Антенный обтекатель



Антенный обтекатель

 


Владельцы патента RU 2536339:

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

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).

Рост скоростей и длительности полетов современных летательных аппаратов (ЛА) создает ряд проблем, снижающих надежность нормального функционирования АУ ГСН и конструкции обтекателя, обеспечивающего защиту от внешних воздействий размещенной в нем аппаратуры:

- при длительном высокотемпературном аэродинамическом воздействии на обтекатель существенно возрастает нагрев внутренней поверхности керамической оболочки обтекателя и элементов конструкции, размещенных в зоне узла соединения обтекателя с соседним отсеком ракеты, сопровождающийся переотражением тепла от нагретых поверхностей к элементам антенного устройства и нарушению устойчивой работы системы наведения;

- длительное воздействие повышенной внешней силовой нагрузки на полуволновую стенку керамической оболочки одновременно с высокотемпературным нагревом и динамическими нагрузками приводит к возникновению в хрупкой оболочке в зоне узла соединения значительных растягивающих напряжений, превышающих допустимые для керамического материала.

Нарушение нормального функционирования АУ ГСН возможно уже при нагреве внутренней поверхности оболочки до температур свыше 500°C, если не обеспечить защиту зеркала антенны от радиационного нагрева. В то же время необходимо обеспечить и нормальное восприятие внешней силовой и тепловой нагрузки на обтекатель элементами узла соединения (шпангоутом), исключив или значительно снизив радиационный и конвективный нагрев элементов АУ ГСН, находящихся под зеркалом антенны.

Задача разработки конструкции обтекателя сводится к созданию защитных устройств для укрытия АУ ГСН от недопустимого нагрева. Это требует разработки таких конструктивных решений, которые не снижают (или снижают некритично) радиотехнические параметры системы при прохождении электромагнитной энергии через диэлектрическую стенку керамической оболочки и обеспечивают конструкционную прочность обтекателя.

Известна конструкция антенного обтекателя по патенту США №3128466, кл. H01Q 1/42, 1964, включающая керамическую оболочку и металлический шпангоут, в которой непосредственно в носовой части внутренней полости оболочки, как наиболее нагретой, устанавливается радиопрозрачный теплозащитный экран (ТЗЭ) в виде плоской пластины, изготовленной из высокопористого теплозащитного материала. Недостатком такой конструкции является то, что такой экран защищает от переизлучения тепла на антенну только с той части внутренней поверхности оболочки, которая ограничена плоской пластиной.

Наиболее близким конструктивным решением является антенный обтекатель с ТЗЭ по патенту США №5691736, кл. H01Q 1/42, 1997, выбранный в качестве прототипа. Конструкция обтекателя включает установленные соосно внешнюю керамическую оболочку, внутреннюю оболочку, являющуюся теплозащитным экраном, и металлический стыковой шпангоут. Теплозащитный экран куполообразной формы выполнен из легкого высокопористого керамического материала и присоединен консольно к внутренней поверхности керамической оболочки, но не связан непосредственно со шпангоутом. Керамическая оболочка соединена по наружной поверхности со шпангоутом термостойким адгезивом, а между внутренней оболочкой (ТЗЭ) и керамической оболочкой выполнен гарантированный зазор. Металлический шпангоут защищен от внешнего аэродинамического воздействия дополнительной теплозащитной оболочкой, которая соединена с ним термостойким адгезивом.

Основным недостатком такой конструкции является то, что не используется возможность подключения внутренней оболочки (ТЗЭ) для восприятия внешней силовой нагрузки, воздействующей на обтекатель, с целью разгрузки хрупкой керамической оболочки и не обеспечивается совместное восприятие этой нагрузки внешней и внутренней оболочками одновременно, что не способствует повышению общей несущей способности обтекателя в целом.

Задачей настоящего изобретения является надежное обеспечение работоспособности антенного обтекателя с полуволновой однослойной стенкой керамической оболочки в условиях нестационарного высокотемпературного воздействия на ее наружную поверхность за счет использования внутренней оболочки (ТЗЭ) не только с целью исключения нагрева АУ ГСН сверх допустимого, но и для подкрепления наружной керамической оболочки при значительной силовой нагрузке (изгибающий момент) в узле соединения с соседним отсеком ракеты.

Поставленная задача решается тем, что предложен:

1. Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенный во внутренней полости оболочки соосно с ними куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, отличающийся тем, что экран выполнен из термостойкого стеклопластика с диэлектрической проницаемостью ε ' =3,0-3,5 и соединен с оболочкой термостойким адгезивом по всей поверхности прилегания к оболочке, во внутренней полости экрана установлено металлическое кольцо, соединенное с экраном термостойким адгезивом, а со шпангоутом - через экран крепежными элементами, на наружную и внутреннюю поверхности экрана нанесено теплостойкое покрытие с коэффициентом излучения ε ' ≤0,4.

2. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве термостойкого стеклопластика для теплозащитного экрана выбран стеклопластик на основе кремнийорганического, полиимидного или фенолформальдегидного связующих и кварцевых стеклотканей сатинного и объемного плетения.

3. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что крепежные элементы выполнены в виде шпилек или винтов, а резьба выполнена в шпангоуте.

4. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что теплостойкое покрытие экрана выполнено кремнийорганической или фторопластовой эмалью.

На чертеже представлено продольное сечение антенного обтекателя с теплозащитным экраном.

Антенный обтекатель включает керамическую оболочку 1, металлический стыковой шпангоут 2 и теплозащитный экран 3 в виде однослойной оболочки куполообразной формы со сферической головной радиопрозрачной частью 4, соосно соединенный термостойким адгезивом 5 с оболочкой и 6 - с металлическим кольцом 7, которое связывает экран со шпангоутом посредством крепежных элементов 8.

В зоне узла соединения обтекателя теплозащитный экран, приклеенный по всей поверхности прилегания к керамической оболочке, защищает антенное устройство от переизлучения тепла со всей внутренней поверхности керамической оболочки и шпангоута, одновременно снижая температуру внутреннего кольца и излучение с его поверхности, и воспринимает внешнюю силовую нагрузку (изгибающий момент), передаваемую оболочкой, увеличивая общий момент сопротивления сечения в месте приложения нагрузки.

Выбор термостойких адгезивов для соединения элементов конструкции обтекателя между собой обусловлен уровнем температур на стыке соединяемых деталей: при прогреве клеевого слоя в соединении до температур, превышающих 300°C, оболочка и экран могут быть соединены жесткими термостойкими клеями, например ВК-58 или ВК-15, а металлическое кольцо 7 с экраном - эластичным герметиком типа "Виксинт" У-2-28.

Применение в конструкции теплозащитного экрана в виде однослойной оболочки, изготовленной из прочного радиопрозрачного и термостойкого до температур 600-800°C стеклопластика, позволяет снизить нагрев АУ ГСН до 70-80°C на режимах длительностью до 3-3,5 минут и обеспечить совместно с керамической оболочкой радиопрозрачность обтекателя в сантиметровом диапазоне длин волн не менее 80% (коэффициент пропускания не менее 0,8), что допустимо для нормальной работы системы наведения. При этом теплозащитный экран совместно с керамической оболочкой воспринимают внешнюю нагрузку (изгибающий момент) и передают ее на металлический стыковой шпангоут, чем и обеспечиваются конструкционная прочность и работоспособность соединения обтекателя с соседним отсеком ракеты.

Достигнутым результатом применения изобретения явилось создание работоспособной конструкции антенного обтекателя с оболочкой, изготовленной из кварцевой керамики, в условиях повышенного нестационарного аэродинамического воздействия общей длительностью до 3 минут.

1. Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенный во внутренней полости оболочки соосно с ними куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, отличающийся тем, что экран выполнен из термостойкого стеклопластика с диэлектрической проницаемостью ε=3,0-3,5 и соединен с оболочкой термостойким адгезивом по всей поверхности прилегания к оболочке, во внутренней полости экрана установлено металлическое кольцо, соединенное с экраном термостойким адгезивом, а со шпангоутом - через экран крепежными элементами, на наружную и внутреннюю поверхности экрана нанесено теплостойкое покрытие с коэффициентом излучения ε≤0,4.

2. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве термостойкого стеклопластика для теплозащитного экрана выбран стеклопластик на основе кремнийорганического, полиимидного или фенолформальдегидного связующих и кварцевых стеклотканей сатинного и объемного плетения.

3. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что крепежные элементы выполнены в виде шпилек или винтов.

4. Антенный обтекатель по п.1, отличающийся тем, что теплостойкое покрытие экрана выполнено кремнийорганической или фторопластовой эмалью



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к способу изготовления термостойкого элемента корпуса сверхзвукового летательного аппарата (ЛА) и касается переднего радиопрозрачного обтекателя корпуса. При изготовлении клиновидного радиопрозрачного переднего обтекателя корпуса ЛА применяют объемную многослойную пряжу оболочки обтекателя из термостойкой нити с пропиткой термоактивным связующим, формуют оболочки на оправке и отверждают связующее, затем механически обрабатывают поверхности оболочки, стыкуемые с корпусом. При этом предварительно изготавливают части обтекателя, в том числе верхнюю и нижнюю части оболочки, соединительную дугу, с формированием передней кромки обтекателя и стыковочных полок на ее верхней и нижней поверхностях для верхней и нижней частей оболочки и элементы их механического крепления. При изготовлении соединительной дуги продольные нити слоев пряжи укладывают по радиусу изгиба передней кромки обтекателя. После изготовления производят механическую обработку стыкуемых поверхностей частей обтекателя, наносят на них высокотемпературный клей и осуществляют механическую сборку и склеивание частей обтекателя. Достигается обеспечение возможности изготовления термостойкого клиновидного переднего обтекателя ЛА с необходимой продолжительностью работы и радиотехническими характеристиками. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

,Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным антенным обтекателям. Техническим результатом является повышение коэффициента прохождения и снижение искажений, вносимых обтекателем в поле падающей волны в широкой полосе частот. Для этого широкополосный обтекатель, содержащий однослойную стенку из материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, характеризуется тем, что стенка выполнена из диамагнитного материала µ≤1, с диэлектрической проницаемостью ε = 1 μ , с диэлектрическими tg(δε)<0,0100 и магнитными tg(δµ)<0,0100 потерями, где диэлектрическая проницаемость определяется как ε=ε′·(1+i·tg(δε)), а магнитная проницаемость определяется как µ=µ′·(1+i·tg(δµ)). 5 ил.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к разработке и производству радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов. Технический результат - повышение прочности узла соединения керамической оболочки с металлическим шпангоутом при теплопрочностных нагрузках и улучшение технологии изготовления. Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом содержит керамическую оболочку и металлический шпангоут, соединенный с керамической оболочкой по сопрягаемым поверхностям слоем эластичного термостойкого адгезива. В шпангоуте выполнены равномерно расположенные по окружности отверстия, плотность распределения которых в осевом направлении для области соединения оболочки со шпангоутом пропорциональна величине распорных усилий, передаваемых от шпангоута к оболочке, при этом радиусы описанных окружностей отверстий выбираются из условия: R≥5H, где R - радиус описанной окружности, Н - толщина адгезив. 3 ил.

Способ по изобретению заключается в создании прочных тонких, механических поддерживающих структур для электромагнитного калориметра. Такими структурами являются ячеистые структуры из пропитанной эпоксидным связующим ткани из углеродного волокна. Техническим результатом, достигаемым при использовании способа по изобретению, является возможность изготовления механической структуры из углеродного волокна с высокой прочностью и точностью по толщине тонких стенок 20 мкм и плоскостности. Технический результат обеспечивается тем, что в отсутствии внешнего давления и автоклавов, для формирования нужных поверхностей и толщины стенок используются внешние формообразующие пластины и бруски сложной формы из высоколегированной стали, собранные в единую конструкцию высокопрочными винтами. Требуемые толщины и точность ячеистой структуры достигаются созданием при изготовлении формообразующих пластин и брусков гарантированных зазоров, задающих толщины стенки готового изделия с точностью 20 мкм, и качеством обработанной поверхности. Для осуществления способа по изобретению используется устройство, которое включает в себя детали формирования высокоточной внутренней и внешней геометрии тонкостенных сотовых структур, а также комплект дополнительных деталей, необходимых для сборки и перемещения устройства, и датчики системы контроля температуры оснастки в процессе изготовления ячеистых структур. Точность размеров изготавливаемых сотовых структур обеспечивается, прежде всего, за счет прецизионного позиционирования этих деталей относительно друг друга во время сборки пресс-формы, а также высокоточной обработки деталей оснастки. Для успешного создания требуемого образца в дальнейшем необходимо выполнить ряд стандартных операций, не относящихся к использованию данного устройства, а именно производится обрезка технологических и конструктивных элементов по краям альвеолы. Результатом создания устройства является возможность изготовления опорных ячеистых структур с толщиной стенки 200 мкм, точностью изготовления каждой ячейки 20 мкм и плоскостностью от 10 мкм. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей. Способ соединения керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата предполагает выполнение в металлическом шпангоуте продольных сквозных пазов. Пазы выполняются равномерно по окружности, а шпангоут соединяют с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного клея и посредством уплотнительного кольца. При этом перед соединением шпангоут со стороны, противоположной сопрягаемой поверхности, обклеивают полиэтиленовой лентой с липким слоем шириной, превышающей длину продольных пазов на 5-10 мм. Технический результат - повышение прочности и герметичности.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях защитных устройств для различных антенн. Предложенный антенный обтекатель состоит из набора слоев высокопрочного стеклопластика, выполненных в виде отдельных секторов. Слои стеклопластика изготовлены на основе стеклоткани из взаимопереплетающихся нитей основы и утка, расположенных между собой под углом 90°. Сектора слоев, выполненные в виде сферических треугольников, соединены между собой в вершинах с образованием единого целого в виде многолепесткового слоя и спрофилированы по ширине так, что на сферической поверхности кромки соседних секторов располагаются вплотную друг к другу. Каждый последующий слой развернут относительно предыдущего так, что угол между центрально расположенными нитями основы предыдущего слоя и уточными нитями последующего слоя находится в пределах от 10° до 12°. Полюсная и торцевая зоны усилены дополнительными слоями, чередующимися с многолепестковыми слоями, по внутренней поверхности сегмента. Данное изобретение позволяет расширить область применения антенных обтекателей с упрощением технологического процесса изготовления и повышением прочности и надежности. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ. Полимерная радиопрозрачная композиция включает эпоксидный олигомер, модификатор-полиэфир, пигменты и органический растворитель. Композиция дополнительно содержит наполнитель - стеклянные микросферы и отвердитель - смесь полиэтиленполиамина и 50% раствора гексаметилендиамина или 2-метилпентаметилендиамина в изопропиловом спирте (при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидный олигомер 19-29; модификатор 20,7-31; пигменты 11,5-18,3; наполнитель 3-10; отвердитель 1-5; органический растворитель 21-35. В качестве пигментов композиция содержит смесь диоксида титана с оксидом хрома, или с цинковыми белилами, или с оксидом хрома. В качестве полиэфира полимерная композиция содержит полиэфир, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля и глицерина с себациновой кислотой. В качестве органического растворителя могут быть использованы этилгликольацетат, бутилацетат, ксилол, метилэтилкетон или их смесь в соотношении 4:4:1:1. Техническим результатом настоящего изобретения является понижение водопоглощения и повышение грибостойкости при сохранении адгезионных свойств полимерной композиции.3 з.п. ф-лы, 2 табл,1 пр.
Наверх