CN102263317A - 飞机垂尾前缘并馈裂隙天线 - Google Patents

Abstract

一种飞机并馈裂隙天线，其特征在于，所述裂隙天线是直接开设在飞机垂尾前缘的狭槽，所述天线的馈电点设置在所述狭槽中位于飞机垂尾根部的位置，所述狭槽中填充有玻璃钢。本发明的天线可以形成垂直极化占优势的天线辐射场，更符合通信系统工作要求，并且其无需再额外设置避雷器和静电放电器，有利于提高可靠性、可维护性和飞机整机重量控制。

Description

飞机垂尾前缘并馈裂隙天线

技术领域

本发明涉及飞机高频通信领域，特别地，涉及一种飞机垂尾前缘并馈裂隙天线。

背景技术

机载天线在许多方面不同于其它场合应用的天线，它必须能经受得住静态和动态机械力的作用，而且在许多情况下，飞机的尺寸和形状对天线的主要性能有很大的影响。例如，飞机金属机体的每一部分都是反射体，它最明显而直接的影响就是改变天线的方向性图。另一个方面，金属机体在受激励后又是辐射体，流过金属蒙皮的电流参与辐射，它随频率而变化的电流分布，既显著影响天线方向图，也或多或少影响天线阻抗。

早期的高频机载天线——钢索天线，有着难以克服的先天性缺陷。钢索天线往往架设在垂尾和机身前段间，有较大的跨度。飞行过程中，在气流和发动机振动的影响下，极易产生抖动，使得它与地(即金属机体)间的电容不时改变，因而天线的参数不时改变，影响到天线与系统间的阻抗匹配。再者，高空飞行时，机外气温很低，若遇潮湿气流，钢索天线常会结冰，既降低天线性能，又有断裂的危险。如果一旦发生钢索断裂，则有可能发生钢索击打飞机蒙皮或者飞机操纵面、甚至卷入发动机等不安全问题。此外，钢索的任一点都是可能的雷击点，存在雷电冲击的潜在危险。因此，钢索天线对大、中型飞机(尤其是高空、高速飞机)不适用。有些飞机(例如波音737)即使早期采用钢索天线，在新型天线出现之后，也将其淘汰而改用新型天线。

继钢索天线之后，相继出现了探针(Probe)天线和帽形(Cap)天线等机载高频天线型式，用以取代钢索天线，都得到了广泛的应用。例如：Boeing-707在垂尾端部向前装一根探针天线，Boeing-747在两个机翼端部向后装二根探针天线；在Convill880、Convill990、B-52等飞机和我国的Y-10飞机上用的是尾帽(垂尾端部)天线，MD-80、MD-82和MD-90等机种用的是尾锥天线。

探针天线、帽形天线(例如尾锥天线)的基本构成方式都是金属端部构件借助一定宽度的非金属构件与飞机金属机体的其余部分相互绝缘开来而构成。馈线接在玻璃钢绝缘部分两侧即飞机金属机体被玻璃钢相互分隔开的两部分。然而，探针天线会在飞机外上形成一个非常明显的突处物，形状类似避雷针，这样对于闪电防护是比较大的挑战，闪电防护设计难度很大，而帽型天线存在加工难度比较大，成本较高的缺点，另外，尾帽天线的馈电方式为高电压馈电，防止电压击穿的难度比较大。

在现有的飞机中多采用尾锥天线。尾锥天线是在玻璃钢结构的尾锥上取用部分区域，表面喷涂金属铝作为天线的一臂，被介质分隔开的飞机机体的其它金属部分成为天线的另一臂。所述尾锥天线是在尾锥和去除尾锥后的机身尾段之间馈电的，尾锥和机身是天线的主体部分，而垂尾前缘裂缝天线是在裂缝两长边间馈电的。因此，尾锥天线辐射场中水平极化占优势。然而，对于飞机通信系统工作，其更适合垂直极化占优势的辐射场。

另外，高频段电磁波的传播方式主要是电离层反射，所以向上辐射不受遮挡、屏蔽为宜。然而，锥帽天线的上方有平尾，对电流密度最大、辐射最强的尾锥部分会产生遮挡、屏蔽等不良影响，虽然平尾本身也有一定的辐射作用，但因该部位电流密度小，所以辐射也弱，而且平尾还可能在尾段辐射场作用下产生二次辐射，导致在合成辐射场中出现有相位差的辐射场成分，使天线方向图产生凹陷。

另外，尾锥天线的短臂(尾锥部分)与飞机金属机体的其它部分在电气上是相互隔离的，又处于易遭受闪电电流冲击的部位，所以必须加装避雷器以保护它所属的无线电系统。首先，这会增加生产成本、营运成本，其次，避雷器引入大容量电容器(避雷器内除了高压放电隙以外往往还有一个大容量的旁路电容)会影响天线与无线电设备间阻抗匹配的缺陷。

并且，尾锥天线因其所在部位(尤其是尾锥端部处)的曲率大，容易因积聚静电荷而发生静电放电，对无线电系统产生静电放电干扰。所以需要在锥帽天线上装配静电放电器以抑制、降低之。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在飞机上设置高频通信天线的方法，其能克服上述现有高频通信天线所存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种在飞机上设置高频通信天线的方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)在飞机垂尾前缘开设狭槽；

2)在所述狭槽中位于飞机垂尾根部的位置处设置馈电点；

3)用玻璃钢材料填充整个所述狭槽。

所述狭槽的形状可以是任何形状，例如L形、矩形等等，由于在垂尾前缘的结构上，L型所能获得的槽周长最长，天线辐射性能最好，所以优选使用L形狭槽。特别地，本发明的狭槽形状也可以是矩形，此时，所述狭槽一端设置在所述垂尾的根部，并相对于垂尾的水平方向倾斜。

此外，考虑到飞机垂尾前缘的面积有限，并且太大的缝宽会使得飞机结构强度下降，所以，优选地，所述狭槽的缝宽小于所述狭槽的长度。

特别地，所述金属箔片是铜箔片或者是铝箔片。

本发明的另一个目的在于提供一种飞机并馈裂隙天线，其能克服上述其能克服上述现有高频通信天线，特别是尾锥天线所存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种飞机并馈裂隙天线，其特征在于，所述裂隙天线是直接开设在飞机垂尾前缘的狭槽，所述天线的馈电点设置在所述狭槽中位于飞机垂尾根部的位置，所述狭槽中填充有玻璃钢。

所述狭槽的形状可以是任何形状，优选为L形和矩形。在所述狭槽形状为矩形时，优选地，所述狭槽一端设置在所述垂尾的根部，并相对于垂尾的水平方向倾斜。特别地，所述狭槽的缝宽小于所述狭槽的长度。

在本发明中，由于狭槽本身即已构成天线，作为载体的垂尾比飞机机体的任何其它部分对裂缝天线性能有最直接最重要的作用和影响，可以形成垂直极化占优势的天线辐射场，更符合通信系统工作要求。

此外，本发明的天线与飞机所有金属部分处于直流等电位，天线本身为闪电电流提供了足够的低阻抗通路，因此，不需要加避雷器。这既降低了生产成本、营运成本，提高了经济性，又避免了避雷器引入大容量电容器而影响天线与无线电设备间阻抗匹配的缺陷。而且，整个系统少了一个部件，也有利于提高可靠性、可维护性、飞机整机重量控制。

此外，将天线开设在垂尾前缘使得本发明天线所处部位曲率小，不易积聚静电荷，故毋须装静电放电器。

说明书附图

图1是本发明的天线装配在飞机上的示意图；

图2是本发明天线一个实施例的主视图。

具体实施方式

在本发明的一个实施例中，首先在飞机垂尾3前缘开设狭槽1，之后在所述狭槽1中位于飞机垂尾3根部的位置处设置馈电点2，待馈电点设置完毕后，用玻璃钢材料填充整个所述狭槽1。

如图1和图2所示，在本发明的裂隙天线是直接开设在飞机垂尾3前缘的狭槽1，所述天线的馈电点2设置在所述狭槽1中位于飞机垂尾3根部的位置，所述狭槽1中填充有玻璃钢。

如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，所述狭槽1的形状可以是L形，因为在垂尾前缘的结构上，L型所能获得的槽周长最长，天线辐射性能最好。如图2所示，所述L形的缝宽远小于其长度，这样的设置可以在保证飞机通信性能的情况下保证飞机的结构强度。

图2中的箭头方向表示了飞机上的电流流向，可以看到，所述电流从馈电点2中流入，经过所述狭槽1和飞机垂尾3再流回到所述馈电点2，以形成环路。由此可见，所述裂隙天线的特性与环天线的特性非常接近。

在本发明的另一个实施例中，所述狭槽1也可以是矩形，该矩形狭槽一端设置在所述垂尾3的根部，并与垂尾的水平方向呈一定角度的夹角，所述馈电点设置在所述狭槽中飞机垂尾3根部的位置处。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (10)

1.一种在飞机上设置高频通信天线的方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)在飞机垂尾前缘开设狭槽；

2)在所述狭槽中位于飞机垂尾根部的位置处设置馈电点；

3)用玻璃钢材料填充整个所述狭槽。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述狭槽为L形。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述狭槽为矩形。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述狭槽一端设置在所述垂尾的根部，并相对于垂尾的水平方向倾斜

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述狭槽的缝宽小于所述狭槽的长度。

6.一种飞机并馈裂隙天线，其特征在于，所述裂隙天线是直接开设在飞机垂尾前缘的狭槽，所述天线的馈电点设置在所述狭槽中位于飞机垂尾根部的位置，所述狭槽中填充有玻璃钢。

7.如权利要求6所述的天线，其特征在于，所述狭槽为L形。

8.如权利要求6所述的天线，其特征在于，所述狭槽为矩形。

9.如权利要求8所述的天线，其特征在于，所述狭槽一端设置在所述垂尾的根部，并相对于垂尾的水平方倾斜。

10.如权利要求6-9中任一项所述的天线，其特征在于，所述狭槽的缝宽小于所述狭槽的长度。

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