EP0379434B1 - Antenne hyperfréquence pouvant fonctionner à température élevée, notamment pour avion spatial - Google Patents
Antenne hyperfréquence pouvant fonctionner à température élevée, notamment pour avion spatial Download PDFInfo
- Publication number
- EP0379434B1 EP0379434B1 EP90400140A EP90400140A EP0379434B1 EP 0379434 B1 EP0379434 B1 EP 0379434B1 EP 90400140 A EP90400140 A EP 90400140A EP 90400140 A EP90400140 A EP 90400140A EP 0379434 B1 EP0379434 B1 EP 0379434B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- panel
- microwave antenna
- antenna according
- waveguide
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 21
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 11
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 2
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 10
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 6
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- -1 silicon carbide Chemical compound 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
- H01Q1/286—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons substantially flush mounted with the skin of the craft
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/40—Radiating elements coated with or embedded in protective material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/06—Waveguide mouths
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
- H01Q13/18—Resonant slot antennas the slot being backed by, or formed in boundary wall of, a resonant cavity ; Open cavity antennas
Definitions
- the present invention relates, according to the preamble of claim 1, a microwave antenna capable of operating at high temperature.
- a particular field of application of the invention is that of antennas intended to equip apparatuses, machines or vehicles, in particular space planes, in parts undergoing a significant heating during use.
- antennas are arranged in areas exposed to overheating due to friction on the layers of the atmosphere, in particular around the nose of the aircraft.
- the external structures are formed for example by juxtaposed panels of refractory material, and it is known to protect the antennas against overheating by masking them behind a thermal protection.
- the thermal protection material must then have low permittivity and very low attenuation losses and retain these dielectric properties up to very high temperatures. Different materials have been proposed for this purpose, for example in documents FR 2 483 689, FR 2 553 403 and US 4 358 772.
- the object of the invention is to provide a microwave antenna capable of operating at very high temperature without it being necessary to completely mask it by thermal protection.
- the panel and the waveguide constitute a single piece made of a refractory composite material capable of ensuring the propagation of microwave waves, so that the panel with the guide integrated waves are likely to constitute an element of a structure which can be brought to high temperature.
- the antenna may include an array of several waveguides formed in the same panel or in neighboring panels.
- the constituent material of the waveguide panel assembly provides both a thermal protection function and a mechanical function. It is also necessary that this material retains its ability to propagate microwave waves at very high temperatures, at least equal to 1000 ° C and, preferably, at least equal to 1500 ° C.
- This material is chosen from composite materials with reinforcement in refractory fibers (carbon or ceramic fibers) and with refractory matrix (carbon matrix, ceramic matrix or mixed carbon / ceramic matrix).
- a C / C-SiC composite material carbon fiber reinforcement and mixed carbon-silicon carbide matrix
- the composite material may be provided, in a manner known per se, with anti-oxidation protection.
- the waveguide emerging outside is advantageously filled with a refractory material ensuring a surface continuity of the panel.
- the filling material must have good resistance to thermal shock and good resistance to erosion. It must also be insensitive to humidity and have a coefficient of expansion substantially equal to that of the composite material constituting the panel-waveguide assembly.
- the packing material must have dielectric properties: low permittivity and low losses, and keep these properties at high temperatures.
- the lining material is advantageously a refractory composite material of the ceramic-ceramic or oxide-oxide type, for example an alumina-alumide composite.
- the waveguide can be extended by a ring made of a refractory material forming a thermal barrier, for example a pyrographite ring, connected to the antenna body.
- FIG. 1 schematically illustrates part of a structure formed by the juxtaposition of panels or tiles 10 of refractory material and intended, for example, for a hypersonic machine or a space vehicle.
- the panels 10 have a structural function, as a constituent of the cell of the spacecraft or space plane, and a thermal protection function of the latter against overheating due to friction on the gaseous layers of the Earth atmosphere.
- each waveguide is formed in one piece with a covering panel 10.
- the same panel can comprise one or more waveguides associated with the same antenna, possibly in combination with one or more waveguides. waves integrated in a neighboring panel.
- FIG. 1 shows panels 10 of substantially square shape each comprising three waveguides 20 aligned along a diagonal of the panel.
- the panels provided with waveguides and those not provided with waveguides have the same external dimensions, so that the integration of one or several antennas in the structure does not raise any particular difficulty for the assembly of the panels.
- each waveguide 20 includes a tubular portion 22 formed integrally with the panel 10 in which the waveguide is integrated.
- the tubular part 22 is of circular section. Any other shape could be given to this section, for example square, rectangular or ellipsoidal.
- the tubular part 22 projects from the inside of the panel 10 and is connected to the rest of the latter around an opening 12 of the panel 10 through which the waveguide opens to the outside.
- the waveguide 20 is extended by a ring 24 of insulating material forming a thermal barrier which connects the waveguide to the antenna body 30 from which protrudes a probe 32 for excitation of the electromagnetic field at bottom of the waveguide. Because it opens to the outside, the waveguide 20 is, for aerodynamic reasons, filled with a refractory dielectric material 26 which ensures the surface continuity of the panel.
- the constituent material of the panel 10 and of the part 22 of the waveguide is a thermostructural refractory composite material obtained by producing a fibrous reinforcement, constituting a preform of the part to be produced, then by densifying the preform by infiltration or impregnation with the material. of the matrix within the porosity of the reinforcement.
- the fibrous reinforcement is made of refractory fibers, for example carbon fibers or ceramic fibers, such as silicon carbide fibers.
- the fibers are, for example, in the form of stacked layers of fabric bonded to one another by needling.
- the production of planar or cylindrical fibrous reinforcements by stacking two-dimensional layers and needling is described in French patent applications No. 2,584,106, 2,584,107 and 88,13,132.
- Densification is carried out for example by vapor phase infiltration.
- Techniques for vapor infiltration of carbon or ceramic, such as silicon carbide, are well known. Reference may be made to French patent applications Nos. 2,189,807 and 2,401,888.
- the fiber-matrix connection is improved by forming on the fibers an intermediate layer, or interphase, of a material with a lamellar structure, such as a pyrolytic carbon, as described in the French patent application. No. 2,567,874.
- a fiber preform of the plate-shaped panel and cylindrical fiber preforms of the tubular parts 22 are produced separately by stacking and needling layers of carbon fiber fabric, as described above. Openings 12 are then cut in the preform of the panel at the desired locations for the waveguides, then the preforms of the panel and the tubular parts are assembled and maintained, for example by a tool. The material constituting the matrix is then simultaneously infiltrated within the assembled preforms. This co-densification secures the tubular parts with the rest of the panel due to the continuity of the matrix material at the interfaces between the assembled preforms.
- the matrix is obtained by vapor vapor infiltration of carbon followed by a final densification phase by vapor vapor infiltration of silicon carbide.
- Electromagnetic characterization tests of the composite material thus obtained have shown that the reflection coefficient of this material remains greater than 0.99 in module and equal to 180 ⁇ 1 ° in phase up to a temperature of 1,800 ° C.
- the attenuation due to the waveguide is less than 0.5 dB per wavelength at room temperature.
- Electrical conductivity increases with temperature, increasing from approximately 5.103 / cm at room temperature at around 5.104 / cm at 1,800 ° C, thus minimizing ohmic losses under operating conditions.
- the ring 24 acting as a thermal barrier at the bottom of the waveguide is made, for example, of pyrographite which has thermal conductivity properties in one of its planes and thermal insulation in the perpendicular direction.
- the ring 24 is produced so as to obtain thermal insulation in the axial direction and thermal conductivity in the radial direction.
- the filling material 26 is a ceramic-ceramic composite such as an alumina-alumina type composite formed by a fibrous texture (a mat) of silico-aluminous fibers densified by alumina by a liquid impregnation process or of vapor phase infiltration, as described for example in European patent n ° 0 085 601.
- a ceramic-ceramic composite such as an alumina-alumina type composite formed by a fibrous texture (a mat) of silico-aluminous fibers densified by alumina by a liquid impregnation process or of vapor phase infiltration, as described for example in European patent n ° 0 085 601.
- Such a material resists thermal shock and erosion, is not sensitive to humidity and has a coefficient of expansion similar that of the C / C-SiC composite material used for the panel 10-tubular part 22 assembly of the waveguide.
- the lining 26 does not contribute to the mechanical strength of the panel. It is therefore not necessary to use a material having particular mechanical properties. Ceramic fillers, for example in the form of boron nitride powder, can be incorporated into the filling material 26, in particular by dispersion within a matrix formed by liquid impregnation, which reduces the permittivity and the dielectric losses in the material . The permittivity and the dielectric losses can also be adjusted by acting on the density of the filling material, which density is regulated by the conditions of densification of the material by the matrix.
- the fibrous texture in alumina mat forming the preform of the filling material is prepreg of aluminum oxychloride.
- the preform thus obtained is machined to the dimensions of the waveguide and introduced into it.
- the connection between the parts is then obtained by heat treatment in a neutral atmosphere at a temperature of around 900 ° C.
- a finishing treatment comprising in particular a deposit of a protective layer, for example in an alkaline silicate as described in patent application FR 88 16 862, can be applied to the panel-waveguide-filling material assembly to provide protection against oxidation and humidity.
- a protective layer for example in an alkaline silicate as described in patent application FR 88 16 862
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
- La présente invention concerne, selon le preambule de la revendication 1, une antenne hyperfréquence pouvant fonctionner à température élevée.
- Un domaine particulier d'application de l'invention est celui des antennes destinées à équiper des appareils, engins ou véhicules, notamment des avions spatiaux, dans des parties subissant un échauffement important en cours d'utilisation.
- Dans le cas d'un avion spatial, des antennes sont disposées dans des zones exposées à des échauffements dus au frottement sur les couches de l'atmosphère, en particulier autour du nez de l'appareil. Dans ces zones, les structures extérieures sont formées par exemple par des panneaux juxtaposés en matériau réfractaire, et il est connu de protéger les antennes contre l'échauffement en les masquant derrière une protection thermique. Le matériau de protection thermique doit alors présenter une faible permittivité et des pertes par atténuation très basses et conserver ces propriétés diélectriques jusqu'à de très hautes températures. Différents matériaux ont été proposés à cet effet, par exemple dans les documents FR 2 483 689, FR 2 553 403 et US 4 358 772.
- L'invention a pour but de fournir une antenne hyperfréquence capable de fonctionner à très haute température sans qu'il soit nécessaire de la masquer totalement par une protection thermique.
- Ce but est atteint du fait que, conformément à l'invention, le panneau et le guide d'ondes constituent une seule pièce réalisée en un matériau composite réfractaire capable d'assurer la propagation des ondes hyperfréquences, de sorte que le panneau avec le guide d'ondes intégré sont susceptibles de constituer un élément d'une structure pouvant être portée à température élevée.
- La réalisation en une seule pièce d'un guide d'ondes avec un panneau permet une véritable intégration de l'antenne dans un ensemble structural ayant en outre une fonction de protection thermique avec continuité radioélectrique entre le guide d'ondes et la structure. Les problèmes de liaison qui pouvaient se poser, notamment en raison de dilatation différentielle, en cas de réalisation séparée des éléments de l'antenne et de structure de la protection thermique sont ainsi évités.
- L'antenne peut comporter un réseau de plusieurs guides d'ondes formés dans un même panneau ou dans des panneaux voisins.
- Le matériau constitutif de l'ensemble panneau-guide d'ondes assure à la fois une fonction de protection thermique et une fonction mécanique. Il est nécessaire en outre que ce matériau conserve sa capacité de propagation des ondes hyperfréquences à des températures très élevées, au moins égales à 1 000°C et, de préférence, au moins égales à 1 500°C.
- Ce matériau est choisi parmi les matériaux composites à renfort en fibres réfractaires (fibres en carbone ou en céramique) et à matrice réfractaire (matrice carbone, matrice céramique ou matrice mixte carbone/céramique). Un matériau composite de type C/C-SiC (renfort en fibres de carbone et matrice mixte carbone-carbure de silicium) s'est avéré répondre aux conditions exigées. Le matériau composite pourra être muni, de façon connue en soi, d'une protection anti-oxydation.
- Le guide d'ondes débouchant à l'extérieur, il est avantageusement rempli par un matériau réfractaire assurant une continuité de surface du panneau. Le matériau de remplissage doit présenter une bonne tenue aux chocs thermiques et une bonne résistance à l'érosion. Il doit être en outre insensible à l'humidité et présenter un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui du matériau composite constitutif de l'ensemble panneau-guide d'ondes. Bien entendu, le matériau de garnissage doit présenter des propriétés diélectriques : faible permittivité et faibles pertes, et conserver ces propriétés aux températures élevées. Le matériau de garnissage est avantageusement un matériau composite réfractaire de type céramique-céramique ou oxyde-oxyde, par exemple un composite alumine-alumide.
- A son extrémité opposée à celle raccordée au reste du panneau, le guide d'ondes peut être prolongé par une bague en un matériau réfractaire formant barrière thermique, par exemple une bague en pyrographite, reliée au corps d'antenne.
- D'autres particularités de l'antenne conforme à l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif, mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une partie d'une structure externe de protection thermique formée de panneaux juxtaposés et dans lequel est intégrée une antenne, et
- la figure 2 est une vue en coupe d'un panneau du revêtement de la figure 1 montrant, à échelle agrandie, un guide d'ondes contitutif de l'antenne.
- La figure 1 illustre schématiquement une partie d'une structure formée par la juxtaposition de panneaux ou tuiles 10 en matériau réfractaire et destinée, par exemple, à un engin hypersonique ou un véhicule spatial. Les panneaux 10 ont une fonction structurale, en tant que constituant de la cellule de l'engin ou de l'avion spatial, et une fonction de protection thermique de celui-ci contre l'échauffement du au frottement sur les couches gazeuses de l'atmosphère terrestre.
- Les communications avec l'engin ou véhicule spatial sont assurées au moyen d'antennes comportant chacune un guide d'ondes 20 ou un réseau de guides d'ondes 20 qui sont, conformément à l'invention, intégrés à la structure formant protection thermique. A cet effet, chaque guide d'ondes est formé en une seule pièce avec un panneau de revêtement 10. Un même panneau peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes associés à une même antenne, éventuellement en combinaison avec un ou plusieurs guides d'ondes intégrés dans un panneau voisin. La figure 1 montre des panneaux 10 de forme sensiblement carrée comprenant chacun trois guides d'ondes 20 alignés suivant une diagonale du panneau. Les panneaux munis de guides d'ondes et ceux non munis de guides d'ondes ont les mêmes dimensions extérieures, de sorte que l'intégration d'une ou plusieurs antennes dans la structure ne soulève aucune difficulté particulière pour l'assemblage des panneaux.
- Comme le montre la figure 2, chaque guide d'ondes 20 comprend une partie tubulaire 22 formée d'une seule pièce avec le panneau 10 auquel le guide d'ondes est intégré. Dans l'exemple illustré, la partie tubulaire 22 est à section circulaire. Toute autre forme pourrait être donnée à cette section, par exemple carrée, rectangulaire ou ellipsoïdale.
- La partie tubulaire 22 fait saillie du côté intérieur du panneau 10 et se raccorde au reste de celui-ci autour d'une ouverture 12 du panneau 10 à travers laquelle le guide d'ondes s'ouvre à l'extérieur. A son extrémité, le guide d'ondes 20 est prolongé par une bague 24 en matériau isolant formant barrière thermique qui relie le guide d'ondes au corps d'antenne 30 d'où fait saillie une sonde 32 d'excitation du champ électromagnétique au fond du guide d'ondes. Du fait qu'il s'ouvre à l'extérieur, le guide d'ondes 20 est, pour des raisons aérodynamiques, rempli par un matériau diélectrique réfractaire 26 qui assure la continuité de surface du panneau.
- Le matériau constitutif du panneau 10 et de la partie 22 du guide d'ondes est un matériau composite réfractaire thermostructural obtenu en réalisant un renfort fibreux, constituant une préforme de la pièce à réaliser, puis en densifiant la préforme par infiltration ou imprégnation par le matériau de la matrice au sein de la porosité du renfort. Le renfort fibreux est en fibres réfractaires, par exemple en fibres de carbone ou en fibres de céramique, telles que des fibres en carbure de silicium. Les fibres sont par exemple sous forme de couches de tissu empilées liées les unes aux autres par aiguilletage. La réalisation de renforts fibreux plans ou cylindriques par empilement de couches bidimensionnelles et aiguilletage est décrite dans les demandes de brevets français n° 2 584 106, 2 584 107 et 88 13 132. La densification est réalisée par exemple par infiltration en phase vapeur. Les techniques d'infiltration en phase vapeur du carbone ou de céramique, telle que le carbure de silicium, sont bien connues. On pourra se référer aux demandes de brevets français n° 2 189 807 et 2 401 888. Dans le cas d'un matériau à matrice céramique, la liaison fibres-matrice est améliorée en formant sur les fibres une couche intermédiaire, ou interphase, en une matière à structure lamellaire, telle qu'un carbone pyrolytique, comme décrit dans la demande de brevet français n°2 567 874.
- Pour former en une seule pièce un panneau 10 avec plusieurs parties tubulaires 22 en matériau composite de type C/C-SiC, il est, par exemple, procédé de la façon suivante.
- Une préforme fibreuse du panneau en forme de plaque et des préformes fibreuses cylindriques des parties tubulaires 22 sont réalisées séparément par empilement et aiguilletage de couches de tissu en fibres de carbone, comme décrit plus haut. Des ouvertures 12 sont découpées ensuite dans la préforme du panneau aux emplacements voulus pour les guides d'ondes, puis les préformes du panneau et des parties tubulaires sont assemblées et maintenues, par exemple par un outillage. Le matériau constitutif de la matrice est ensuite infiltré simultanément au sein des préformes assemblées. Cette co-densification assure la solidarisation des parties tubulaires avec le reste du panneau en raison de la continuité du matériau de la matrice aux interfaces entre les préformes assemblées. La matrice est obtenue par infiltration en phase vapeur de carbone suivie d'une phase de densification finale par infiltration en phase vapeur de carbure de silicium.
- Des essais de caractérisation électromagnétique du matériau composite ainsi obtenu ont montré que le coefficient de réflexion de ce matériau reste supérieur à 0,99 en module et égal à 180 ± 1° en phase jusqu'à une température de 1 800°C. L'atténuation due au guide d'ondes est inférieure à 0,5 dB par longueur d'onde à température ambiante. La conductivité électrique croît avec la température, en passant d'environ 5.10³/cm à la température ambiante à environ 5.10⁴/cm à 1 800°C, minimisant ainsi les pertes ohmiques en condition de fonctionnement.
- La bague 24 faisant fonction de barrière thermique au fond du guide d'ondes est réalisée, par exemple, en pyrographite qui a des propriétés de conductivité thermique dans l'un de ses plans et d'isolation thermique en direction perpendiculaire. La bague 24 est réalisée de manière à obtenir l'isolation thermique en direction axiale et la conductivité thermique en direction radiale.
- Le matériau de remplissage 26 est en un composite céramique-céramique tel qu'un composite de type alumine-alumine formé par une texture fibreuse (un mat) en fibres silico-alumineuses densifiée par de l'alumine par un procédé d'imprégnation liquide ou d'infiltration en phase vapeur, comme décrit par exemple dans le brevet européen n° 0 085 601. Un tel matériau résiste aux chocs thermiques et à l'érosion, n'est pas sensible à l'humidité et a un coefficient de dilatation voisin de celui du matériau composite C/C-SiC utilisé pour l'ensemble panneau 10-partie tubulaire 22 du guide d'ondes. D'un point de vue hyperfréquence, la permittivité ε′ de ce matériau de remplissage est de 3,2 et les pertes s'expriment par tgδ = 2,4.10⁻³. Il est à noter que le garnissage 26 ne contribue pas à la tenue mécanique du panneau. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser un matériau ayant des propriétés mécaniques particulières. Des charges céramiques, par exemple sous forme de poudre de nitrure de bore, peuvent être incorporées au matériau de remplissage 26, notamment par dispersion au sein d'une matrice formée par imprégnation liquide, ce qui réduit la permittivité et les pertes diélectriques dans le matériau. La permittivité et les pertes diélectriques peuvent en outre être ajustées en agissant sur la densité du matériau de remplissage, laquelle densité est réglée par les conditions de densification du matériau par la matrice.
- Afin de réaliser l'assemblage du matériau de remplissage 26 et du guide d'ondes 20, il peut être procédé de la façon suivante. La texture fibreuse en mat d'alumine formant la préforme du matériau de remplissage est préimprégnée d'oxychlorure d'aluminium.
- La préforme ainsi obtenue est usinée aux dimensions du guide d'ondes et introduite dans celui-ci. La liaison entre les pièces est obtenue ensuite par traitement thermique en atmosphère neutre à une température d'environ 900°C.
- Un traitement de finition comprenant notamment un dépôt d'une couche de protection, par exemple en un silicate alcalin comme décrit dans la demande de brevet FR 88 16 862, peut être appliqué à l'ensemble panneau-guide d'ondes-matériau de remplissage pour apporter une protection contre l'oxydation et l'humidité.
Claims (10)
- Antenne hyperfréquence comprenant un panneau et au moins un guide d'ondes (20) hyperfréquences intégré qui s'ouvre à travers une ouverture (12) à la surface extérieure du panneau (10) et qui comprend une partie tubulaire (22) qui s'étend du côté intérieur du panneau (10) en se raccordant à celui-ci autour de l'ouverture (12),
caractérisé en ce que le panneau (10) et le guide d'ondes (20) constituent une seule pièce réalisée en un matériau composite réfractaire capable d'assurer la propagation des ondes hyperfréquences, de sorte que le panneau avec le guide d'ondes intégré sont susceptibles de constituer un élément d'une structure pouvant être portée à température élevée. - Antenne hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide d'ondes (20) est rempli d'un matériau diélectrique réfractaire (26).
- Antenne hyperfréquence selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de remplissage (26) est essentiellement un matériau composite de type alumine-alumine.
- Antenne hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau constitutif du panneau est un matériau composite thermostructural choisi parmi les matériaux composites carbone-carbone et les matériaux composites à matrice au moins en partie en céramique.
- Antenne hyperfréquence selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau composite constitutif du panneau est un matériau composite à renfort en fibres de carbone et matrice mixte carbone-céramique.
- Antenne hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le guide d'ondes (20) est prolongé, à son extrémité opposée à celle raccordée au reste du panneau, par une bague en matériau réfractaire (24) formant barrière thermique.
- Antenne hyperfréquence selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bague (24) est en pyrographite.
- Antenne hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'elle constitue un élément d'une cellule d'engin hypersonique ou d'avion spatial formant également protection thermique.
- Antenne hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs guides d'ondes (20) formés en une seule pièce avec un panneau (10).
- Antenne hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs guides d'ondes (20) chacun formé en une seule pièce avec un panneau (10) respectif.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8900627A FR2641903B1 (fr) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Antenne hyperfrequence pouvant fonctionner a temperature elevee, notamment pour avion spatial |
FR8900627 | 1989-01-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0379434A1 EP0379434A1 (fr) | 1990-07-25 |
EP0379434B1 true EP0379434B1 (fr) | 1994-07-06 |
Family
ID=9377882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP90400140A Expired - Lifetime EP0379434B1 (fr) | 1989-01-19 | 1990-01-18 | Antenne hyperfréquence pouvant fonctionner à température élevée, notamment pour avion spatial |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5231409A (fr) |
EP (1) | EP0379434B1 (fr) |
JP (1) | JP2886587B2 (fr) |
CA (1) | CA2007700C (fr) |
DE (1) | DE69010344T2 (fr) |
ES (1) | ES2057458T3 (fr) |
FR (1) | FR2641903B1 (fr) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5247309A (en) * | 1991-10-01 | 1993-09-21 | Grumman Aerospace Corporation | Opto-electrical transmitter/receiver module |
US5351919A (en) * | 1993-03-29 | 1994-10-04 | Primetech Electroniques Inc. | Trainline communication link using radio frequency signal |
US7682577B2 (en) | 2005-11-07 | 2010-03-23 | Geo2 Technologies, Inc. | Catalytic exhaust device for simplified installation or replacement |
US7682578B2 (en) | 2005-11-07 | 2010-03-23 | Geo2 Technologies, Inc. | Device for catalytically reducing exhaust |
US7722828B2 (en) | 2005-12-30 | 2010-05-25 | Geo2 Technologies, Inc. | Catalytic fibrous exhaust system and method for catalyzing an exhaust gas |
WO2014188181A1 (fr) | 2013-05-23 | 2014-11-27 | Bae Systems Plc | Système de récupération de données dans un avion avec les données stockées pendant un vol et transmises par le réseau sans fil à un système au sol après atterrissage à l'aide d'un dispositif électromagnétiquement hermétique qui peut être ouvert ou fermé |
GB2514400A (en) * | 2013-05-23 | 2014-11-26 | Bae Systems Plc | Aircraft data retrieval |
EP3000190B1 (fr) | 2013-05-23 | 2018-10-17 | BAE Systems PLC | Système de récupération de données dans un avion avec des données mémorisées pendant un vol et transmisent par radio à un système terrestre après attérissage à l'aide d'un élément de transmission dans un panneau extérieur d'une baie de l'avion. |
US10538013B2 (en) * | 2014-05-08 | 2020-01-21 | United Technologies Corporation | Integral ceramic matrix composite fastener with non-polymer rigidization |
GB2528881A (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-10 | Bae Systems Plc | Antenna |
US10468758B1 (en) | 2018-05-07 | 2019-11-05 | Virtual Em Inc. | Zero weight airborne antenna with near perfect radiation efficiency utilizing conductive airframe elements and method |
US10644384B1 (en) | 2018-05-07 | 2020-05-05 | Virtual Em Inc. | Zero weight airborne antenna with near perfect radiation efficiency utilizing conductive airframe elements and method |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA492292A (fr) * | 1953-04-21 | O. Willoughby Eric | Systemes d'antenne | |
US3255457A (en) * | 1963-06-28 | 1966-06-07 | Hazeltine Research Inc | Retroflector having multi-beam antennas with individual ports for individual beams and means interconnecting ports of like directed beams |
US3553706A (en) * | 1968-07-25 | 1971-01-05 | Hazeltine Research Inc | Array antennas utilizing grouped radiating elements |
US3522561A (en) * | 1969-01-02 | 1970-08-04 | David J Liu | Pyrolytic graphite waveguide utilizing the anisotropic electrical conductivity properties of pyrolytic graphite |
FR2057395A5 (en) * | 1969-08-18 | 1971-05-21 | Thomson Csf | Electrode for high power thermionic valve |
US3577147A (en) * | 1969-09-08 | 1971-05-04 | Hazeltine Corp | Phased array antenna having a wave speeding ground plane |
US3680138A (en) * | 1970-09-21 | 1972-07-25 | Us Army | Cross-mode reflector for the front element of an array antenna |
FR2134138B3 (fr) * | 1971-04-21 | 1973-08-10 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | |
US3991248A (en) * | 1972-03-28 | 1976-11-09 | Ducommun Incorporated | Fiber reinforced composite product |
US4007460A (en) * | 1975-11-28 | 1977-02-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Phased array element retention |
US4358772A (en) * | 1980-04-30 | 1982-11-09 | Hughes Aircraft Company | Ceramic broadband radome |
FR2520352B1 (fr) * | 1982-01-22 | 1986-04-25 | Europ Propulsion | Structure composite de type refractaire-refractaire et son procede de fabrication |
US4666873A (en) * | 1983-10-14 | 1987-05-19 | General Electric Company | Aluminum nitride-boron nitride composite article and method of making same |
US4790052A (en) * | 1983-12-28 | 1988-12-13 | Societe Europeenne De Propulsion | Process for manufacturing homogeneously needled three-dimensional structures of fibrous material |
US4748449A (en) * | 1984-04-02 | 1988-05-31 | Motorola, Inc. | RF absorbing ablating apparatus |
IT1199403B (it) * | 1984-07-18 | 1988-12-30 | Ima Spa | Apparecchiatura per allestire ed alimentare contenitori od astucci all'uscita di macchine intubettatrici e particolarmente in macchine intubettratrici-astucciatrici |
US4709240A (en) * | 1985-05-06 | 1987-11-24 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Rugged multimode antenna |
US4700195A (en) * | 1985-10-01 | 1987-10-13 | Harris Corporation | Waveguide fed composite horn antenna |
US4847506A (en) * | 1987-05-26 | 1989-07-11 | Trw Inc. | Hardening of spacecraft structures against momentary high level radiation exposure using a radiation shield |
-
1989
- 1989-01-19 FR FR8900627A patent/FR2641903B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-12 CA CA002007700A patent/CA2007700C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-16 US US07/464,983 patent/US5231409A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-18 DE DE69010344T patent/DE69010344T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-18 JP JP2007261A patent/JP2886587B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-18 EP EP90400140A patent/EP0379434B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-18 ES ES90400140T patent/ES2057458T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5231409A (en) | 1993-07-27 |
JPH02228802A (ja) | 1990-09-11 |
DE69010344D1 (de) | 1994-08-11 |
CA2007700C (fr) | 1999-06-01 |
EP0379434A1 (fr) | 1990-07-25 |
JP2886587B2 (ja) | 1999-04-26 |
ES2057458T3 (es) | 1994-10-16 |
FR2641903B1 (fr) | 1992-01-03 |
FR2641903A1 (fr) | 1990-07-20 |
DE69010344T2 (de) | 1995-02-23 |
CA2007700A1 (fr) | 1990-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0379434B1 (fr) | Antenne hyperfréquence pouvant fonctionner à température élevée, notamment pour avion spatial | |
EP2815118B1 (fr) | Cône d'echappement avec systeme d'attenuation acoustique | |
EP0376794A1 (fr) | Matériau de protection à structure céramique multi-couches | |
US4358772A (en) | Ceramic broadband radome | |
EP2951013B1 (fr) | Procede de fabrication d'un panneau ceramique d'attenuation acoustique de forme courbee | |
US7745022B2 (en) | CMC with multiple matrix phases separated by diffusion barrier | |
EP2831382B1 (fr) | Ensemble d'arrière-corps de moteur aéronautique, moteur aéronautique et aéronef associés | |
EP0614808B1 (fr) | Procédé de fabrication d'éléments de protection thermique, en particulier pour avions spatiaux | |
EP0430773B1 (fr) | Siège blindé en matériau composite et son procédé de fabrication | |
US5003311A (en) | Fiber composite with layers matched to peak radar wave attenuation | |
FR2638709A1 (fr) | Bouclier thermique a trois elements a base de carbone et procede de fabrication | |
FR3022885A1 (fr) | Paroi structurante de missile, en particulier pour coiffe de protection thermique | |
Fan et al. | Mechanical and electromagnetic interference shielding behavior of C/SiC composite containing Ti3SiC2 | |
EP0517593B1 (fr) | Chemise de tube de canon en matériau composite, et son procédé de fabrication | |
EP0924798B1 (fr) | Matériau composite structural absorbant les ondes radar et utilisation d'un tel matériau | |
Ganesh et al. | Slip-cast fused silica radomes for hypervelocity vehicles: advantages, challenges, and fabrication techniques | |
US5174368A (en) | Cooled refractory structure and manufacturing process therefor | |
EP0598631A1 (fr) | Pièce en matériau composite carbone-carbone à matrice dopée SiC, résistant à l'oxydation et son procédé de fabrication | |
FR2596431A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure tubulaire stratifiee pour le renfort d'une piece en materiau composite, et piece ainsi obtenue | |
WO2017017368A1 (fr) | Matériau céramique poreux obtenu par tissage et panneau acoustique comportant un tel matériau | |
FR2689146A1 (fr) | Renfort textile à pertes électriques contrôlées. | |
Lange | Fiber and laminar composites with strong interfaces | |
FR2875958A1 (fr) | Materiau d'absorption du rayonnement electromagnetique hyperfrequence et procede de fabrication de composants de structure en un tel materiau. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BE CH DE ES GB IT LI SE |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19901215 |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 19921216 |
|
GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): BE CH DE ES GB IT LI SE |
|
REF | Corresponds to: |
Ref document number: 69010344 Country of ref document: DE Date of ref document: 19940811 |
|
GBT | Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977) |
Effective date: 19940830 |
|
ITF | It: translation for a ep patent filed | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: ES Ref legal event code: FG2A Ref document number: 2057458 Country of ref document: ES Kind code of ref document: T3 |
|
EAL | Se: european patent in force in sweden |
Ref document number: 90400140.1 |
|
PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
26N | No opposition filed | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: ES Ref legal event code: PC2A |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: PUE Owner name: SOCIETE EUROPEENNE DE PROPULSION TRANSFER- SOCIETE |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: 732E |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: IF02 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Payment date: 20031229 Year of fee payment: 15 Ref country code: CH Payment date: 20031229 Year of fee payment: 15 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 20031231 Year of fee payment: 15 Ref country code: BE Payment date: 20031231 Year of fee payment: 15 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: ES Payment date: 20040121 Year of fee payment: 15 Ref country code: DE Payment date: 20040121 Year of fee payment: 15 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED. Effective date: 20050118 Ref country code: GB Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20050118 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20050119 Ref country code: ES Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20050119 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LI Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20050131 Ref country code: CH Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20050131 Ref country code: BE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20050131 |
|
BERE | Be: lapsed |
Owner name: SOCIETE NATIONALE D'ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MO Effective date: 20050131 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20050802 |
|
EUG | Se: european patent has lapsed | ||
GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee |
Effective date: 20050118 |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: PL |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: ES Ref legal event code: FD2A Effective date: 20050119 |
|
BERE | Be: lapsed |
Owner name: SOCIETE NATIONALE D'ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MO Effective date: 20050131 |