполнен с возможностью предотвращения искрения при протекании тока молнии через элемент крепления. Колпачок (27) выполнен прикрепляемым с обеспечением закрывания части элемента (15) крепления, связывающего верхнюю обшивку (3) летательного аппарата со стрингером (11), размещенным с внутренней стороны верхней обшивки (3), причем указанная часть выступает из стрингера (11). Внешняя поверхность (33) колпачка, проходящая во внутреннее пространство верхней обшивки (3), является криволинейной. Колпачок выполнен из проводящего материала. Крепежная конструкция использует колпачок. Летательный аппарат включает крепежную конструкцию. Группа изобретений направлена на повышение безопасности. 4 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электрическому оборудованию, установленному на борту летательного аппарата, а более конкретно к отводу возможных аварийных токов, связанных с оборудованием. Технический результат заключается в более простом решении для отвода аварийных токов за счёт наличия на борту летательного аппарата деталей из композитного материала. Летательный аппарат содержит, по меньшей мере, одно электрическое оборудование (12) и деталь (16) из композитного материала, с которой соединено оборудование. Летательный аппарат выполнен таким образом, что цепь аварийного тока оборудования проходит через деталь. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройству защиты от грозового разряда трубопроводов, предназначенных для перемещения топлива в летательном аппарате. Трубопровод состоит из металлических трубчатых звеньев, соединенных друг с другом соединительными деталями. Одни соединительные детали выполнены из пластического материала, а другие - из металла. Трубопровод выполнен из трубок с двойной оболочкой, содержащих концентрические внутреннюю и внешнюю трубки. Соединительные детали содержат внутренние детали для соединения внутренних трубок и внешние детали для соединения внешних трубок. Внутренняя и внешняя трубки металлического трубчатого звена выполнены с возможностью скольжения относительно друг друга. Достигается обеспечение защиты от токов грозовых разрядов и отведение электростатических токов при одновременном уменьшении массы. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к композитным материалам и касается устройства для защиты композитных материалов от электромагнитного воздействия. Отверждаемый гибкий устойчивый к электромагнитному воздействию ламинат включает слой электропроводного металлического материала и термореактивный полимер, в котором внешняя поверхность ламината включает снимаемый лист подложки в контакте с полимером, и ламинат дополнительно включает практически нетрансформируемый лист твердого материала. Изобретение обеспечивает создание ламината, устойчивого к электромагнитному воздействию, который не растягивается и не трансформируется при высоких нагрузках, производимых автоматическим устройством для укладки ленты. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл., 6 пр.

Изобретение относится к области молниезащитных электропроводящих покрытий для конструкций из полимерных композиционных материалов, используемых в авиационной промышленности, и касается многослойного электропроводящего покрытия на основе термостойкого связующего. Содержит по меньшей мере два токопроводящих слоя равнопрочного углеродного наполнителя сатинового или саржевого плетения, по меньшей мере два диэлектрических слоя, чередующиеся с указанными токопроводящими слоями. Токопроводящие слои имеют электросопротивление не более 10 Ом. Диэлектрические слои содержат эпоксидное или цианэфирное связующее с температурой стеклования 200-280°C и температурой начала деструкции 320-420°C и частицы размером не более 100 нм, содержащие углеродную фазу. Электропроводящее покрытие имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: углеродный наполнитель 55-66, эпоксидное или цианэфирное связующее 33,95-42, частицы, содержащие углеродную фазу 0,05-3. Изобретение обеспечивает сохранение на высоком уровне остаточной прочности основного материала конструкции из ПКМ в эпицентре удара молнии с силой тока 200 кА и переносимым зарядом Q более 30 Кл, повышение стойкости покрытия к динамическим и тепловым нагрузкам вследствие воздействия молниевого разряда, а именно: отсутствие отслоения электропроводящего покрытия от основного материала конструкции, уменьшение диаметра деструкции связующего и обессмоливания верхнего слоя электропроводящего покрытия, уменьшение диаметра распушения жгутов на отдельные углеродные волокна электропроводящего покрытия. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции топливных баков. Система электропроводящей сжимаемой втулки для конструкций на основе армированного углеродным волокном полимера содержит армированный углеродным волокном элемент с отверстием, проходную деталь с внешней резьбой, принимаемую в отверстие, втулку, принимаемую в отверстие, гайку, принимаемую на внешнюю резьбу проходной детали для сжатия втулки по длине. Втулка в сжатом состоянии содержит по меньшей мере одну кладку гармошкой между противоположными концевыми участками, складка гармошкой расширяется диаметрально при сжатии концевых участков гайкой и обеспечивает электропроводимость. Достигается возможность предотвращения искр в оборудовании топливного бака. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники и касается диагностики механических свойств конструкций летательного аппарата, выполненных из полимерных композиционных материалов (ПКМ), в частности касается защиты от поражения молнией. Панель из ПКМ содержит обшивку, состоящую из молниезащитного покрытия и слоев углеткани, чередующихся со слоями из полимерного связующего, продольные стрингеры трапециевидного сечения. Стрингеры образованы с внутренней стороны обшивки пенопластовыми вкладышами. Молниезащитное покрытие расположено в верхнем слое обшивки и состоит из равнопрочной углеткани сатинового или саржевого плетения с металлическими включениями на основе посеребренной меди, вплетенными в структуру ткани, пропитанной полимерным связующим, содержащим углеродные наночастицы. Причем в структуру панели интегрированы оптоволоконные сенсорные элементы на основе брэгговских решеток. Достигается повышение стойкости панели к динамическим и тепловым нагрузкам после воздействия тока молнии в зоне смещающихся разрядов, обеспечение непрерывного мониторинга технического состояния и своевременного обнаружения и принятия решения о возможности безопасной эксплуатации панели вследствие механического и температурного воздействия разряда молнии. 2 ил.

Изобретение относится к области авиации и предназначено для молниезащиты, в частности, для защиты носовых диэлектрических обтекателей самолетов и расположенных под ними антенн

Наверх