Антенный обтекатель



Антенный обтекатель
Антенный обтекатель
Антенный обтекатель
Антенный обтекатель
Антенный обтекатель

 


Владельцы патента RU 2500055:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может использоваться преимущественно в конструкциях высокоскоростных ракет различных классов. Технический результат - увеличение длительности эксплуатационного режима за счет сохранения прочности соединения металл-керамика при силовых и тепловых воздействиях на обтекатель. Антенный обтекатель включает (соединенный эластичным клеем на кремнеорганической основе) керамический колпак с выполненной на внутренней поверхности выборкой, металлические шпангоут и соединительный переходник, металлическое разрезное кольцо, соединенные между собой крепежными элементами и эластичным клеем на кремнеорганической основе к сопрягаемым поверхностям. К торцу керамического колпака пристыковано опорное металлическое кольцо, а на внутренней поверхности керамического колпака выполнена выборка, в которой по сопрягаемым поверхностям установлено разрезное металлическое кольцо длиной, соизмеримой с длиной шпангоута, и снабженное буртиком, размещенным в ответном пазу опорного кольца. Опорное кольцо связано с металлическим шпангоутом фиксаторами в виде радиально ориентированных штифтов, а с соединительным переходником скреплено неподвижно винтами по окружной соприкасаемой поверхности и по торцевым соприкасаемым поверхностям дополнительно связано посредством соответствующих друг другу скосов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к антенным обтекателям скоростных ракет различных классов.

Известен антенный обтекатель по патенту РФ №2090956 МПК 6Н01Q 1/42 (БИ №26, 20.09.97 г.). Рассматриваемый антенный обтекатель включает керамический колпак, переходной шпангоут из инвара, склеенный эластичным клеем-герметиком по внутренней расточке в керамическом колпаке, и теплозащитное кольцо из стеклопластика. Свободный конец шпангоута заходит в кольцевую вильчатую проточку в стыковочном шпангоуте с предусмотренным зазором и фиксируется радиально расположенными стержнями, установленными также с зазором.

Имеющееся в конструкции теплозащитное кольцо предназначено для снижения общего уровня аэродинамического прогрева, а разница тепловых расширений переходного и стыковочного шпангоутов компенсируется за счет предусмотренных зазоров. При этом разница между тепловым расширением керамического колпака и переходного шпангоута из инвара компенсируются за счет эластичного клеевого соединения между ними.

Данная конструкция применима для использования при малой длительности эксплуатации и сравнительно невысоком уровне силовых нагрузок.

Причинами, препятствующими достижению более высоких технических характеристик, являются нижеперечисленные факторы. Компенсирующая способность эластичного клеевого соединения между керамическим колпаком и металлическим шпангоутом из инвара является ограниченной ввиду быстрого роста коэффициента термического расширения инвара при температурах свыше 300°С и малой толщины слоя клея-герметика, которая определяется параметрами прочности клеевого соединения на сдвиг.

Повышение термокомпенсационной способности за счет увеличения толщины слоя клея-герметика не допустимо ввиду неизбежного снижения несущей способности клеевого соединения.

Компенсация теплового расширения между переходным и стыковочным шпангоутами за счет зазоров между ними также обладает аналогичными противоречиями. Для большей компенсации при увеличении длительности эксплуатации необходимо увеличивать величину зазоров, а это вызывает снижение несущей способности обтекателя.

Эффективность теплозащитного кольца, предназначенного для снижения прогрева, ввиду его малой толщины при увеличении длительности эксплуатации становится незначительной. Увеличение толщины теплозащитного кольца для повышения теплозащиты ограничено из-за малой конструктивной высоты конструкции, т.е. разницы между наружным и внутренним диаметром обтекателя, которая регламентирована рядом аэродинамических, радиотехнических и конструктивных требований.

Наиболее близким по совокупности признаков, выбранным в качестве прототипа, является антенный обтекатель по патенту РФ №2189674 МПК 6Н01Q 1/42 (БИ №26, 20.09.2002 г.).

Головной обтекатель летательного аппарата включает керамический колпак с выполненным на внутренней поверхности прямым и обратным конусами, металлический шпангоут и разрезной металлический вкладыш.

Металлический шпангоут соединяется с керамическим колпаком по внешнему прямому конусу клеем на основе кремнийорганических каучуков, а металлический разрезной вкладыш устанавливается по внутреннему обратному конусу и также соединяется клеем с керамическим колпаком. Между собой шпангоут и разрезной металлический вкладыш механически связаны, например, посредством крепежных клиньев.

Таким образом, в рассматриваемой конструкции осуществлено клеевое и механическое соединение керамического колпака и металлического шпангоута по прямому и обратному конусам, выполненным на внутренней поверхности керамического колпака.

Клеевое соединение керамического колпака с металлическим шпангоутом сохраняет работоспособность до температуры начала деструкции клея, что составляет примерно 180°С для клеев на кремнийорганической основе. Разрезной металлический вкладыш, установленный по внутреннему обратному конусу, обеспечивает дополнительное механическое крепление керамического колпака и металлического шпангоута и тем самым расширяет диапазон работоспособности соединения до температур, превышающих предел работоспособности клея.

Прочность этого металлического крепления примерно пропорциональна длине обратного конуса на внутренней поверхности колпака. Но эти размеры строго ограничены рядом аэродинамических и конструктивных требований к габаритам обтекателя и поэтому несущая силовая способность соединения керамического колпака и металлического шпангоута имеет свои пределы, которые не удовлетворяют более нагруженным и длительным режимам эксплуатации летательных аппаратов.

Кроме того, принятая в конструкции увеличенная толщина клея как конструктивный элемент для термокомпенсации расширения металлического шпангоута имеет свои ограничения по температуре, так при температуре свыше 300°С эластичные клеи на кремнийорганической основе превращаются в жесткую керамоподобную массу и эффект термокомпенсации сводится к нулю.

Таким образом, повышение несущей силовой нагрузки на обтекатель и увеличение продолжительности его рабочего режима может обеспечиваться одновременным выполнением двух технических требований: дополнительным механическим креплением металлического шпангоута и керамического колпака и снижением уровня температуры на шпангоуте за счет применения конструктивных элементов, снижающих передачу тепла, т.е. играющих роль тепловых барьеров и при этом имеющих минимальные габариты и массу.

Рассматриваемая конструкция прототипа согласно патенту РФ №2189674 МПК 6H01Q 1/42 одновременно этим требованиям не удовлетворяет.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение продолжительности рабочего режима эксплуатации обтекателя и, соответственно, увеличение дальности полета летательного аппарата.

Достижение технического результата обеспечивается следующей совокупностью технических признаков заявляемой конструкции:

1. Антенный обтекатель, включающий соединенные эластичным клеем на кремнеорганической основе керамический колпак, металлические шпангоут и соединительный переходник, металлическое разрезное кольцо, установленное между керамическим колпаком и шпангоутом, отличающийся тем, что к торцу керамического колпака пристыковано опорное металлическое кольцо, на внутренней поверхности керамического колпака выполнена выборка, в которой по сопрягаемым поверхностям установлено разрезное металлическое кольцо длиной, соизмеримой с длиной шпангоута, и снабженное буртиком, размещенным в ответном пазу опорного кольца, при этом опорное кольцо связано с металлическим шпангоутом фиксаторами, а соединительный переходник выполнен разъемным и скреплен неподвижно с опорным кольцом по окружным и торцевым соприкасаемым поверхностям.

2. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что на торцевых соприкасаемых поверхностях опорного кольца и соединительного переходника выполнены соответствующие друг другу скосы.

3. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде равномерно распределенных радиально-ориентированных штифтов.

На фиг.1 представлен общий вид антенного обтекателя, на фиг.2 изображен в увеличенном масштабе разрез узла соединения по месту крепления шпангоута и опорного кольца, на фиг.3 представлен разрез по месту крепления опорного кольца и металлического шпангоута, на фиг.4 и фиг.5 изображены варианты крепления опорного кольца и соединительного переходника.

Антенный обтекатель включает керамический колпак 1, металлический шпангоут 2, разрезное металлическое кольцо 3 с буртиком 4, опорное кольцо 5, соединительный переходник 6, штифты с резьбовым концом 7, винты 8, уплотнительное кольцо 9. На внутренней поверхности керамического колпака выполнена выборка 10. Прочное и герметичное соединение составных частей обтекателя обеспечивается клеевыми швами 11, 12, 13. Для реализации вариантов исполнения, представленных на фиг.4 и фиг.5, на стыкуемых торцах опорного кольца и соединительного переходника выполнены соответствующие друг другу скосы 14 и 15.

Сборка обтекателя осуществляется в следующей последовательности: керамический колпак 1 соединяется с опорным кольцом 5 клеевым швом 11, после этого разрезное металлическое кольцо 3 фиксируется клеевым швом 12 в выборке 10 керамического колпака 1 и одновременно буртиком 4 сочленяется с опорным кольцом 5. Затем вставляется металлический шпангоут 2 до упора с задней кромкой буртика 4 и соединяется клеевым швом 13 и штифтами 7.

Следующими операциями сборки является крепление соединительного переходника 6 с опорным кольцом 5 винтами 8 и укладка во внутренний кольцевой паз уплотнительного кольца 9, обеспечивающего герметизацию обтекателя с отсеком летательного аппарата.

Сборка обтекателя по варианту исполнения фиг.4 и фиг.5 производится аналогичным образом, при этом крепление соединительного переходника и опорного кольца осуществляется с использованием скошенных торцов 14 или 15.

Толщины клеевых швов 12 и 13 определяются рабочим режимом эксплуатации обтекателя, определяющим значения силового и теплового воздействия на соединение керамического колпака со шпангоутом в течение всего рабочего цикла.

Заявляемая конструкция обеспечивает работоспособность обтекателя при более высоких силовых и температурных значениях нагрузок. Это достигается за счет клеевого и механического крепления керамического колпака к шпангоуту, в котором разрезное металлическое кольцо выполнено длиной, соизмеримой с длиной шпангоута. При этом разрезное металлическое кольцо и фиксирующий его в керамическом колпаке слой клея играют роль дополнительного теплового барьера, который, в итоге, снижает общую температуропроводимость стенки в месте соединения керамического колпака с металлическим шпангоутом и, тем самым, увеличивается временной интервал работы обтекателя.

Кроме того, соединение шпангоута и опорного кольца осуществляется фиксаторами, которые обеспечивают беспрепятственное тепловое расширение опорного кольца относительно шпангоута в рабочем режиме. Практически целесообразным вариантом фиксаторов является ряд равномерно распределенных по окружности радиально-ориентированных штифтов.

Крепление соединительного переходника к опорному кольцу в заявляемой конструкции осуществляется по окружным соприкасаемым поверхностям посредством винтов, а фиксация по торцовым соприкасаемым плоскостям обеспечивается за счет выполнения на торцах соответствующих друг другу скосов. Такое защемление торцов обеспечивает повышенную несущую способность к воздействию изгибающего момента в рабочем режиме обтекателя. При этом крепление разрезного металлического кольца к опорному кольцу осуществляется вне керамического колпака, что способствует созданию конструкции с малой строительной высотой, т.е. малой разницей между наружным и внутренним диаметрами в месте соединения керамического колпака и шпангоута, что для обтекателей является одним из необходимых качеств.

Применение заявляемой конструкции позволяет обеспечить более длительный режим полета летательных аппаратов или увеличения скорости полета, вызывающей повышенный разогрев обтекателя.

1. Антенный обтекатель, включающий соединенные эластичным клеем на кремнеорганической основе керамический колпак, металлические шпангоут и соединительный переходник, металлическое разрезное кольцо, установленное между керамическим колпаком и шпангоутом, отличающийся тем, что к торцу керамического колпака пристыковано опорное металлическое кольцо, на внутренней поверхности керамического колпака выполнена выборка, в которой по сопрягаемым поверхностям установлено разрезное металлическое кольцо длиной, соизмеримой с длиной шпангоута, и снабженное буртиком, размещенным в ответном пазу опорного кольца, при этом опорное кольцо связано с металлическим шпангоутом фиксаторами, а соединительный переходник выполнен разъемным и скреплен неподвижно с опорным кольцом по окружным и торцевым соприкасаемым поверхностям.

2. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что на торцевых соприкасаемых поверхностях опорного кольца и соединительного переходника выполнены соответствующие друг другу скосы.

3. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде равномерно распределенных радиально-ориентированных штифтов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструктивным элементам фюзеляжа летательного аппарата. Обтекатель антенны, установленный на самолете, содержит радиопрозрачную переднюю и металлическую заднюю части, обшивку, подкрепленную силовым набором.

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. Технический результат - обеспечение работоспособности антенного обтекателя для условий одновременного удовлетворения воздействию превалирующих нагрузок: тепловой - при менее значительной силовой и силовой - при менее значительной тепловой, а также при любом соотношении нагрузок на промежуточных траекториях.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из керамики.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из пористой керамики.

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. .

Изобретение относится к судостроению, а именно к обтекателям гидроакустических станций, и касается вопроса конструирования обтекателя антенны гидроакустической станции.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении головных радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных диапазонах. .

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для испытаний и измерений радиотехнических характеристик (РТХ) антенных обтекателей. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к защите антенн от воздействия внешних факторов окружающей среды. Техническим результатом является расширение диапазона частот проходящих радиоволн от 3 до 30 ГГц через многослойное радиопрозрачное укрытие для антенн с одновременным упрощением его конструкции. Широкодиапазонное многослойное радиопрозрачное укрытие для антенн, содержащее ряд расположенных параллельно друг другу тонких слоев, включающих несущий слой, отличается тем, что входной наружный слой, обращенный в сторону падающего излучения, имеет диэлектрическую проницаемость от 1,8 до 2,2 и толщину от 2 до 4 мм, а наружный выходной слой выполнен электропроводящим, имеющим поверхностное электрическое сопротивление от 300 до 700 Ом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к авиационной и ракетно-космической технике, а именно к головным отсекам (ГО) летательных аппаратов (ЛА). ГО ЛА содержит переднюю панель в виде клина с плоскими иллюминаторами, осесимметричную с переменным сечением боковую обечайку со стыковочным шпангоутом, складную телескопическую аэродинамическую иглу. Иллюминаторы выполнены с различным диапазоном пропускания. Боковая обечайка выполнена биконической, оживальной, параболической, в виде сплайна или их комбинаций. В боковой обечайке выполнена призматическая, цилиндрическая, оптически- и радиопрозрачная вставка. Передняя панель и часть боковой обечайки выполнены поворотными и отделены от неподвижной части герметичной мембраной и в плоскости их разделения установлен подшипник. На внутренней стороне боковой обечайки и передней панели установлена теплоизоляция, на внутренней стороне иллюминаторов установлены сдвигающиеся теплоизолирующие накладки. Изобретение позволяет повысить точность наведения ГО ЛА. 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиотехнических устройствах подводных судов. Технический результат - уменьшение громоздкости без увеличения задержки излучения и приема электромагнитных сигналов. Антенное устройство, состоящее из антенны и привода над корпусом рубки и блока управления приводом, имеющим выход, соединенный с входом привода, жестко связанного с антенной, отличающееся тем, что вводится радиопрозрачный глубоководный защитный кожух с антенной и приводом, внутри жестко связанный с корпусом рубки, имеющим жесткую связь с приводом, вход которого соединен с выходом блока управления приводом через отверстие в корпусе рубки. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к обтекателям гидроакустических станций. Технический результат - создание обтекателя антенн гидроакустических станций из композиционных материалов, обладающего повышенной прочностью и эксплуатационной надежностью с улучшенными акустическими свойствами. Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции состоит из наружного, внутреннего слоев и размещенного между ними среднего слоя, выполненных из полимерных композиционных материалов, и отличается тем, что средний слой обтекателя армирован полиарамидными волокнами, а наружный и внутренний слои армированы водостойкими волокнами, при этом суммарная толщина наружного и внутреннего слоев составляет не более 0,25 толщины среднего слоя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель». Технический результат - повышение коэффициента прохождения электромагнитной волны и снижение пеленгационных ошибок в системе «антенна-обтекатель» в широкой полосе частот. Для этого широкополосная система «антенна-обтекатель» содержит пеленгующую линейно-поляризованную антенну, механизм поворота антенны на цель и обтекатель в виде колпака с выпуклой формой образующей и однослойной стенкой, снабженный узлом жесткого крепления к летательному аппарату, при этом плоскость поляризации антенны совпадает с плоскостью пеленгации, а в радиопрозрачной зоне либо образующая внешней поверхности колпака выполнена в виде логарифмической спирали, полюс которой совпадает с центром вращения антенны, а внутренняя образующая колпака выбрана конгруентной внешней либо внешняя и внутренняя образующие колпака выполнены неконгруентными, в виде логарифмических спиралей с полюсами, совпадающими с центром вращения антенны. 35 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенным системам. Технический результат - упрощение конструкции антенной системы и ослабление климатико-механических требований к составным частям антенной системы. Антенная система с частичной металлизацией радиопрозрачного защитного кожуха содержит зеркало, малошумящий усилитель с преобразователем частоты и устройство наведения на объект излучений, при этом в ее состав введен защитный радиопрозрачный кожух, соответствующий конфигурации для зеркала антенны и установленный на вращающейся по кругу платформе, при этом половина или часть кожуха металлизирована и представляет собой зеркало антенны, а малошумящий усилитель с преобразователем частоты установлен на кронштейне, обеспечивающем его перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскости, для ослабления ветровых нагрузок защитный кожух укрепляется растяжками, а также дополнительно введен компрессор с регулируемым температурным режимом для поддержания внутри кожуха соответствующего температурного режима. 1 ил.

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия антенных устройств головок самонаведения (АУ ГСН). Технический результат - снижение теплового воздействия на АУ ГСН и наружную керамическую оболочку антенного обтекателя в условиях нестационарного высокотемпературного воздействия. Для этого антенный обтекатель содержит керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенный во внутренней полости соосно с ними куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, соединенный с оболочкой термостойким адгезивом по всей поверхности прилегания к оболочке. Экран изготовлен из термостойкого стеклопластика на основе кремнийорганического, полиимидного или фенолформальдегидного связующих и кварцевых стеклотканей сатинного и объемного плетения. На наружную и внутреннюю поверхности экрана нанесено теплостойкое покрытие кремнийорганической или фторопластовой эмалью. Во внутренней полости экрана установлено металлическое кольцо, соединенное с экраном термостойким адгезивом, а со шпангоутом - через экран крепежными элементами, выполненными в виде шпилек или винтов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия антенных устройств головок самонаведения (АУ ГСН). Технический результат - снижение теплового воздействия на АУ ГСН и снижение температуры прогрева шпангоута в условиях нестационарного аэродинамического нагрева с обеспечением высоких радиотехнических характеристик в широком диапазоне частот. Для этого антенный обтекатель содержит керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут, куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран и теплоизоляционное кольцо. Экран выполнен трехслойным с внешними слоями из термостойкого стеклопластика на основе хромалюмофосфатного, полиимидного, кремнийорганического или фенолформальдегидного связующих и внутренним слоем, выполненным из теплостойкого материала на основе стеклянного или кремнеземного волокон. На наружную поверхность экрана нанесено теплостойкое покрытие. Теплоизоляционное кольцо жестко присоединено к экрану или выполнено за одно целое с ним из материала внешних слоев экрана, и соединено с оболочкой и шпангоутом термостойким адгезивом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области создания конструкций носовых антенных обтекателей ракет с оболочками, изготавливаемыми из жаростойких неорганических (керамических) материалов. Технический результат - повышение герметичности и устойчивости антенного обтекателя к воздействию динамических нагрузок в условиях длительного теплосилового воздействия. Для этого антенный обтекатель содержит керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенное между ними теплоизоляционное кольцо, соединенное с оболочкой и шпангоутом термостойким адгезивом. Кольцо выполнено из термостойкого стеклопластика на основе алюмохромфосфатного, полиимидного, кремнийорганического и фенолформальдегидного связующих. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при креплении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности узла крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата за счет более точного базирования (центрирования) антенного обтекателя на шпангоуте. Узел крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата содержит металлический шпангоут, соединенный с керамическим обтекателем слоем эластичного термостойкого клея. По окружности шпангоут имеет кольцевую проточку, заполненную эластичным термостойким клеем, по центру которой выполнены крестообразные сквозные пазы под углом 45° к продольной оси шпангоута. По краям и в центре пересечения пазов имеются сквозные отверстия. В части шпангоута, обращенной в сторону обтекателя, выполнены компенсаторы теплового расширения в виде осевых сквозных дополнительных пазов с отверстиями с образованием цанговых лепестков, непосредственно контактирующих своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью обтекателя. Крестообразные пазы и компенсаторы теплового расширения размещены поочередно и равномерно. 1 ил.
Наверх