CN110212297A - 机载防雷天线罩 - Google Patents

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何林涛
王义富
张克非
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Abstract

本发明一种机载防雷天线罩，旨在提出一种透波率高，轻质高强，外观一致性好，能够分流雷电感应电荷的防雷天线罩。本发明通过下述技术方案予以实现：把罩壁做成流线型的天线罩壳体，固联在天线罩壳体内侧边缘上的金属搭接片。天线罩壳体按功能分为围绕周边对外安装区的中间透波区，中间透波区为多层复合材料介质夹层结构，且夹层结构内设置有一层或者多层金属图案层，其余为非金属纤维层，金属图案层在透波区为阵列特征的频率选择图案；金属图案层在对外安装区为连续金属图案；周边对外安装区各铺层之间渗入金属粉末将周边对外安装区转换为导电材料；天线罩壳体2的周边对外安装区4内表面采用导电胶粘接金属搭接片，实现电导通。

Description

机载防雷天线罩
技术领域
本发明涉及一种用于防雷天线罩，具体涉及一种机载防雷天线罩。
背景技术
天线罩radome是保护天线系统免受外部环境影响的结构件。它在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，机械性能上能经受外部恶劣环境的作用，如暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等的侵袭天线罩一般由非金属材料构成，多数天线罩是由空心的单层或多层的介质壳构成。天线罩主要有航空天线罩、地面天线罩、充气天线罩、壳体结构天线罩及空间骨架天线罩五种结构。从使用上分为航空型和地面(含舰载)型两大类。
飞机在飞行过程中航空机载天线罩遭遇雷击的概率很高，雷电会对飞机的安全构成严重的威胁。由于不能快速将巨大的雷电能量导走，天线罩在遭到雷击时比其他金属结构件更容易破坏。雷电的破坏作用主要是雷电流引起的，雷电流是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流。常规的天线罩雷电防护是在天线罩外表面放置金属分流条；天线罩周边内表面放置金属搭接片与飞机金属结构件电搭接；天线罩打孔安装金属螺钉或者铆钉，将金属分流条和金属搭接片上下电导通；为了解决位于不同雷电附着区的天线罩雷电防护问题，现有技术利用经验公式和路径比较两种方法设计分流条。当天线罩遭受雷击时，雷电流从金属分流条传导到飞机金属结构件上。该方法虽然结构简单，防护效果好，但由于防雷条直接位于天线表面透波区，会遮挡反射天线发出去的电磁波，对天线电性能(方向图、增益、副瓣等)影响较大。
发明内容
本发明针对常规天线罩雷电防护对天线性能影响较大的问题，提出一种透波率高，轻质高强，外观一致性好，能够分流雷电感应电荷的机载防雷天线罩。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机载防雷天线罩，包括：把罩壁做成流线型的天线罩壳体2，固联在天线罩壳体2内侧边缘上的金属搭接片1，其特征在于：天线罩壳体2按功能分为围绕周边对外安装区4的中间透波区3，中间透波区3为多层复合材料介质夹层结构，且夹层结构内设置有一层或者多层金属图案层5，其余为非金属纤维层6，金属图案层5在透波区为阵列特征的频率选择图案7；金属图案层5在对外安装区4为连续金属图案8；周边对外安装区4各铺层之间渗入金属粉末9将周边对外安装区4转换为导电材料；天线罩壳体2的周边对外安装区4内表面采用导电胶粘接金属搭接片1，实现电导通。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
轻质高强，耐腐蚀性好。本发明将天线罩壳体2按功能分为围绕周边对外安装区4的中间透波区3，中间透波区3为多层复合材料介质夹层结构，且夹层结构内设置有一层或者多层金属图案层5，其余为非金属纤维层6，夹层结构互相兼顾，发挥一定的支撑作用，提高天线罩的强度比和刚度比，能承受飞机飞行时产生的风压，高度和过载带来的影响，可承受预计的最大空气动力负荷和其它负荷而不被破坏或不产生大的变形，并能防止一定程度的太阳辐射。金属图案层5夹在天线罩壳体2夹层中，夹层外侧为耐腐蚀的非金属纤维层6，整体具有良好耐化学腐蚀性。
外观一致性好。本发明将导电的金属图案层5放置于天线罩壳体2内部夹层中，把天线罩壳体2罩壁做成弯曲的流线型的结构，一体化加工成型，线罩外表面平整，外表面无凸出，对天线的电性能影响很小，基本不会对气动产生额外的影响。克服了常规防雷金属分流条放置于天线罩外表面，一般会高出天线罩表面，造成外观不一致的问题。
透波率高。本发明采用了频率选择表面天线罩来达到防雷效果，通过频率选择表面图案的设计，利用其低频透波高频截止的频率选择特性，使天线罩透波通带覆盖天线的工作频段，天线辐射电磁波以较高的透波率透过防雷天线罩。将天线工作频段以外的电磁波遮挡在外，防止对天线产生电磁干扰。因此，对天线电性能(方向图、增益、副瓣)的影响较小。解决了常规防雷天线罩透波区上安装金属分流条以后，会遮挡天线电磁波，不仅会使功率反射增加、传输效率降低，而且造成天线的方向严重变形，如波束宽度变化、副瓣抬升的缺陷。
雷电感应电荷分流效果好。由于金属图案层5布满了整个天线罩，且具有良好的导电特性，可实现对雷电感应电荷的分流，保护天线免受击穿和毁坏。
本发明通过在安装区4渗入金属粉末9，直接将天线罩壳体2的周边转化为导电材料，实现上层的防雷金属层5到下层搭接片1的电导通，与机体实现了一体化导电连接，无须额外增加螺钉或者铆钉，可减少天线罩安装区的打孔数量。解决了常规防雷天线罩内外表面的分别放置搭接片和金属分流条，在天线罩上打孔安装金属螺钉或者铆钉后实现两者的上下电连接的不足。
附图说明
图1是本发明机载防雷天线罩的剖视图。
图2是图1天线罩的俯视图。
图3是图1天线罩壳体的分区剖视图。
图4是图2安装区4铺层剖面局部放大示意图。
图5是图2透波区3铺层剖面局部放大示意图。
图6是金属图案层5的平面图。
图7是常规的天线罩雷电防护示意图。
图中：1-金属搭接片、2-天线罩壳体、3-透波区、4-对外安装区、5-金属图案层、6-非金属纤维层、7-频率选择图案、8-连续金属图案、9-金属粉末。
具体实施方式
参阅图1-图6。在以下描述的优选实施例中，一种机载防雷天线罩，包括：把罩壁做成弯曲的天线罩壳体2，固联在天线罩壳体2内侧边缘上的金属搭接片1，其中，金属搭接片1材料为铝合金。天线罩壳体2为金属图案层5和非金属纤维层6一体化热压成型组合而成的多层复合材料结构。天线罩壳体2按功能分为围绕周边对外安装区4的中间透波区3，中间透波区3为多层复合材料介质夹层结构，且夹层结构内设置有一层或者多层金属图案层5，其余为非金属纤维层6，金属图案层5在透波区为阵列特征的频率选择图案7；金属图案层5在对外安装区4为连续金属图案8；周边对外安装区4各铺层之间渗入金属粉末9将周边对外安装区4转换为导电材料；天线罩壳体2的周边对外安装区4内表面采用导电胶粘接金属搭接片1，实现电导通。
天线罩壳体2内根据防雷要求设置多层金属图案层5，其余为非金属纤维层6。优选的，金属图案层5为铜合金层。优选的，非金属纤维层6为玻璃纤维布。中间透波区3夹层结构内设置有一层或者多层金属图案层5，其余为非金属纤维层6，金属图案层5在透波区为阵列特征的频率选择图案7。
透波区3分别由非金属纤维层6、频率选择图案7交替组合而成.并且金属图案层嵌入到复合材料中。金属图案设成一定厚度，增加电导率，提高天线罩雷电感应电荷的分流效果。
金属图案层5在透波区3的为频率选择图案7,所述频率选择图案7为周期性排布的频率选择表面结构，所述频率选择表面结构为六边形开孔单元结构，采用三角排布而成的蜂窝结构。该结构不仅可增加金属图案的利用率，而且可提高天线罩透波性能和金属导电结构的利用率。
周边对外安装区4各铺层之间渗入金属粉末9将整个周边对外安装区4转换为导电材料。优选的，金属粉末9为铜粉。
以上结合附图对本发明进行了详细描述，但需要指出的是，上述实例所描述的是仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种机载防雷天线罩，包括：把罩壁做成流线型的天线罩壳体2，固联在天线罩壳体2内侧边缘上的金属搭接片(1)，其特征在于：天线罩壳体(2)按功能分为围绕周边对外安装区(4)的中间透波区(3)，中间透波区(3)为多层复合材料介质夹层结构，且夹层结构内设置有一层或者多层金属图案层(5)，其余为非金属纤维层(6)，金属图案层(5)在透波区为阵列特征的频率选择图案(7)；金属图案层(5)在对外安装区(4)为连续金属图案(8)；周边对外安装区(4)各铺层之间渗入金属粉末(9)将周边对外安装区(4)转换为导电材料；天线罩壳体(2)的周边对外安装区(4)内表面采用导电胶粘接金属搭接片(1)，实现电导通。
2.如权利要求1所述的机载防雷天线罩，其特征在于：天线罩壳体(2)内根据天线工作频率和防雷要求设置多层金属图案层(5)，其余为非金属纤维层(6)。
3.如权利要求1所述的机载防雷天线罩，其特征在于：线罩壳体(2)按功能分为围绕周边对外安装区(4)的中间透波区(3)，中间透波区(3)夹层结构内设置有一层或者多层金属图案层(5)。
4.如权利要求1所述的机载防雷天线罩，其特征在于：透波区(3)分别由非金属纤维层(6)、频率选择图案(7)交替组合而成.并且金属图案层嵌入到复合材料中。
5.如权利要求1所述的机载防雷天线罩，其特征在于：所述频率选择图案(7)为周期性排布的频率选择表面结构。
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