FR2686981A1 - Unfoldable radar antenna and deployable radome - Google Patents
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Abstract
Description
RADAR A ANTENNE REPLIABLE
ET RADOME DEPLOYABLE
L'invention est relative aux radars, notamment ceux à balayage omnidirectionnel en azimut, et concerne plus particulièrement leur installation à bord d'aéronefs.RADAR WITH FOLDABLE ANTENNA
AND RADOME DEPLOYABLE
The invention relates to radars, in particular those with omni-directional azimuth scanning, and more particularly relates to their installation on board aircraft.
La position la plus naturelle, à bord d'un aéronef, de l'antenne et du radôme d'un radar à balayage omnidirectionel en azimut, lorsque leur envergure est suffisamment petite, est la position ventrale. I1 est également envisageable de les installer dans le nez de l'aéronef, mais cela présente divers inconvénients dont la limitation de la largeur de l'antenne et donc de la portée
L'installation de l'antenne d'un radar dans un radôme en position ventrale pose cependant un problème de garde au sol car les aéronefs, à hélice ou à voilure tournante, modernes ont des gardes au sol très faibles, soit pour faciliter l'accès des passagers et le chargement arrière, soit pour présenter une hauteur hors tout faible. En outre la garde au sol normale n'est pas entièrement utilisable car il faut prendre en compte une possibilité de crevaison des roues du train d'atterrissage ou de défaillance des amortisseurs.The most natural position, on board an aircraft, of the antenna and of the radome of an omni-directional radar in azimuth, when their wingspan is sufficiently small, is the ventral position. It is also conceivable to install them in the nose of the aircraft, but this has various drawbacks including the limitation of the width of the antenna and therefore of the range
The installation of the antenna of a radar in a radome in the prone position however poses a problem of ground clearance because aircraft, with propeller or rotary wing, modern have very low ground clearance, either to facilitate the passenger and rear loading access, ie to present a low overall height. In addition, normal ground clearance is not entirely usable because it is necessary to take into account the possibility of puncture of the wheels of the landing gear or failure of the shock absorbers.
Dans ces conditions, l'implantation d'un radar avec une antenne ventrale de hauteur suffisante n'est pas envisageable avec une structure fixe dépassant de façon permanente. Under these conditions, the installation of a radar with a ventral antenna of sufficient height cannot be envisaged with a fixed structure protruding permanently.
Une solution à ce problème consisterait à installer le radar1 son antenne et le radôme dans un chassis monté sur ascenseur à l'intérieur de la cabine de l'aéronef avec l'inconvénient d'entraîner un encombrement important de la cabine, surtout en position remontée, et de nécessiter d'aménager dans la structure de l'aéronef une ouverture importante, supérieure au diamètre du radôme et de l'antenne, qui peut provoquer des faiblesses structurelles obligeant à prévoir des renforcements surtout si la cabine est pressurisée. One solution to this problem would be to install the radar1 its antenna and the radome in a chassis mounted on an elevator inside the cabin of the aircraft with the drawback of causing a significant bulk of the cabin, especially in the raised position. , and to require fitting in the structure of the aircraft a large opening, greater than the diameter of the radome and of the antenna, which can cause structural weaknesses making it necessary to provide reinforcements especially if the cabin is pressurized.
La présente invention a pour but de résoudre le problème précité au prix d'un minimum d'inconvénients. The object of the present invention is to solve the aforementioned problem at the cost of a minimum of drawbacks.
Elle a pour objet un radar à antenne dépliable et radôme déployable fixés sur une surface support. Le radôme déployable est constitué d'une calotte rigide attachée à la surface support par une jupe souple périphérique étanche formant soufflet et par des moyens mécaniques de rappel en position rétractée, et déployée par gonflage. L'antenne dépliable, logée dans le radôme, est couchée sur la surface support en position rétractée du radôme et relevée en position de déploiement du radôme. Its purpose is a radar with a deployable antenna and deployable radome fixed on a support surface. The deployable radome consists of a rigid cap attached to the support surface by a flexible peripheral waterproof skirt forming a bellows and by mechanical return means in the retracted position, and deployed by inflation. The unfoldable antenna, housed in the radome, is lying on the support surface in the retracted position of the radome and raised in the deployment position of the radome.
De manière avantageuse, les moyens mécaniques de rappel du radôme en position rétractée, comportent une jambe télescopique qui rattache la calotte rigide du radôme à la surface support et qui renferme des moyens élastiques tendant à la rappeler en position rétractée. Lorsque l'antenne tourne à l'intérieur du radôme selon un axe perpendiculaire à la surface support, cette jambe télescopique est disposée selon l'axe du rotation de l'antenne. Advantageously, the mechanical means for returning the radome to the retracted position comprise a telescopic leg which attaches the rigid cap of the radome to the support surface and which contains elastic means tending to return it to the retracted position. When the antenna rotates inside the radome along an axis perpendicular to the support surface, this telescopic leg is arranged along the axis of rotation of the antenna.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite ci-après en regard du dessin dans lequel:
- une figure 1 représente, en coupe longitudinale partielle, a partie avant du fuselage d'un hélicoptère portant, en position ventrale, un radôme et une antenne d'un radar selon l'invention,
- une figure 2 représente, en coupe longitudinale et en position repliée, , le radôme et l'antenne du radar vus à la figure l, et,
- une figure 3 représente, en coupe longitudinale et en position déployée, le radôme et l'antenne du radar vus à la figure 1.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description of an embodiment given by way of example. This description will be made below with reference to the drawing in which:
FIG. 1 represents, in partial longitudinal section, the front part of the fuselage of a helicopter carrying, in the prone position, a radome and an antenna of a radar according to the invention,
FIG. 2 represents, in longitudinal section and in the folded position, the radome and the radar antenna seen in FIG. 1, and,
FIG. 3 represents, in longitudinal section and in the deployed position, the radome and the radar antenna seen in FIG. 1.
La figure 1 montre de profil, la partie avant du fuselage d'un hélicoptère avec son nez 1 prolongé par la cabine de pilotage 2 puis par la soute 3. La roue avant du train d'atterrissage est représentée en différentes positions. Elle figure en 4, en traits pleins, en position sortie normale, alors que l'hélicoptère est posé sur le sol repéré par une ligne 5, en 4', en tirets, en position de sortie minimale alors que I'hélicoptère est posé sur le sol repéré par une ligne 5' avec son train d'atterrissage avant écrasé par suite d'une crevaison du pneu ou d'une défaillance d'amortisseur ; et en 4", en tirets, en position rentrée sous le plancher de la cabine 6. Figure 1 shows in profile, the front part of the fuselage of a helicopter with its nose 1 extended by the cockpit 2 then by the hold 3. The front wheel of the landing gear is shown in different positions. It is shown in 4, in solid lines, in normal exit position, while the helicopter is placed on the ground marked by a line 5, in 4 ', in dashes, in minimum exit position while the helicopter is placed on the ground marked by a 5 'line with its front landing gear crushed as a result of a flat tire or a shock absorber failure; and in 4 ", in dashes, in the retracted position under the floor of cabin 6.
Sous la paroi ventrale du fuselage, un peu en arrière de la cabine de pilotage 2, on distingue l'antenne tournante 7 et le radôme 8,8', d'un radar omnidirectionnel en azimut à moyenne portée. Cette antenne tournante 7 et ce radôme ont un diamètre du même ordre de grandeur que la largeur du fuselage. Under the ventral wall of the fuselage, a little behind the cockpit 2, there is a rotating antenna 7 and a 8.8 'radome, from an omnidirectional radar in mid-range azimuth. This rotating antenna 7 and this radome have a diameter of the same order of magnitude as the width of the fuselage.
Comme la hauteur laissée libre sous le fuselage par la garde au sol minimale est trop faible pour l'antenne en position de fonctionnement du radar, celle-ci est prévue repliable et le radôme rétractable. Le radôme est représenté en 8 en position rétractée et en 8' en position déployée tandis que l'antenne 7 est vue de profil en position repliée dans le radôme rétracté 8.As the height left free under the fuselage by the minimum ground clearance is too low for the antenna in the radar operating position, it is foldable and the radome retractable. The radome is shown in 8 in the retracted position and in 8 ′ in the deployed position while the antenna 7 is seen in profile in the folded position in the retracted radome 8.
Un cadre en traits interrompus 9 donne l'encombrement de l'antenne 7 lorsqu'elle est dépliée dans le radôme déployé 8'.A frame in dashed lines 9 gives the bulk of the antenna 7 when it is unfolded in the deployed radome 8 '.
La nacelle de l'antenne tournante 7 est fixée sur un socle 10 qui est logé dans l'épaisseur du plancher il de la soute 3 et qui ne nécessite qu'un trou de diamètre réduit dans la paroi extérieure du fuselage ntentraînant pas de faiblesses structurelles.The nacelle of the rotating antenna 7 is fixed on a base 10 which is housed in the thickness of the floor 11 of the hold 3 and which requires only a hole of reduced diameter in the outer wall of the fuselage which does not cause structural weaknesses .
Comme cela apparaît plus clairement sur les figures 2 et 3, le radôme est une structure étanche déployable par gonflage rappelée en position rétractée par une jambe de force télescopique à ressorts. As can be seen more clearly in FIGS. 2 and 3, the radome is a waterproof structure deployable by inflation brought back into the retracted position by a telescopic strut with springs.
Cette structure étanche est constituée d'une calotte rigide 81 presque plate, avec un rayon de courbure grand, de l'ordre de la dizaine de mètres, entourée d'une jupe souple 82 formant soufflet fixée de manière étanche à la paroi inférieure externe 83 du fuselage. La calotte rigide 81 et la jupe souple 82 sont en matériaux transparents aux ondes radioélectriques. La calotte rigide 81 est par exemple une structure multisandwich en verre epoxy et texture en nids d'abeilles Kevlar. La jupe souple 82 peut être un tissu en élastomère renforce. This waterproof structure consists of a rigid cap 81 which is almost flat, with a large radius of curvature, of the order of ten meters, surrounded by a flexible skirt 82 forming a bellows tightly fixed to the external lower wall 83 of the fuselage. The rigid cap 81 and the flexible skirt 82 are made of materials transparent to radio waves. The rigid cap 81 is for example a multisandwich structure in epoxy glass and texture in Kevlar honeycombs. The flexible skirt 82 can be a reinforced elastomer fabric.
La jambe de force télescopique 84 de rappel de la calotte rigide 81 vers la paroi inférieure externe 83 du fuselage est disposée dans l'axe de rotation de l'antenne tournante entre la nacelle 85 de cette dernière et la calotte rigide 81. Elle présente plusieurs tronçons coulissants, emboîtés les uns dans les autres et rappelés en position rétractée par des ressorts. Le tronçon d'extrémité le plus large est fixée à la nacelle 85 de l'antenne tournante tandis que le tronçon d'extrémité le plus étroit est fixé à la calotte rigide 81. Ces deux tronçons d'extrémité sont libres en rotation l'un par rapport à l'autre de manière à ne pas communiquer le mouvement tournant de l'antenne à la calotte. The telescopic strut 84 for returning the rigid cap 81 towards the external lower wall 83 of the fuselage is arranged in the axis of rotation of the rotating antenna between the nacelle 85 of the latter and the rigid cap 81. It has several sliding sections, fitted into each other and returned to the retracted position by springs. The widest end section is fixed to the nacelle 85 of the rotating antenna while the narrowest end section is fixed to the rigid cap 81. These two end sections are free to rotate one relative to each other so as not to communicate the rotating movement of the antenna to the cap.
La jambe de force 84 exerce sur la calotte rigide une force de rappel nettement supérieure à son poids par exemple 200 daN. Le radôme est déployé par gonflage de son volume interne, à l'aide d'une source d'air sous pression non -représentée de manière à exercée sur la paroi interne de la calotte une force de répulsion supérieure à la force de rappel de la jambe de force 84 par exemple 900 daN ce qui, compte tenu de la surface interne de quelques mètres carrés de la calotte, conduit à une pression de gonflage du radôme de l'ordre de 30 à 35 mbar. The strut 84 exerts on the rigid cap a return force significantly greater than its weight, for example 200 daN. The radome is deployed by inflating its internal volume, using a source of pressurized air not represented so as to exert on the internal wall of the cap a repelling force greater than the restoring force of the strut 84 for example 900 daN which, taking into account the internal surface of a few square meters of the cap, leads to an inflation pressure of the radome of the order of 30 to 35 mbar.
L'antenne tournante est une antenne à réflecteur repliable 70 éclairé en offset par une source 71. The rotating antenna is a collapsible reflector antenna 70 which is offset-lit by a source 71.
Le réflecteur 70, dont le contour vu de face, en
position dépliée, est rappelé par un cadre en traits interrompus
90 dans la figure 3, a une forme trapue nettement plus large
que haute. Il est de type cylindrique parabolique avec une
section transversale rectiligne et une section verticale
parabolique. L'absence de courbure dans sa dimension
transversale permet d'envisager une position repliée très
ramassée sous le fuselage.The reflector 70, whose contour seen from the front, in
unfolded position, is recalled by a dashed line frame
90 in Figure 3, has a much wider, chunky shape
that high. It is of the parabolic cylindrical type with a
rectilinear cross section and vertical section
parabolic. The absence of curvature in its dimension
transverse allows to consider a very folded position
picked up under the fuselage.
Le réflecteur 70 est fixé à sa base, par une
articulation 72 d'axe horizontal, à un support 73 qui entoure la
jambe de force 84 et qui est solidaire de la nacelle rotative 85
de l'antenne tournante. Cette articulation 72 est placée le
plus près possible de la base de la nacelle rotative 85 pour
obtenir un maximum de compacité lorsque le réflecteur 70 est
rabattu.The reflector 70 is fixed to its base, by a
articulation 72 of horizontal axis, to a support 73 which surrounds the
strut 84 and which is integral with the rotary nacelle 85
of the rotating antenna. This articulation 72 is placed on
as close as possible to the base of the rotary nacelle 85 for
obtain maximum compactness when the reflector 70 is
turned down.
Le réflecteur 70 se prolonge à sa base, au delà de
l'articulation 72, par une came 74 portant à sa périphérie une
crémaillère dans laquelle s'engage une roue dentée motrice 75
d'un moteur de relèvement 76 fixé au support 73.The reflector 70 extends at its base, beyond
the articulation 72, by a cam 74 carrying at its periphery a
rack in which a driving gear wheel engages 75
a lifting motor 76 fixed to the support 73.
L'articulation 72 d'axe horizontal joue également le
rôle d'axe d'élévation pour assurer les mouvements du faisceau
d'antenne dans le plan vertical. Dans la figure 3, le réflecteur
70 est illustré selon trois position de relèvement distinctes,
une position en traits pleins 70 correspondant pour le faisceau
d'antenne à un angle d'élévation de 00, et deux position en
traits interrompus 70' et 70" correspondant pour le faisceau
dtantenne à des angles d'élévation de + et - 150. Cette dispositions provoque, en toute rigueur, une défocalisation du
réflecteur par rapport à la source, mais les dégradations
engendrées sont négligeables compte-tenu de la faible amplitude
du mouvement d'élévation.The articulation 72 of horizontal axis also plays the
role of elevation axis to ensure beam movements
antenna in the vertical plane. In Figure 3, the reflector
70 is illustrated according to three distinct lifting positions,
a position in solid lines 70 corresponding for the beam
antenna at an elevation angle of 00, and two positions in
broken lines 70 'and 70 "corresponding for the beam
antenna at elevation angles of + and - 150. This arrangement causes, in all rigor, a defocusing of the
reflective with respect to the source, but the degradations
generated are negligible given the small amplitude
of the elevation movement.
La source 71 est constituée d'une rampe placée à la
base de la nacelle rotative 85, en offset devant le réflecteur
70, sur toute la largeur de ce dernier. Cette rampe est
constituée d'un ou de deux guides d'ondes à fentes superposés selon que I'on désire émettre une onde avec une ou plusieurs polarisations.Source 71 consists of a ramp placed at the
base of the rotary nacelle 85, offset to the reflector
70, over the entire width of the latter. This ramp is
consisting of one or two superimposed slot waveguides depending on whether one wishes to emit a wave with one or more polarizations.
Le fonctionnement au dépliement de l'aérien du radar est le suivant
- l'antenne et le radôme du radar étant supposés repliés, l'autorisation de dépliement est donnée, après décollage de l'aéronef, par le signal de rentrée du train d'atterrissage. L'autorisation de dépliement déclenche l'admission d'air sous pression dans l'enceinte du radôme par exemple à 1 bar, le temps nécessaire pour porter la pression interne de l'enceinte à +30 mbar relatif par rapport à la pression externe. La pression exercée sur la calotte rigide du radôme déplie la jupe et provoque la sortie de la calotte rigide qui entraîne avec elle la jambe télescopique de rappel.The operation when the radar aerial is unfolded is as follows
- the radar antenna and radome being assumed to be folded back, the authorization to unfold is given, after takeoff of the aircraft, by the re-entry signal from the landing gear. The unfolding authorization triggers the admission of pressurized air into the radome enclosure, for example at 1 bar, the time required to bring the internal pressure of the enclosure to +30 mbar relative to the external pressure. The pressure exerted on the rigid cap of the radome unfolds the skirt and causes the exit of the rigid cap which carries with it the telescopic return leg.
La jambe télescopique de rappel possède une butée électromécanique qui matérialise l'extension du radôme et donne l'autorisation de dépliement du réflecteur de l'antenne. Le dépliement du réflecteur s'effectue alors en séquence normale, par l'intermédiaire de la chaîne cinématique élévation du radar, le rapport de réduction mécanique utilisée étant suffisant pour permettre le maintien en position du réflecteur, au jeu près, après coupure de l'alimentation électrique du moteur. L'arrivée en position dépliée du réflecteur autorise ensuite la mise en rotation de l'aérien. The telescopic return leg has an electromechanical stop which materializes the extension of the radome and gives the authorization to unfold the antenna reflector. The unfolding of the reflector is then carried out in normal sequence, via the radar elevation kinematic chain, the mechanical reduction ratio used being sufficient to allow the reflector to be held in position, apart from play, after switching off the motor power supply. The arrival in the unfolded position of the reflector then allows the aerial to rotate.
Le fonctionnement au repliement de l'aérien du radar est le suivant
La sortie du train d'atterrissage de l'aéronef commande l'arrêt de la rotation de l'antenne et initialise après cet arrêt la séquence du repliement du réflecteur de l'antenne sur l'axe d'élévation. Puis, le constat de la position repliée du réflecteur par un codeur de position autorise le dégonflage du radôme par une électrovalve de mise à l'air libre et le rappel, par la jambe de force, de la calotte rigide du radôme en position rétractée. The operation of the radar aerial folding is as follows
The exit of the landing gear of the aircraft controls the stopping of the rotation of the antenna and initiates after this stopping the sequence of the folding of the antenna reflector on the elevation axis. Then, the observation of the folded position of the reflector by a position encoder authorizes the deflation of the radome by an air solenoid valve and the return, by the strut, of the rigid cap of the radome in the retracted position.
Diverses sécurités peuvent être envisagées. On peut notamment se prémunir contre une panne de l'électrovalve de mise à l'air libre de l'enceinte du radôme qui empêcherait la rétraction de celui-ci, en la doublant avec une valve manuelle de mise à l'air libre. On peut également se prémunir contre une panne du moteur élévation entraînant le repliement du réflecteur en doublant ce moteur par un moteur de secours dont l'alimentation et la commande seraient assurées à partir d'une chaîne cinématique indépendante fonctionnant sur batterie de secours. Il est également envisageable de provoquer le repliement du réflecteur à l'aide de la seule jambe de force et de son action sur le réflecteur par intermédiaire de la calotte rigide du radôme. Various securities can be envisaged. We can in particular protect against a breakdown of the solenoid valve for venting the radome enclosure which would prevent its retraction, by doubling it with a manual vent valve. We can also protect against a failure of the elevation engine causing the reflector to fold over by doubling this engine with a backup engine, the supply and control of which would be ensured from an independent kinematic chain operating on backup battery. It is also conceivable to cause the reflector to be folded up using the single strut and its action on the reflector by means of the rigid cap of the radome.
En cas de baisse importante de la pression dans l'enceinte du radôme on peut prévoir un mano-contact déclenchant l'arrêt de la rotation de l'antenne et le repliement de son réflecteur. In the event of a significant drop in pressure in the radome enclosure, it is possible to provide a pressure switch triggering the stopping of the rotation of the antenna and the folding of its reflector.
Enfin pour limiter les contraintes dans la jupe et éviter son éclatement, il est possible d'utiliser un clapet de surpression. Finally, to limit the stresses in the skirt and prevent it from bursting, it is possible to use a pressure relief valve.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CD | Change of name or company name | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060929 |