BESCHREIBUNG
Moderne Rotorblätter für Drehflügel-Luftfahrzeuge/ Hubschrauber bestehen zu einem erheblichen Teil aus nichtmetallischen Werkstoffen. Den typischen Aufbau eines solchen Rotorblattes zeigt Fig. 1.
Typische Metallteile in einem Kunststoffrotorblatt sind - die Erosionsschutz-Vorderkantenschale - die Elemente der Enteisungsanlage - das Ausgleichsgewicht.
Das Letztere ist ein langgestrecktes gerades Metallgebilde, es wirkt gegenüber auftreffenden elektromagnetischen Wellen und Impulsen als passiver Rückstrahler (Backscatterer), der durch seine geometrischen Daten bestimmte Resonanzerscheinungen und eine bestimmte Strahlungscharakteristik besitzt, wodurch Entdeckung sowie das Orten und non-kooperative Identifizieren eines Drehflügel-Luftfahrzeuges möglich werden. Diesbezügliche Verfahren sind bekannt, siehe z.B. Referenzen 1.-3.
Um den vorbeschriebenen Effekt zu verringern, müssen Metallteile am Rotorblatt vermieden werden. Das Ausgleichsgewicht ist aber unumgänglich notwendig; es besteht bei den bisherigen Ausführungen aus einem Metall hoher Dichte, ist üblicher Weise im Inneren des Blattes nahe der Blattvorderkante und parallel zu dieser angebracht und als durchgehender metallischer Leiter, z.B. in Form einer Bleischnur, ausgebildet.
Um den Rückstrahleffekt der von dem Ausgleichsgewicht in Verbindung mit dem Rotorblatt dargestellten Antenne vor allem im Bereich dieser (durch die Blattlänge bestimmten) Wellenlängen zu verändern, wird das Ausgleichsgewicht erfindungsgemäss in elektrischer Hinsicht in viele kleine, voneinander isolierte Segmente unterteilt.
Die Segmente erhalten in zweckmässiger Weise eine nichtglatte Oberfläche geringer Güte, wodurch unter Ausnutzung des bei hohen Frequenzen ausgeprägten Skin-Effektes die Rückstrahlung im Bereich hoher Radar-Frequenzen verringert wird. Der Zusammenhang zwischen Oberflächengüte und elektrischen Verlusten ist in der Hochfrequenztechnik z.B. bei Antennen oder Hohlleitern wohlbekannt. Durch die vorbeschriebene Segmentierung wird die Resonanz zu kleineren Wellenlängen hin verschoben.
Rückstrahlvermindernde Stoffe, bekannt als Hochfrequenz-Absorber oder Radarstrahlen absorbierendes Material, RAM sind bei grossen Wellenlängen weniger, bei kleinen Wellenlängen besser wirksam. Wenn die Segmente von Hochfrequenz absorbierendem Stoff umgeben sind, müssen auftreffende hochfrequente elektromagnetische Wellen und Impulse diese Absorptionsschicht zweimal durchlaufen und werden dabei gedämpft, d.h. elektromagnetische Energie wird in Wärme umgesetzt.
Die einzelnen Segmente können erfindungsgemäss an ihrer Oberfläche elektrisch wirksame Bauelemente wie Induktivitäten, Kapazitäten etc. und Kombinationen aus solchen Elementen aufweisen, die durch bekannte Verfahren wie bei gedruckten Schaltungen, Dickschichtschaltungen etc. realisiert werden.
Wenn die vorgenannten einzelnen Segmente oder eine Anzahl von Segmenten mittels elektrischer Schaltelemente miteinander verbunden sind oder sich verbinden lassen, so kann erfindungsgemäss der Effekt als Linearantennen-Rückstrahler (oder, bei geeigneter luftfahrzeugseitiger Ankopplung der Effekt als Strahler) steuerbar verändert und ausgenutzt werden. Auf diese Weise lässt sich eine Beeinflussung der Resonanzfrequenz des Kunststoffrotorblattes erzielen.
Dies ist beispielsweise für Zwecke der Kommunikation oder IFF-Verfahren (Interrogation Friend-Foe) nutzbar.
Referenzen
1. Verfahren und Einrichtung zum Entdecken, Identifizieren und Orten eines Luftfahrzeuges mit einem oder mehreren Rotoren
Anmeldung BgE Bern vom 29. Juli 1986
2. ... Helikopterentdeckung und Identifizierung
Ztschr. ASMZ Nr. 10, Okt. 1986 Bern
3. Electronic Support Measures: Aircraft Detection and Identification uses passive Electronic Support Measures
Ztschr. MSN & Communications Technology Vol. 16 No. 11, Okt. 1986
DESCRIPTION
Modern rotor blades for rotary wing aircraft / helicopters consist to a large extent of non-metallic materials. The typical structure of such a rotor blade is shown in FIG. 1.
Typical metal parts in a plastic rotor blade are - the anti-erosion front edge shell - the elements of the de-icing system - the balance weight.
The latter is an elongated, straight metal structure, it acts against impinging electromagnetic waves and impulses as a passive reflector (backscatterer), which, due to its geometric data, has certain resonance phenomena and a certain radiation characteristic, which enables discovery, location and non-cooperative identification of a rotary wing aircraft become possible. Related procedures are known, see e.g. References 1.-3.
In order to reduce the effect described above, metal parts on the rotor blade must be avoided. The balance weight is absolutely necessary; in the previous versions, it consists of a high-density metal, is usually mounted inside the sheet near the front edge of the sheet and parallel to it, and is used as a continuous metallic conductor, e.g. in the form of a lead cord.
In order to change the retroreflective effect of the antenna represented by the balancing weight in connection with the rotor blade, especially in the region of these wavelengths (determined by the blade length), the balancing weight is subdivided according to the invention into many small, isolated segments.
The segments are expediently given a non-smooth, low-quality surface, as a result of which, using the skin effect which is pronounced at high frequencies, the reflection in the region of high radar frequencies is reduced. The relationship between surface quality and electrical losses in high-frequency technology is e.g. well known in antennas or waveguides. The segmentation described above shifts the resonance towards smaller wavelengths.
Retroreflective substances, known as high-frequency absorbers or radar-absorbing material, RAM are less effective at long wavelengths and better at small wavelengths. If the segments are surrounded by high-frequency absorbing material, high-frequency electromagnetic waves and impulses that pass must pass through this absorption layer twice and are thereby damped, i.e. electromagnetic energy is converted into heat.
According to the invention, the individual segments can have, on their surface, electrically active components such as inductors, capacitors, etc. and combinations of such elements, which are realized by known methods such as in printed circuits, thick-film circuits, etc.
If the aforementioned individual segments or a number of segments are connected to one another or can be connected by means of electrical switching elements, the effect according to the invention can be changed and exploited in a controllable manner as a linear antenna retro-reflector (or, with a suitable coupling on the aircraft side, as an emitter). In this way, the resonance frequency of the plastic rotor blade can be influenced.
This can be used, for example, for communication purposes or IFF (Interrogation Friend-Foe) procedures.
credentials
1. Method and device for discovering, identifying and locating an aircraft with one or more rotors
Registration BgE Bern of July 29, 1986
2. ... helicopter discovery and identification
Zschr.ASMZ No. 10, October 1986 Bern
3. Electronic Support Measures: Aircraft Detection and Identification uses passive Electronic Support Measures
Zschr. MSN & Communications Technology Vol. 16 No. 11, Oct. 1986