JP2005219651A - Airplane antenna and airplane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、航空機用アンテナおよび航空機に関する。 The present invention relates to an aircraft antenna and an aircraft.
従来より航空機に装備されているブレードアンテナは、機体表面から外側に突出して設けられるために、空気の抵抗要素となって機体の空力特性を低下させる要因となり得る。また、飛行状況や気象条件等により着氷が生じてアンテナの性能を低下させる要因となり得る。さらに、空気抵抗を増加させないために機体表面に沿う断面積を極力小さくする必要がある。また、戦闘機等においては、レーダによって捕捉されにくくするため、電波反射量(RCS:Rader Cross Section)をなるべく小さくすることが求められている。 Conventionally, since the blade antenna provided on the aircraft is provided so as to protrude outward from the surface of the airframe, it may become a resistance element of air and cause aerodynamic characteristics of the airframe to be deteriorated. In addition, icing may occur due to flight conditions, weather conditions, and the like, which may be a factor that degrades antenna performance. Furthermore, in order not to increase the air resistance, it is necessary to reduce the cross-sectional area along the airframe surface as much as possible. Moreover, in a fighter aircraft etc., in order to make it difficult to be captured by a radar, it is required to reduce the amount of radio wave reflection (RCS: Radar Cross Section) as much as possible.
そこで、アンテナ要素を航空機の垂直尾翼に内蔵したアンテナシステムが提案されている(下記の特許文献1)。同文献には、平板状のアンテナ要素と、同じく平板状の誘電体とを垂直尾翼内に仮想の同一平面に沿うようにして上下に(隣り合わせて)配置し、両者間に隙間(ノッチ)を設けたノッチアンテナが採用されている。
Therefore, an antenna system in which an antenna element is built in a vertical tail of an aircraft has been proposed (
上記のアンテナシステムにおいては、垂直尾翼という既に空気の抵抗要素である部分に内蔵されることで、アンテナが単体では空気の抵抗要素とならない点、RCSが大きくならない点は評価されるが、着氷により性能が低下する点は解消されていない。 In the antenna system described above, it is evaluated that the antenna does not become an air resistance element by itself and that the RCS does not increase by being incorporated in a part that is already an air resistance element, such as a vertical tail, but icing is not possible. The point that the performance is reduced due to this is not solved.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、単体でも空気の抵抗要素とはなり難く、着氷もなく、RCSも低く抑えることのできる航空機用のアンテナ、およびそれを備えた航空機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an antenna for an aircraft that is unlikely to be a resistance element of air alone, that is not icing, and that can keep RCS low, and an aircraft including the same. It is intended to provide.
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の航空機用アンテナを採用する。
すなわち本発明の航空機用アンテナは、放射体と、放射体とほぼ平行に配置される板状のアンテナ素子とを備え、放射体が航空機の機体表面に沿って配置されるとともに、アンテナ素子が放射体に対して機体表面から離間した位置に固定されていることを特徴とする。
本発明においては、板状のアンテナ素子が、機体表面に沿う空気の流れにほぼ平行に配置されるので、アンテナ素子の空気抵抗が非常に小さく抑えられる。また、アンテナ素子が板状であることで、送受信される電磁波の周波数の帯域に合わせてアンテナ素子の大きさを決定し易く、製作もし易い。
As means for solving the above problems, an aircraft antenna having the following configuration is employed.
That is, the aircraft antenna of the present invention includes a radiator and a plate-like antenna element disposed substantially parallel to the radiator, the radiator is disposed along the aircraft body surface, and the antenna element radiates. It is characterized by being fixed at a position separated from the body surface with respect to the body.
In the present invention, the plate-like antenna element is disposed substantially parallel to the air flow along the airframe surface, so that the air resistance of the antenna element can be kept very small. In addition, since the antenna element is plate-shaped, it is easy to determine the size of the antenna element according to the frequency band of the electromagnetic wave transmitted and received, and it is easy to manufacture.
このとき、放射体は、機体表面に形成された凹部の底面に配置するのが好ましい。これにより、放射体と平行に配置されるアンテナ素子の、機体表面からの突出量が小さくなるので、アンテナ素子の空気抵抗が小さく抑えられるとともに、アンテナ素子への着氷が生じ難くなる。 At this time, it is preferable to arrange the radiator on the bottom surface of the recess formed on the surface of the machine body. As a result, the projecting amount of the antenna element arranged in parallel with the radiator from the surface of the airframe is reduced, so that the air resistance of the antenna element is suppressed to a low level and ice formation on the antenna element is difficult to occur.
さらに、アンテナ素子は、凹部の周囲の機体表面と同位もしくは低位に固定するのが良い。これにより、アンテナ素子が機体表面から突出しないので、アンテナ素子の空気抵抗がさらに小さく抑えられるとともに、アンテナ素子への着氷がさらに生じ難くなる。 Furthermore, the antenna element is preferably fixed at the same level as or lower than the surface of the body around the recess. As a result, the antenna element does not protrude from the airframe surface, so that the air resistance of the antenna element can be further reduced and icing on the antenna element is further unlikely to occur.
航空機の機体表面が導電性材料で形成されている場合、機体表面を、本発明の航空機用アンテナにおける放射体として機能させることもできる。このようにすれば、機体表面に対向させてアンテナ素子を設けるのみでよく、部品点数を減少させることができる。一方、航空機の機体表面が複合材料等で形成される場合は、機体表面の一部に放射体を設置する必要がある。 When the aircraft body surface is formed of a conductive material, the aircraft surface can also function as a radiator in the aircraft antenna of the present invention. In this way, it is only necessary to provide the antenna element so as to face the surface of the machine body, and the number of parts can be reduced. On the other hand, when the aircraft body surface is formed of a composite material or the like, it is necessary to install a radiator on a part of the aircraft surface.
本発明は、導電体からなる機体表面の平面部または曲率半径の大きい部分に、機体表面から外側に離間して、機体表面とほぼ平行に固定されたアンテナ素子を備えることを特徴とする航空機とすることもできる。本発明において、機体表面の平面部または曲率半径の大きい部分は、機体表面に沿って板状のアンテナ素子を設置しても機体表面に凹凸の変化が大きく現れず、飛行中の空気の流れに乱れが生じ難くなる。また、機体表面の平面部または曲率半径の大きい部分は、航空機の種類を問わず機体の随所に数多く見られるので、アンテナ素子の適切な設置箇所を見つけ易い。 According to another aspect of the present invention, there is provided an aircraft including an antenna element which is spaced apart from the surface of the airframe and fixed substantially parallel to the surface of the airframe in a plane portion or a portion having a large curvature radius of the airframe surface made of a conductor. You can also In the present invention, the flat portion of the surface of the airframe or the portion with a large radius of curvature does not significantly change the unevenness on the surface of the airframe even when a plate-like antenna element is installed along the surface of the airframe. Disturbance is less likely to occur. In addition, since a large number of plane portions or portions having a large radius of curvature are found everywhere on the aircraft regardless of the type of aircraft, it is easy to find an appropriate installation location of the antenna element.
本発明によれば、空気抵抗を非常に小さく抑えることができ、機体の空力特性を低下させる要因とならない。また、機体表面からの突出が抑えられることで着氷が起こり難く、アンテナの性能を低下させる要因とならず、またRCSを低く抑えることもできる。さらに、板状のアンテナ素子を使用することで、送受信される電磁波の全方位性を確保し易いという利点もある。 According to the present invention, the air resistance can be suppressed to a very low level, and the aerodynamic characteristics of the airframe are not deteriorated. In addition, since the protrusion from the surface of the airframe is suppressed, icing is unlikely to occur, and it does not cause a decrease in antenna performance, and RCS can be suppressed low. Further, the use of a plate-like antenna element has an advantage that it is easy to ensure the omnidirectionality of electromagnetic waves transmitted and received.
本発明の実施形態を図1から図2に示して説明する。
図1には、航空機の機体の平滑な機体表面1に設けられた磁流形成形アンテナを示す。この磁流形成形アンテナは、誘電体からなる放射体10と、放射体10と平行に配置された板状のアンテナ素子20とを備えている。放射体10は平面視すると円形をなし、複合材料からなる機体外板の機体表面1に形成されたすり鉢状の凹部2の底面に配置されている。アンテナ素子20は放射体10と同じく平面視すると円形をなし、放射体10に対して機体表面1から外側に離間し、図2に示すように凹部2の周囲の機体表面1と同レベルの高さに配置され、放射体10に立脚する脚部11によって機体に固定されている。
機体に固定されたアンテナ素子20を機体表面1に垂直な方向から見ると、放射体10とアンテナ素子20とは同心円をなすように中心を一致させた位置関係にある。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a magnetic current forming antenna provided on a
When the
磁流形成形アンテナは、脚部11を介してアンテナ素子20に給電すると、放射体10とアンテナ素子20との間で電界が発生するが、両者間で発生する電界のうち、特にアンテナ素子20の周縁において発生する電界すなわち磁流が電磁波の放射に寄与するしくみとなっている。磁流形成形アンテナは、放射体10やアンテナ素子20の形状や寸法、両者の間隔等によってアンテナ特性が変化するので、対象とする周波数、帯域等に応じてそれらが適切に設定される。
The magnetic current forming antenna generates an electric field between the
上記のように構成された磁流形成形アンテナにおいては、アンテナ素子20が、機体外板の機体表面1に沿う空気の流れにほぼ平行に配置されているので、アンテナ素子20の空気抵抗が非常に小さく抑えられる。また、アンテナ素子20が板状であることで、送受信される電磁波の周波数の帯域に合わせてアンテナ素子20の大きさを決定し易く、製作もし易い。
In the magnetic current forming antenna configured as described above, the
上記の磁流形成形アンテナにおいては、放射体10と平行に配置されるアンテナ素子20が、機体表面1から突出していないので、アンテナ素子20の空気抵抗が極端に小さく抑えられるとともに、アンテナ素子20への着氷が生じ難くなる。
In the above-described magnetic current forming antenna, the
上記の磁流形成形アンテナにおいては、平滑な機体表面1に設置されており、この部分に沿って板状のアンテナ素子20を設置しても機体表面1に凹凸の変化が大きく現れず、飛行中の空気の流れに乱れが生じ難くなる。また、アンテナが設置されたような平面部または曲率の小さな部分は航空機の種類を問わず機体の随所に数多く見られるので、アンテナ素子20の適切な設置箇所を見つけ易い。
The above magnetic current forming antenna is installed on the
ところで、本実施形態においては機体外板を複合材料とし、機体外板の一部を除いて放射体10を配置したが、機体外板が導電体からなる場合は、アンテナ素子20の直下に位置する機体外板を放射体10として機能させることも可能である。この場合、磁流形成形アンテナの部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることができる。
By the way, in the present embodiment, the fuselage outer plate is made of a composite material, and the
なお、本実施形態においてはアンテナ素子20の平面形状を円形としたが、アンテナ素子20の形状はこれに限らず、対象とする周波数、帯域、搭載される航空機の用途等に応じて、正方形、長方形、多角形等、あらゆる形状を採用することができる。
また、本実施形態では、アンテナ素子20を凹部2の周囲の機体表面1と同レベルの高さに配置したが、アンテナ素子20の高さはこれに限らず、周囲の機体表面1よりも低いレベルにあってもよいし、逆に周囲の機体表面1よりも高いレベルにあってもよい。ただし、機体表面1よりも高いレベルに固定された場合には、空気抵抗が増え、着氷が生じる可能性も高くなるので、好ましくない。
In the present embodiment, the planar shape of the
Further, in the present embodiment, the
本実施形態の変形例を図3から図5に示す。
図3の変形例では、凹部2の全域を覆い、アンテナ素子20をすべて内側に収める球面状のレドーム3が設けられている。アンテナ素子20は板状であるため、空気抵抗が非常に小さく抑えられるが、空気抵抗を皆無にすることはできない。そこで上記のようにレドーム3を設けることにより、アンテナ素子20に空気がぶつからなくなり、空気抵抗のさらなる低減が図れる。
このようにレドーム3を設けるのであれば、アンテナ素子20を周囲の機体表面1よりも高いレベルに配置しても問題ない。
Modified examples of the present embodiment are shown in FIGS.
In the modification of FIG. 3, a spherical radome 3 that covers the entire area of the
If the radome 3 is provided in this way, there is no problem even if the
図4の変形例では、放射体10とアンテナ素子20との間に、電界の発生を阻害しない特性を有する樹脂材料4が充填されている。アンテナ素子20は、上面だけが露出し、その周囲は平滑に均され、機体表面1がアンテナ素子20を含んでも凹凸なく平滑に形成されている。このようにすれば、上記と同様にアンテナ素子20に空気がぶつからなくなり、空気抵抗のさらなる低減が図れる。
In the modification of FIG. 4, a
図5の変形例では、機体表面1に凹部2が設けられておらず、機体表面1から突き出すようにアンテナ素子20が固定されている。そしてこのアンテナ素子20をすべて内側に収める球面状のレドーム5が設けられている。このようにすれば、凹部2を設けなくてもアンテナ素子20の空気抵抗を低減できる。しかしながら、レドーム5が大きく盛り上がることになり、レドーム5自体の空気抵抗が増すので、他の例ほど空気抵抗の低減は図れない。
In the modification of FIG. 5, the
1…機体表面、2…凹部、3、5…レドーム、4…樹脂材料、10…放射体、20…アンテナ素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記放射体が航空機の機体表面に沿って配置されるとともに、前記アンテナ素子が前記放射体に対して前記機体表面から離間した位置に固定されていることを特徴とする航空機用アンテナ。 A radiator, and a plate-like antenna element disposed substantially parallel to the radiator,
An aircraft antenna, wherein the radiator is disposed along a surface of an aircraft body, and the antenna element is fixed at a position spaced from the surface of the aircraft with respect to the radiator.
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