CN110954868A - 一种适用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体，所述低散射壳体呈扁平的卵圆形锥状结构并且包括前段和后段，前段包括扁平的卵圆形腔部和4个半纺锤体部，其中所述前段的每个半纺锤体部内部均包含1个定位螺栓，后段包括与前段前缘配合的尾部圆锥，其中，所述前段的前缘和所述后段的与所述前段前缘配合的后段圆锥的部分包括锯齿型结构，并且当将发动机置于前段中以进行电磁测试时，尾部暴露发动机的喷管并且尾部的宽度方向上的尺寸与所述喷管适配。

Description

一种适用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体
技术领域
本发明属于航空发动机静态雷达隐身测试领域，涉及一种用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体。
背景技术
现代军事作战逐步从直接火力对抗转为电子信息作战，通过远距离的电磁波信号探测实现目标精确打击，因此为减小雷达发现目标距离、提高目标生存力，对飞行器等作战装备采用隐身设计技术已经成为了不可逆转的趋势。其中发动机作为其最主要的散射源之一，是决定飞行器隐身性能的关键，成为了目前各国军用隐身发动机研究的重要内容。
外场电磁测试虽然测试成本高、受环境气候影响较大(风环境)，但是其优越的远场条件，也让外场电磁测试成为目前国内外发动机电磁测试的发展趋势。并且为保证发动机电磁测试精度，国内外开展了大量的低散射壳体(载体)造型设计研究工作。其中专利201811503774.0设计了一种用于发动机电磁测试的低散射壳体，内部稳定支承发动机的同时，保证壳体雷达散射截面在发动机气流方向的后向轴向夹角±45°内低于-20dBsm。但是根据发动机被探测的雷达散射威胁角域范围，±45°夹角还不能完全满足测试目标背景雷达散射截面抑制的需求，需要对低散射壳体进行造型设计，从而进一步扩大该角域范围；并且该专利中的低散射壳体结构因前段凹口部在x方向上分布有左、右侧向结构，使得壳体结构空间尺寸过大，不利于成本控制；此外在外场风环境电磁测试过程中，测试场地均较为空旷，而壳体通常放置在3～5米的较高高度的泡沫台上，较小的风速都会影响测试目标的安全。因此，对用于发动机外场风环境电磁测试的低散射壳体，在保证壳体结构造型更简单、尺寸更小、更广角域内具有低散射特性的同时，还要考量外场测试较高放置位置条件及风环境对发动机及低散射壳体带来的安全影响。但是根据可查资料表明，目前国内尚未有可解决上述问题的研究内容。
因此本发明中提出一种可确保外场风环境电磁测试中发动机及低散射壳体安全，且具有更广角域、更简单的结构及更小的尺寸内满足低雷达散射截面设计需求的低散射壳体，为发动机隐身性能评估和设计提供保障。
发明内容
本发明的目的
本发明的目的是提供了一种适用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体，在确保发动机测试件在外场风环境测试安全的同时，在更广角域、更简单的造型设计和更小尺寸内实现发动机电磁测试较高的数据准度度。
本发明的技术方案
本发明提供了一种适用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体，所述低散射壳体呈扁平的卵圆形锥状结构并且包括前段和后段，前段包括扁平的卵圆形腔部和4个半纺锤体部，其中所述前段的每个半纺锤体部内部均包含1个定位螺栓，后段包括与前段前缘配合的尾部圆锥，其中，所述前段的前缘和所述后段的与所述前段前缘配合的后段圆锥的部分包括锯齿型结构，并且当将发动机置于前段中以进行电磁测试时，尾部暴露发动机的喷管并且尾部的宽度方向上的尺寸与所述喷管适配。
所述前段和后段水平X方向的总长度是发动机长度的1.5倍，水平Y方向长度为发动机直径的2倍，垂直Z方向长度为发动机直径的1.4倍。
所述前段和后段包括支撑结构和蒙皮。
所述半纺锤体部的定位螺栓穿过蒙皮与低散射壳体主梁直接连接。
所述前段的半纺锤体部两端呈85°～115°。
所述后段包括的尾部圆锥锥度呈35°～45°。
一种对外场风环境的发动机外场电磁测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
电磁测试前，将固定绳一端固定在半纺锤体内部的定位螺栓，一端固定在外场电磁测试转台上；
对低散射壳体进行电磁测试，低散射壳体呈扁平的卵圆形锥状结构并且包括前段和后段，前段包括扁平的卵圆形部和四个半纺锤体部，其中，所述前段的半纺锤体部内分别包含1个定位螺栓，后段包括与前段前缘配合的尾部圆锥，其中，所述扁平的卵圆形腔部的前缘和所述后段的与所述前段前缘配合的后段圆锥的部分包括锯齿型结构；
将后段与前段分离；并且将发动机置于前段中；
对配装发动机的低散射壳体进行电磁测试，其中前段暴露发动机的喷管并且前段的宽度方向上的尺寸与所述喷管适配；
对比低散射壳体电磁测试结果与配装发动机的低散射壳体测试结果。
有益效果
本发明保证发动机电磁测试的需求条件下，在外场风环境电磁测试环境下稳定固定配装发动机的低散射壳体，并且低散射壳体低雷达散射截面探测角角域更广、造型更简单、结构尺寸更小。
优点：
1)以中心线为轴线，发动机气流方向的后向轴向夹角±60°范围内的平均雷达散射截面低于-20dBsm，背景散射满足测试需求。
2)在外场风环境电磁测试环境下稳定固定配装发动机的低散射壳体。
3)半纺锤体设计屏蔽定位螺栓对低散射壳体雷达散射截面的影响。
4)低散射壳体造型更简单。
5)低散射壳体结构尺寸更小，X方向长度仅为发动机直径的1.5倍，Y方向长度仅为发动机轴向长度的2倍，Z方向长度仅为发动机直径的1.4倍。
附图说明
图1是低散射壳体的示意图；
图2是低散射壳体的yz平面示意图；
图3是低散射壳体前段半纺锤体内部剖视示意图，其中示出低散射壳体半纺锤体与定位螺栓相对位置；
图4是低散射壳体的立体图，其中示出低散射壳体结构框架和蒙皮组合方式；
图5是低散射壳体组合框架示意图，其中示出低散射壳体定位螺栓位置；
图6是低散射壳体xy平面组合框架示意图，其中示出低散射壳体结构框架主梁；
图7是低散射壳体xy平面前段结构示意图，其中示出置于低散射壳体中的发动机；
具体实施方式
本发明在充分考虑发动机背景在广角域的低雷达散射截面需求，及外场风环境电磁测试环境的条件，设计了一种适用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体，其低散射特性角域扩展到±60°，且配装了发动机的低散射壳体结构尺寸更小、造型更简单。下面将参考图1-7详细描述本发明的用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体。
本发明的适用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体呈扁平的卵圆形锥状结构并且包括前段1和后段2，前段包括扁平的卵圆形部11和半纺锤体部12，13，14，15，其中，所述前段的半纺锤体部内部分别包含定位螺栓16，17，18，19，后段包括与前段前缘配合的尾部圆锥，其中，所述扁平的卵圆形腔部的前缘31和所述后段的与所述前段前缘配合的后段圆锥32的部分包括锯齿型结构，并且当发动机6置于前段中以进行电磁测试时，前段暴露发动机的喷管62且尾部的宽度方向上的尺寸与所述喷管适配，保证电磁测试过程中，电磁波不会从次开口处进入壳体内部。
前段包括的半纺锤体端部呈85°～95°，并且所述前段的半纺锤体部内部的定位螺栓穿过蒙皮分别与低散射壳体主梁42，43，44，45直接连接。测试时，固定绳一端固定在半纺锤体内部的定位螺栓，一端固定在外场电磁测试转台上，以确保低散射壳体及配装发动机的低散射壳体的安全。
扁平的卵圆形腔部和尾部圆锥的锯齿形结构31、32呈100°。并且，尾部圆锥锥度呈35°～45°。
前段和后段包括多个支撑结构单元4和多个蒙皮5，支撑结构之间以及支撑结构与蒙皮之间通过连接件连接，连接件采用螺栓。
如上所述，本发明的用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体包括以下方面：
(1)图1是低散射壳体的示意图。如图1所示，本发明低散射壳体结构在xy平面可以呈扁平的卵圆形锥状结构，并且关于与x轴垂直的截面对称。低散射壳体包含前段1和后段2，前段包括扁平的卵圆形部11和半纺锤体部12，其中，所述前段的半纺锤体部12，13，14，15内部分别包含定位螺栓16，17，18，19，保证外场风环境电磁测试过程中低散射载体及配装发动机的低散射载体在较高高度的泡沫台上稳定放置，同时屏蔽定位螺栓产生的雷达散射截面；后段包括与前段前缘配合的尾部圆锥，通过尾部圆锥锥角设计，拓展壳体低雷达散射截面角域至±60°，同时减小低散射壳体主体尺寸并简化壳体造型。所述扁平的卵圆形腔部的前缘31和所述后段的与所述前段前缘配合的后段圆锥32的部分的连接处采用锯齿修型，降低降低边缘绕射产生的雷达散射对整体测试结果的影响。尾部圆锥形成尖点，消除壳体的强散射源；
图2是低散射壳体的yz平面示意图。如图2所示，在yz平面低散射壳体外轮廓呈扁平状。此外在低散射壳体前段与后段连接处31、32曲率连续、且无台阶缝隙；
图3是低散射壳体前段半纺锤体内部剖视示意图。如图3所示，低散射壳体定位螺栓位于前段半纺锤体内部，且位置在半纺锤体中间；
图4是低散射壳体的立体图。如图4所示，低散射壳体外表面由多块蒙皮结构5进行组合拼接形成壳体；
图5是低散射壳体组合框架示意图。如图5所示，低散射壳体内部有多个支承框架4以支承发动机和固定蒙皮，相邻框架单元之间采用螺栓连接。并且随着低散射壳体型面变化，框架单元尺寸、结构形式具有一定的差异；
图6是低散射壳体xy平面组合框架示意图。如图6所示，低散射壳体定位螺栓16，17，18，19分别固定在低散射壳体结构框架主梁42、43、44、45；
图7是低散射壳体xy平面前段结构示意图。如图7所示，低散射壳体前段1内含发动机的前部61，并暴露发动机的喷管62。同时，为保证发动机的稳定性，发动机通过框架构件在发动机安装边处与低散射壳体进行连接。
在对发动机进行外场风环境电磁测试时，可以包括如下步骤：
(1)电磁测试前，将固定绳一端固定在半纺锤体内部的定位螺栓，一端固定在外场电磁测试转台上；
(2)对低散射壳体进行电磁测试，低散射壳体呈扁平的卵圆形锥状结构并且包括前段1和后段2，前段包括扁平的卵圆形部11和半纺锤体部12，13，14，15，其中，所述前段的半纺锤体部内部分别包含定位螺栓16，17，18，19，后段包括与前段前缘配合的尾部圆锥，其中，所述扁平的卵圆形腔部的前缘31和所述后段的与所述前段前缘配合的后段圆锥32的部分包括锯齿型结构；
(3)将后段2与前段1分离；并且将轴对称喷管发动机6置于前段中；
(4)对配装发动机的低散射壳体进行电磁测试，其中前段暴露发动机的喷管62并且前段的宽度方向上的尺寸与所述喷管适配；
(5)对比低散射壳体电磁测试结果与配装发动机的低散射壳体测试结果。

Claims (7)

1.提供了一种适用于外场风环境电磁测试的发动机用低散射壳体，所述低散射壳体呈扁平的卵圆形锥状结构并且包括前段和后段，前段包括扁平的卵圆形腔部和4个半纺锤体部，其中所述前段的每个半纺锤体部内部均包含1个定位螺栓，后段包括与前段前缘配合的尾部圆锥，其中，所述前段的前缘和所述后段的与所述前段前缘配合的后段圆锥的部分包括锯齿型结构，并且当将发动机置于前段中以进行电磁测试时，尾部暴露发动机的喷管并且尾部的宽度方向上的尺寸与所述喷管适配。
2.根据权利要求1所述的低散射壳体，其特征在于，所述前段和后段水平X方向的总长度是发动机长度的1.5倍，水平Y方向长度为发动机直径的2倍，垂直Z方向长度为发动机直径的1.4倍。
3.根据权利要求1所述的低散射壳体，其特征在于，所述前段和后段包括支撑结构和蒙皮。
4.根据权利要求1所述的低散射壳体，其特征在于，所述半纺锤体部的定位螺栓穿过蒙皮与低散射壳体主梁直接连接。
5.根据权利要求1至5所述的低散射壳体，其特征在于，所述前段的半纺锤体部两端呈85°～115°。
6.根据权利要求1至5所述的低散射壳体，其特征在于，所述后段包括的尾部圆锥锥度呈35°～45°。
7.一种利用权利要求1-7的低散射壳体对外场风环境的发动机外场电磁测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
电磁测试前，将固定绳一端固定在半纺锤体内部的定位螺栓，一端固定在外场电磁测试转台上；
对低散射壳体进行电磁测试，低散射壳体呈扁平的卵圆形锥状结构并且包括前段和后段，前段包括扁平的卵圆形部和四个半纺锤体部，其中，所述前段的半纺锤体部内分别包含1个定位螺栓，后段包括与前段前缘配合的尾部圆锥，其中，所述扁平的卵圆形腔部的前缘和所述后段的与所述前段前缘配合的后段圆锥的部分包括锯齿型结构；
将后段与前段分离；并且将发动机置于前段中；
对配装发动机的低散射壳体进行电磁测试，其中前段暴露发动机的喷管并且前段的宽度方向上的尺寸与所述喷管适配；
对比低散射壳体电磁测试结果与配装发动机的低散射壳体测试结果。
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