CN109842084A - 用于飞行器天线罩的雷电分流器系统 - Google Patents
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Abstract
一种旨在装备飞行器的天线罩(101)的雷电分流器系统包括分段带(200)，其旨在通过对空气的电离来将雷电传送到与飞行器的结构的接合点。分段带(200)旨在被安装在天线罩(101)的内壁(303)侧上。雷电分流器系统包括旨在被安装在天线罩(101)的通孔中的至少一个金属块(305)，以便与天线罩(101)的外壁(302)齐平，外壁与内壁(303)相对且在飞行器移动时旨在经受气流(300)。分段带和金属块或块的布置使得当雷电击中天线罩(101)的外壁(302)侧上的一个所述金属块时，雷电被传送到天线罩(101)的内壁(303)侧上的所述分段带(200)。因此，雷电分流器系统是有效的，不会损害天线罩对射频波的透明度，并且不会干扰由天线罩(101)保护的天线系统的辐射图。
Description
技术领域
本发明涉及用于飞行器天线罩的雷电分流器系统、配备此类雷电分流器系统的飞行器天线罩以及配备至少一个此类天线罩的飞行器。
现有技术
飞行器的雷电分流器系统通常包括安装在飞行器的天线罩的外壁上并电链接到与飞行器的机身的接合点的连续金属带。然而，如此安装在所考虑的天线罩上的此类连续金属带的存在的确生成气动扰动(层流-湍流转变)，这增加了气动阻力并且因此增加了飞行器的燃油消耗。此类雷电分流器系统的另一影响是对天线罩所保护的一个或多个天线系统的辐射图的干扰以及对于射频波的透明度降低。为了改进空气动力学，在专利文献FR2924686 B1和FR 2999535 B1中已提出了将这些连续金属带安装在天线罩的内壁。然而，与对天线罩所保护的一个或多个天线系统的辐射图的干扰和对于射频波的透明度降低相关的难度的确保持存在。
为了限制对天线罩所保护的一个或多个天线系统的辐射图的干扰，已经出现了分段带式雷电分流器系统(或即“分段分流器带”)。它们的原理是在周围电场变得很大时(存在风暴云时，情形如此)通过使各分段之间的空气电离来引导雷电的路径。给定分段的大小(通常从1到3mm)相对于雷达天线系统(通常具有9GHz频率或32mm波长)的波长和通信天线系统(通常具有300MHz频率或1m波长)的波长而言很小，这些分段带对这些天线系统的辐射图和天线罩对于射频波而言的透明度几乎没有影响。
然而，这些分段带式雷电分流器系统对水和冰敏感，因为在这些条件下，空气的电离变得很难。因而，水(在风暴条件下很常见)或冰的存在，分段带式雷电分流器系统失去有效性。
提供如下雷电分流器系统解决方案是合乎需要的：该雷电分流器系统使得可能限制对天线罩所保护的一个或多个天线系统的干扰和气动阻力这两者，并且因此限制飞行器的燃油消耗以及对水或冰的敏感度。
发明内容
本发明的一个目标是提出一种雷电分流器系统，其旨在装备飞行器的天线罩并且包括分段带或一系列分段带，分段带或一系列分段带旨在用于通过对在所述分段带上的均匀间隔的各分段之间的空气进行电离来将雷电传送到与飞机的结构的接合点。雷电分流器系统使得分段带被安装在所述天线罩的内壁侧；雷电分流器系统还包括至少一个金属块，该金属块旨在被安装在所述天线罩的通孔中以便与天线罩的外壁(302)齐平，外壁与所述内壁相对并且旨在在飞行器移动时经受气流。此外，分段带和一个或多个金属块的布置使得当雷电击中天线罩的外壁侧上的一个所述金属块时，雷电被传送到天线罩的内壁侧上的所述分段带。
因此，由天线罩保护的一个或多个天线系统由于使用分段带而不会受到适度构造的雷电分流器系统的干扰，并且由于每个金属块与天线罩的外壁的齐平布置，气动阻力被减小，飞机的燃料消耗也同样减小。使用分段带使得可能不损害天线罩对射频波的透明度。最后，分段带定位在天线罩的内壁侧上保护它们免受恶劣天气的影响，尤其是免受雨和冰的影响。分段带因而更有效，并且促进可发生在天线罩的外壁上的喷涂和/或打磨操作。
根据特定实施例，分段带旨在被胶合在天线罩的内壁上。
根据一特定实施例，每一金属块具有锥形外形且旨在被安装成使得这一锥形外形的较宽基底与天线罩的外壁齐平。
根据一特定实施例，雷电分流器系统还包括旨在被放置在内壁侧上且旨在将分段带连接到所述接合点的连续金属带或一系列连续金属带。
根据一特定实施例，连续金属带或一系列连续金属带旨在凭借至少一个所述金属块被保持在内壁侧上。
根据一特定实施例，所述分段带形成一系列分段带的一部分，所述金属块插入在所述一系列分段带之间。
本发明的另一目标是提出一种旨在装备飞行器的天线罩，所述天线罩包括旨在在飞行器移动时经受气流的外壁和与所述外壁相对的内壁，并且包括以上表示的实施例中的任一者中的至少一个雷电分流器系统。
本发明的另一目标是提出一种包括至少一个天线系统和以上表示的至少一个天线罩的飞行器，每一天线罩保护至少一个所述天线系统。
根据一特定实施例，飞行器使得天线系统被放置在距最近金属块达一空中距离处，该空中距离大于一个或多个分段带的各分段之间的总空中距离。
附图说明
在阅读至少一个示例性实施例的以下描述之后，上文提及的本发明的特征以及其他特征将变得更明显，所述描述是相关于附图给出的，附图中：
图1在侧视图中示意性地解说了可在其中实现本发明的飞行器；
图2在平面图中示意性地解说了在飞行器的雷电分流器系统中使用的分段带；
图3示意性地解说了分段带在飞行器的天线罩面板上的组装的简化截面图；
图4在透视图中示意性地解说了在其上产生图3的组装件的天线罩面板的外壁上的气流；
图5在简化截面图中示意性地解说了组合内部分段带和内部连续金属带的雷电分流器系统布置。
具体实施方式
图1在侧视图中示意性地解说了可在其中实现本发明的飞行器100。飞行器100包括一个或多个天线罩101。出于纯粹解说的目的，下文将考虑飞行器100包括单个天线罩101，诸如旨在向天线系统102(诸如雷达天线和/或通信天线)提供对恶劣天气的保护的机头天线罩。天线罩101配备有雷电分流器系统，如下文描述的。
图2在平面图中示意性地解说了在下文描述的雷电分流器系统中使用的分段带200。分段带200包括均匀间隔开并且在一片或一条介电材料203上的一组金属垫204(或一般而言，一组金属段)。根据下文相关于图3详细描述的布置，图2中表示的分段带200旨在被胶合到天线罩面板上。
图3示意性地解说了分段带200在天线罩面板101上的组装的简化截面图(省略了阴影)。天线罩面板101包括例如由蜂窝材料或泡沫制成的核301，其第一面由第一皮肤302覆盖以形成天线罩101的外壁且与第一面相对的第二面由第二皮肤303覆盖以形成天线罩101的内壁。第一皮肤302和第二皮肤303由介电材料制成，例如复合材料。作为解说，第一皮肤302和第二皮肤303由玻璃复合物、或硅复合物、硅碳复合物、石英复合物、玄武岩复合物、芳纶纤维或混合复合物制成。
分段带200被装载在天线罩101的面板上，以被安装在天线罩101内部。这因而被称为内部分段带。
一个或多个金属块305使得承受雷电并将其传送到天线罩101内部的分段带200或一系列分段带200成为可能。每一金属块305例如由铜、或不锈钢或铝或钛制成。
在图3中作为解说表示了单个金属块305。每一金属块305充当雷电保护元件。每一金属块305被安装在贯穿天线罩101的面板的孔中，以能够将来自天线罩101外部的雷电传送到分段带200或一系列分段带200所在的天线罩101的内部。每一金属块305被安装以与天线罩101的外壁齐平，换言之，所述金属块305的基底在与天线罩101的外壁的表面(在飞行器100移动时其旨在经受气流(由箭头300表示))相同的水平处。
在一特定实施例中，每一金属块305具有锥形外形，使得这一锥形外形的较宽基底与天线罩101的外壁齐平。在这一情形中，每一金属块305被安装以使得锥形外形压靠在天线罩101的外壁上产生的斜面。所述金属块305随后被使用螺母来保持就位，可能补充有垫圈以及在位于所述金属块305的锥形外形的较窄基底的延伸部中的圆柱体上形成的带螺纹杆。
其他金属块305形状和组装是可能的。例如，每一金属块305可被安装穿过天线罩面板101并使用胶来保持就位。例如，每一金属块305具有圆柱形状。
每一金属块305被装载以使得所述金属块305的金属端在天线罩101的内壁上突出，以能够将雷电传送到分段带200或一系列分段带200。分段带200或一系列分段带200的安装以如下方式完成：使最后的分段尽可能接近每一金属块305，通常在与分段带200上的各分段之间存在的距离相似的距离处。优选地，将每一金属块305与一个或多个相邻分段隔开的距离等于分段之间存在的距离。
每一金属块305优选地是单件。
因为分段带200随后被定位在天线罩101内部，所以所述分段带200不经受气候因素，诸如雨、冰或尘。所述分段带200随后被保护免于污垢、磨损以及腐蚀。所述分段带200的有效性因而是最优的并得到保证。此外，因为所述分段带200在天线罩101内部，所以通过避免在天线罩101的喷涂和/或打磨操作期间使用盖板来保护所述分段带200，促进了所述喷涂和/或打磨操作。
分段带200优选地被胶合到天线罩101的内壁上。其他组装是可能的以将分段带200放置在天线罩101的内壁上，假定在雷电击中天线罩101的外壁侧上的所述金属块305时，雷电经由所述金属块305被传送到分段带200的各分段(例如，垫)。例如，所述金属块305可被用作固定装置。根据示例性实施例，分段带200的两端中的每一者包括介电材料中的空洞，从而允许一个所述金属块305穿过。分段带200的组装随后借助于上述螺母和带螺纹杆来完成。带螺纹杆随后穿过分段带200的对应空洞内部，并且螺母通过拧紧来使得可能将分段带200在天线罩101的内壁侧上保持就位。
金属块305和分段带200形成的组装件因而允许通过对空气的电离来使雷电放电(由箭头306表示)，如同分段带200被放置在天线罩101的外壁上一样。雷电被放电至其上装载天线罩101的飞行器100的结构。为了这样做，分段带200或一系列此类分段带200可能经由连续金属带500或一系列此类连续金属带500被连接到飞行器100的该结构，如在下文相关于图5描述的。
每一金属块305与天线罩101的面板的紧固可使用树脂304或绝缘间隔件或绝缘插件来加固。
由于每一金属块305与天线罩101的外壁的齐平布置，气流(由箭头300表示)沿基本上平滑的壁发生并且因此基本上保持层流式，如图4中的透视图中表示的。因而，气动阻力被降低，飞行器100的燃油消耗也一样被降低。
图5在简化截面图中示意性地解说了在本发明的特定实施例中的组合内部分段带和内部连续金属带的闪电分流器系统装置。
产生了具有如以上相关于图3描述的安装在天线罩101上的一系列金属块305的布置。金属块305通过分段带200或一系列分段带200被链接在天线罩101的内壁。在一系列分段带200被放置就位时，所述金属块305被插入在上述一系列分段带200之间。
这一分段带200或这一系列分段带200到飞行器100的结构上的接合点(图5中未表示)的连接通过将最接近所述接合点的分段放置在与每一分段带200的各分段之间存在的距离相似的距离处来产生。优选地，将接合点和这一最接近分段分隔开的距离等于各分段之间存在的距离。
这一分段带200或这一系列分段带200到飞行器100的结构上的接合点(图5中未表示)的连接通过使用连续金属带500或一系列连续金属带500来产生，以确保接地。一个或多个金属块305可被用来在天线罩101的内壁上组装连续金属带500或一系列连续金属带500。连续金属带500与金属块305之间的组装的示例在专利文献FR 2999535 B1中公开。更具体而言，固定块(诸如金属块305)被插入天线罩101的面板中产生的穿孔，并且与连续金属带500电接触，使得连续金属带500相对于固定块的中心轴(即，与天线罩101的面板中的孔的钻轴相一致的轴)偏离地装载。“相对于固定块的中心轴偏离地装载”尤其应被理解成意指每一连续金属带500的纵轴不内切在至少两个固定块的中心轴所限定的平面中。具体而言，每一连续金属带500的纵轴和固定块的中心轴不相交。可以使用用于装载连续金属带500的中间元件。每一中间元件可包括用于将其固定到固定块的主体成型部，以及通过从主体成型部横向突出用于连续金属带500的固定的夹具成型部。每一中间元件可包括相对于彼此重叠的两个中间部(或即中间法兰)。每一中间部可包括第一分支，该第一分支设置有孔，特别是基本上为圆形的孔，以用于固定块穿过，因此前两个分支限定了中间元件的主体成型部。每一中间部还可以包括第二分支，该第二分支包括凹口，特别是基本上半圆柱形的凹口，两个第二分支限定中间元件的夹具成型部。因此，两个凹口限定了贯通通道，特别是圆柱形的贯通通道，用于将所述连续金属带500“夹在”两个凹口之间。
这一布置对于确保天线系统102和最靠近所述天线系统102的金属块305之间的空中距离大于分段带200和/或一系列分段带200的各分段(例如垫)之间的总空中距离尤其有利，这避免在所述金属块305和天线系统102之间形成电弧。
如图5所示，上述布置可以在天线罩101上复制若干次，基本上均匀地分布在天线罩101的中心轴周围，使得分段带200朝向所述中心轴延伸连续金属带500，天线系统102基本上位于中心轴上。
借助于基于分段带200的这一布置，天线系统102的辐射图不会受到雷电分流器系统的干扰，该雷电分流器系统本身以与天线系统102相同的方式被天线罩101保护免受恶劣天气的影响，并且天线罩101对射频波的透明度不会受损。
Claims (6)
1.一种飞行器(100)包括至少一个天线系统(102)和至少一个天线罩(101)，每一天线罩(101)保护至少一个所述天线系统(102)，每一天线罩(101)包括当所述飞行器(100)移动时旨在经受气流(300)的外壁(302)和与所述外壁(302)相对的内壁(303)，至少一个天线罩包括包含分段带(200)的雷电分流器系统，所述分段带(200)旨在通过将所述分段带上的均匀间隔的各分段之间的空气电离来将雷电传送到与所述飞行器(100)的结构的接合点，其特征在于：
-所述分段带(200)被安装在所述天线罩(101)的内壁(303)侧上；
-所述雷电分流器系统还包括被安装在所述天线罩(101)的通孔中以便与所述天线罩的外壁(302)齐平的至少一个金属块(305)，
其中对所述分段带(200)和一个或多个所述金属块(305)的布置使得当雷电击中所述天线罩(101)的外壁(302)侧上的一个所述金属块(305)时，雷电被传送到所述天线罩(101)的内壁(303)侧上的所述分段带(200)，
并且其中由所述天线罩(101)保护的天线系统(102)被放置在距最近的金属块的一空中距离处，所述空中距离大于所述分段带(200)的各分段(204)之间的总空中距离。
2.根据权利要求1所述的飞行器(100)，其特征在于，所述分段带旨在被胶合到所述天线罩(101)的内壁(303)上。
3.根据权利要求1或2所述的飞行器(100)，其特征在于，每个金属块(305)具有锥形外形并且旨在被安装成使得这一锥形外形的较宽基底与所述天线罩(101)的外壁(302)齐平。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行器(100)，其特征在于，还包括被放置在所述天线罩(101)的内壁(303)侧并将所述分段带(200)连接到所述接合点的连续金属带(500)或一系列连续金属带(500)。
5.根据权利要求4所述的飞行器(100)，其特征在于，所述连续金属带(500)或所述一系列连续金属带(500)凭借至少一个所述金属块(305)被保持在所述天线罩(101)的内壁(303)侧上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的飞行器(100)，其特征在于，所述分段带(200)形成一系列分段带的一部分，其中所述金属块(305)被插入在所述一系列分段带之间。
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