KR102144910B1 - 경량 레이돔 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이돔 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 항공기에 설치되는 안테나를 수용하도록 형성되어 안테나를 보호하는 레이돔에 있어서, 상기 안테나를 수용하도록 형성되며, 다공질로 이루어지는 발포층 상기 발포층의 외측 표면을 감싸도록 형성되며, 유리섬유강화플라스틱 시트의 적층체가 경화되어 이루어지는 유리섬유강화플라스틱 패널층 및 상기 유리섬유강화플라스틱 패널층 외측 표면을 코팅하도록 형성된 도장층을 포함하여 경량이면서도 내환경성과 내구성이 높은 경량 레이돔 및 이의 제조방법이 개시된다.

Description

경량 레이돔 및 이의 제조 방법{Lightweight Radome and Method For Manufacturing The Same}

본 발명은 레이돔 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이돔의 무게 및 내충격성을 높이도록 한 경량 레이돔 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

레이돔(radome)이란 항공기 레이더 등의 안테나를 수납정형하는 덮개를 일컫는 것이다. 이러한 레이돔은 설계 시 요구되는 조건이 두 가지가 있는데, 하나는 항공기의 비행 시 영향을 최소화(공기력 저항 최소화 및 구조 강도/강성 확보를 통한 안테나 보호 역할)해야 하는 것과, 안테나에서 송수신되는 전자기파가 레이돔을 통과할 시 최소의 왜곡을 가져야 하는 것이다.

한편, 종래의 레이돔은 내충격성이 크며, 난연성과 내식성의 특징을 가지는 유리섬유강화플라스틱 시트 적층체와 일측면에 도포되는 도장으로 이루어졌다.

그런데 이러한 구조를 가진 레이돔은 레이돔 제조에 있어서, 치공구를 이용해서 적층공정, 압착공정, 경화공정을 적용함에 따라 작업의 복잡성이 높아지며, 비용증가의 문제를 가지고 있다. 또한 안테나 보호체로써의 구조적 강도/강성, 진동, 충격 등에 대한 내성을 포함하여 구조적 역할을 수행해야 하므로, 이를 위한 기계적 물성을 보강하기 위한 레이돔의 중량이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 항공기 운용 시, 외부 온도가 너무 높거나 낮은 환경 또는 습도가 매우 높은 환경에 노출될 경우, 레이돔 내부 기기에 영향을 미치는 문제가 발생할 수 있다.

이에 따라, 상기와 같은 문제를 개선할 수 있는 레이돔의 개발이 필요한 실정이다.

1. 한국공개특허공보 제10-2014-0035348호("측지선 레이돔")

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 제조공정이 간단하여 비용을 절감할 수 있으면서도 경량화 및 외부 환경에 대한 내성이 강화된 레이돔 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 경량 레이돔은 항공기에 설치되는 안테나를 수용하도록 형성되어 안테나를 보호하는 레이돔에 있어서, 상기 안테나를 수용하도록 형성되며, 폴리스티렌(Polystyrene) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene) 발포수지가 발포되어 형성된 다공질 폐쇄형 셀로 이루어지며, 내측 표면이 열선 절단을 통해 경질면 처리되어 형성된 발포층; 상기 발포층의 외측 표면을 감싸도록 형성되며, 유리섬유강화플라스틱 시트의 적층체가 경화되어 이루어지는 유리섬유강화플라스틱 패널층; 및 상기 유리섬유강화플라스틱 패널층 외측 표면을 코팅하도록 형성된 도장층;을 포함한다.

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그리고 상기 발포층은, 증기 성형 공정을 통해 성형되고, 이후 내측 표면이 열선 절단을 통해 경질면 처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도장층은, 에폭시계 하부도장 도료 및 에폭시 또는 우레탄계 상부도장 도료가 적용되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 경량 레이돔의 제조 방법은, 1) 다공질로 이루어진 발포체를, 상형과 하형으로 이루어지며 각각에 고온의 증기를 공급할 수 있는 증기유통로가 형성된 틀에 삽입하는 단계; 2) 상기 증기유통로로 고온의 증기를 공급하여 상기 틀에 삽입된 발포체를 성형함으로써 상기 발포층을 형성하는 단계; 2_1) 상기 발포층의 내측 표면을 열선으로 절단하여 경질면처리 하는 단계; 3) 상기 발포층 외측면에 다수의 유리섬유강화플라스틱 시트(310)를 적층하여 경화된 유리섬유강화플라스틱 패널층을 접착하는 단계; 및 4) 상기 유리섬유강화플라스틱 패널층 외측 표면에 도료를 도포 및 건조하여 도장층을 형성하는 단계;를 포함한다.

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상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 경량 레이돔 및 이의 제조 방법은

첫째, 레이돔 중량을 감소시켜 항공기에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 레이돔의 내충격성, 단열성을 향상시켜 레이돔 내부에 수용된 기기들의 레이돔 외부환경에 대한 내성을 강화시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 단방향 적층 구조의 제작공정을 적용하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 설치위치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 1)단계를 도시한 측단면 개념도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 2)단계를 도시한 측단면 개념도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 2_1)단계를 도시한 측단면 개념도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 3)단계를 도시한 측단면 개념도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 4)단계를 도시한 측단면 개념도이다.

본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

[경량 레이돔]

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 설치위치를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔(1000)은 통상 항공기(1)의 선단에 설치되는 안테나(2)를 수용하도록 설치되어 외부의 충격으로부터 안테나(2) 및 그 주변 기기를 보호하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 측단면도이다.

경량 레이돔(1000)은 크게 발포층(100)과, 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)과 도장층(500)으로 이루어진다.

발포층(100)은 레이돔(1000)의 전체적인 형상을 형성하는 것으로, 항공기의 공기 저항을 최소화 할 수 있도록 돔 형상으로 형성된다. 발포층(100)의 재질은 폴리스티렌(Polystyrene), 폴리프로필렌(Polypropylene) 중 어느 하나로 이루어지는 발포수지에 발포제를 첨가하여 형성되는 다공질로 이루어지는데, 이때, 다공질을 이루고 있는 구형의 각 셀(110)은 폐쇄형 셀로 이루어져, 발포층(100) 내측과 외측의 공기와 수분이 서로 유통되지 않도록 형성된다. 이에 따라, 경량 레이돔(1000)은 발포층(100)의 구성을 통해 중량은 작으면서도 외부에서 충격이 가해질 시 충격을 흡수하며, 단열성 성능이 높아 레이돔(1000) 외기의 온도가 높거나 낮더라도 레이돔 내부에 수용된 안테나 및 그 주변기기에 미치는 영향을 차단한다.

발포층(100)의 내측 표면은 경질면 처리된다. 경질면 처리(130)란 증기 성형을 통해 형성된 발포층(100) 내측면의 초기 경질면에 대해 열선을 통해 가열시켜 녹여 초기 경질면 표면을 절단함으로써 면을 고르게 형성 및 외부환경에 대한 영향을 차단하고, 발포층(100) 표면에서 발생할 수 있는 잔여물의 유출을 방지하여 장비 운용의 안정성을 높이는 것을 의미한다. 경질면 처리(130)가 완료된 발포층(100)의 내측은 안테나로부터 송수신되는 전자기파의 왜곡을 최소화하고, 손상을 예방할 수 있다.

덧붙여, 상기 발포층(100)의 표면에는 부식방지 도료가 도포되어, 난연성을 높일 수도 있다.

한편, 발포층(100)의 경우 내환경성은 우수하지만 날카로운 물체 등에 외표면이 쉽게 손상되어 고른 표면을 유지하기 어려운 문제가 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 레이돔(1000)의 표면이 고르지 못하면 안테나로부터 송수신되는 전자기파의 왜곡을 일으키므로 통신 품질이 떨어질 우려가 있다.

이러한 문제를 예방하기 위해 발포층(100)의 외측에는 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)이 발포층(100)의 외측 표면을 감싸는 형태로 형성된다. 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)은 유리섬유강화플라스틱 시트(310)가 다수개 적층된 상태로 경화되어 형성되는데, 유리섬유강화플라스틱 시트(310)는 유리섬유와 탄소섬유와 케블라 등의 방향족 나일론 섬유와 불포화 폴리에스터와 에폭시수지 등의 열경화성 수지를 결합한 물질을 시트형태로 형성한 것으로, 경도가 높으면서도 가볍고 가공하기 쉬운 특징을 나타낸다.

상기 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)은 구조용 접착제를 통해 발포층(100)에 접착됨으로써, 레이돔이 발포층(100)을 통해서는 내환경성이 높고 가벼운 특성을 발휘하도록 하고, 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)을 통해서는 내구성이 높은 특성을 발휘하도록 한다.

항공기는 높은 고도를 비행함에 따라, 습공기를 지나가야 하는 상황이 잦다. 이때, 습공기의 수분이 응축되어 레이돔(1000) 표면에 맺히게 된다. 레이돔(1000) 표면에 응축되어 맺힌 물방울이 레이돔(1000)으로부터 탈락되지 않을 경우, 결빙되어 통신품질을 저하시킬 우려가 있다. 도장층(500)은 이러한 문제를 방지하기 위한 것으로, 상기 유리섬유강화플라스틱 패널층(300) 외측 표면을 코팅하도록 형성되어 레이돔(1000) 표면에 응축된 물방울이 쉽게 탈락되도록 한다.

상세히, 상기 도장층(500)은 유리섬유강화플라스틱 패널층(300) 외면에 직접적으로 도포되며, 에폭시계 도료로 이루어지는 하도와, 하도의 외측 표면에 도포되며, 에폭시 또는 우레탄계 도료로 이루어지는 상도로 이루어진다.

상기 하도는 미세하게 불균형할 수 있는 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)의 외면을 매끈하게 함과 동시에 상도의 접착력을 강화시키는 역할을 하고, 상도는 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)의 부식을 방지하여 매끈한 표면을 장기간 유지하도록 하는 역할을 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔은 상술한 바와 같이 발포층(100)과, 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)과, 도장층(500)으로 이루어져 내환경성이 높고, 내구성이 높으며, 유지보수가 용이한 효과를 발휘할 수 있다.

[경량 레이돔의 제조방법]

이하, 앞서 설명한 경량 레이돔의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.

참고로, 경량 레이돔의 제조방법에서 앞서 설명한 경량 레이돔과 동일한 명칭을 가진 구성은 동일한 구성을 지칭한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 1)단계를 도시한 측단면 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법은 먼저 다공질로 이루어진 발포체(110)를 틀(30)에 삽입하는 1)단계가 수행된다.

이때, 상기 발포체(110)는 폴리스티렌(Polystyrene) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene)으로 이루어진 발포수지에 발포제를 첨가하여 형성되며, 폐쇄형 셀로 이루어진다.

상기 틀(30)은 상형(30_1)과 하형(30_2)으로 이루어지며, 상형(30_1)과 하형(30_2)을 결합할 시 형성되는 내측 공간은 형성할 발포층의 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 즉, 하형(30_2)은 형성할 발포층의 내면 형상에 대응되도록 볼록하게 형성되고, 상형(30_1)은 형성할 발포층의 외면 형상에 대응되도록 오목하게 형성되는 것이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 2)단계를 도시한 측단면 개념도이다.

다음, 상기 틀(30)에 삽입된 발포체(110)를 성형하여 발포층(100)을 형성하는 2)단계가 수행된다.

상기 틀(30)의 상형(30_1)과 하형(30_2) 각각에는 상기 발포층에 대응되게 형성된 부위로 고온의 증기를 공급할 수 있는 증기유통로(31)가 형성된다. 발포체(110)는 이미 발포수지의 발포가 완료된 상태로 성형 시 상기 증기유통로(31)를 통해 고온의 증기를 공급함으로써 발포체(110)의 성형을 용이하게 하는 것이다. 증기를 통한 발포체(110)의 성형은 발포체(110)의 성형을 용이하게 하기 위함이지 반드시 증기를 통한 성형을 해야 하는 것은 아니며, 단순 압착을 통한 성형 또한 가능하다. 다만, 고온의 증기를 통하여 발포체(110)를 성형할 경우에는 소정 시간 상온 또는 저온의 환경에서 냉각 과정을 거칠 필요가 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 2_1)단계를 도시한 측단면 개념도이다.

상기 2) 단계 이후에는 2) 단계를 통해 형성된 발포층(100)의 내측 표면을 경질면 처리하는 2_1)단계가 수행된다. 2_1)단계는 2)단계 이후라면 어느 단계에서든 수행이 가능하다.

상세히, 2)단계 직후에 완성된 발포층(100)의 경우, 고온증기의 압력으로 인해 그 표면이 고르지 못하게 형성될 수 있다. 그리고 발포층(100)의 외측 표면의 경우에는 상기 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)과 도장층(500)에 의해 보호되지만 발포층(100)의 내측 표면은 발포층(100)을 보호하기 위한 별도의 구성이 없어 표면의 잔여물 발생 및 표면 손상의 가능성이 있는데, 이러한 문제를 해결하기 위해 발포층(100) 내측 표면을 별도의 경질면처리 수단(50)을 통하여 경질면 처리하는 것이다. 상기 경질면처리 수단은 열선을 통해 발포층(100)을 가열 절단하는 방식으로, 절단된 면의 발포층(100)은 일부가 녹아 고르고 단단하게 된다.

참고로, 발포층(100)의 내측 표면에 별도의 층을 형성하지 않고 열선을 통하여 경질면처리 하는 이유는, 레이돔을 이루는 각 층이 다수 층으로 형성될수록 각 층의 다른 물성에 의해 구조적 안전성이 떨어지는 문제를 예방하기 위함이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 3)단계를 도시한 측단면 개념도이다.

상기 2) 단계 이후에는 발포층(100) 외측면에 다수의 유리섬유강화플라스틱 시트(310)를 적층 및 이를 경화시켜 유리섬유강화플라스틱 패널층을 형성하는 3) 단계가 수행된다.

상기 유리섬유강화플라스틱 시트(310)와 발포층(100) 외측면에는 구조형 접착제가 도포되고, 그 위로 유리섬유강화플라스틱 시트(310)가 발포층(100)의 외측 표면을 감싸도록 적층된다. 이어, 유리섬유강화플라스틱 시트(310)를 가열하여 경화시키고, 경화된 유리섬유강화플라스틱 시트(310) 위로 다른 유리섬유강화플라스틱 시트(310)을 적층하여 가열함으로써 경화시킨다. 이러한 방법을 다회 반복하여, 유리섬유강화플라스틱의 적층체가 경화되어 이루어지는 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)을 형성하는 것이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량 레이돔의 제조 방법의 4)단계를 도시한 측단면 개념도이다.

상기 3) 단계 이후에는 유리섬유강화플라스틱 패널층(300) 외측 표면에 도료를 도포 및 건조하여 도장층을 형성하는 4)단계가 수행된다.

상기 4) 단계는 하부 도장 도료를 유리섬유강화플라스틱 패널층(300)의 외측 표면에 도포하고 건조시켜 레이돔의 도장 표면을 샌딩하여 매끄럽게 만들고, 이어 상부 도장 도료를 도포하여 및 건조시킴으로써 마무리 한다.

상기와 같은 경량 레이돔의 제조방법에 따르면, 제조공정을 줄여 작업 효율을 높이면서도 내환경성과 내충격성 및 내구성이 높고 경량인 경량 레이돔을 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1: 항공기 2: 안테나
30: 틀
50: 경질면처리 수단 51: 열선
100: 발포층
110: 발포체 130: 경질면 처리
300: 유리섬유강화플라스틱 패널층
310: 유리섬유강화플라스틱 시트
500: 도장층

Claims (7)

1. 항공기에 설치되는 안테나를 수용하도록 형성되어 안테나를 보호하는 레이돔에 있어서,
   상기 안테나를 수용하도록 형성되며, 폴리스티렌(Polystyrene) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene) 발포수지가 발포되어 형성된 다공질 폐쇄형 셀로 이루어지며, 내측 표면이 열선 절단을 통해 경질면 처리되어 형성된 발포층;
   상기 발포층의 외측 표면을 감싸도록 형성되며, 유리섬유강화플라스틱 시트의 적층체가 경화되어 이루어지는 유리섬유강화플라스틱 패널층; 및
   상기 유리섬유강화플라스틱 패널층 외측 표면을 코팅하도록 형성된 도장층;을 포함하는 경량 레이돔.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 발포층은,
   증기 성형 공정을 통해 성형되고, 이후 내측 표면이 열선 절단을 통해 경질면 처리된 것을 특징으로 하는 경량 레이돔.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 도장층은,
   에폭시계 하부도장 도료와 에폭시 또는 우레탄계 상부도장 도료가 적용되는 것을 특징으로 하는 경량 레이돔.
   
6. 제1항, 4항 내지 제5항 중 선택된 어느 한 항에 따른 경량 레이돔의 제조 방법에 있어서,
   1) 다공질로 이루어진 발포체를, 상형과 하형으로 이루어지며 각각에 고온의 증기를 공급할 수 있는 증기유통로가 형성된 틀에 삽입하는 단계;
   2) 상기 증기유통로로 고온의 증기를 공급하여 상기 틀에 삽입된 발포체를 성형함으로써 상기 발포층을 형성하는 단계;
   2_1) 상기 발포층의 내측 표면을 열선으로 절단하여 경질면처리 하는 단계;
   3) 상기 발포층 외측면에 다수의 유리섬유강화플라스틱 시트(310)를 적층하여 경화된 유리섬유강화플라스틱 패널층을 접착하는 단계; 및
   4) 상기 유리섬유강화플라스틱 패널층 외측 표면에 도료를 도포 및 건조하여 도장층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 레이돔의 제조 방법.
7. 삭제

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