KR102620216B1 - 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체 - Google Patents
샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 항공기 구조 내부에 안테나를 삽입하는 안테나 일체형 구조체에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 안테나 모듈을 샌드위치 복합재 코어의 중심에 위치하도록 한 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 항공기 구조 내부에 안테나를 삽입하는 안테나 일체형 구조체에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 안테나 모듈을 샌드위치 복합재 코어의 중심에 위치하도록 한 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체에 관한 것이다.
종래의 항공기에 적용된 돌출형 안테나는, 항공기의 외부 항력 증가, 스텔스 성능 저하, 기체 구조 장착을 위한 부품수 및 중량의 증가 등의 단점을 갖는다. 이를 보완하기 위해 항공기 구조 내부에 안테나를 삽입하는 '구조 내장형 안테나' 또는 구조와 안테나를 일체화하는 '안테나 일체형 구조' 개발을 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다.
종래의 안테나 일체형 구조는 샌드위치 패널 내 패치 형 안테나(EM radiator)를 배치하거나 라미네이트 복합재 적층층 중 일부를 안테나 역할을 하는 층으로 적용하는 방식이 개발되고 있다.
일예로 샌드위치 패널 내에 안테나를 배치하는 안테나 일체형 구조는 전자기파(EM wave)의 효과적인 방출과 구조 결합성 향상을 위해 상부 페이스시트(Upper facesheet)의 하면에 안테나 층을 직접 부착하는 방식을 사용한다.
도 1에는 일반적인 안테나 일체형 구조체(10)의 개략단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 안테나 일체형 구조체(10)는, 상부 페이스시트(11)와 하부 페이스시트(12) 사이에 안테나 모듈(13)과 샌드위치 패널(14)이 순차적으로 적층되며, 상술한 바와 같이 상부 페이스시트(11)에 안테나 모듈(13)이 직접 부착된 형태로 이루어진다.
위와 같은 종래의 안테나 일체형 구조체(10)는 하중지지로 인한 구조 변형과 충격과 같은 외부 환경으로 인해 안테나 모듈(13)의 손상이나 파손이 발생하기 쉽기 때문에 구조 효율성과 내구성이 약한 단점으로 인해 상용화에 한계를 나타내고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 안테나 모듈을 샌드위치 복합재 코어의 중심에 위치하도록 두 개의 샌드위치 코어를 통해 안테나 모듈을 감싸는 구조를 적용하여 조립이 용이하고, 외부 충격으로부터 안테나 모듈의 손상이나 파손을 방지한 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 구조를 제공함에 있다.
또한, 샌드위치 복합재 코어로 허니콤 형상 및 격자형 형상을 복합 적용하여 내충격 성능을 향상시키면서도 조립이 용이한 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체는, 구조체의 외면을 형성하는, 상부 페이스시트; 구조체의 내면을 형성하며, 중앙부가 내측으로 함몰되어 샌드위치 패널이 수용되는 샌드위치 패널 장착부가 형성되고, 둘레부가 상기 상부 페이스시트의 둘레와 결합되는, 하부 페이스시트; 및 안테나 모듈이 중앙부에 수용되며, 상기 샌드위치 패널 장착부에 수용되는 샌드위치 패널을 포함한다.
또한, 상기 샌드위치 패널은, 상부 샌드위치 코어와, 상기 상부 샌드위치 코어의 하면에 구비되는 하부 샌드위치 코어를 포함하되, 상기 상부 샌드위치 코어의 하측 또는 하부 샌드위치 코어의 상측에는, 상기 안테나 모듈이 수용되는 안테나 모듈 수용홈이 형성된다.
또한, 상기 상부 샌드위치 코어는, 상기 안테나 모듈이 수용되도록 하면 중심에서 상방으로 함몰 형성된 안테나 모듈 수용홈을 포함하고, 상기 하부 샌드위치 코어는, 상기 상부 샌드위치 코어가 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰된 코어 수용홈을 포함한다.
다른 실시 예로, 상기 하부 샌드위치 코어는, 상기 안테나 모듈이 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰 형성된 안테나 모듈 수용홈을 포함하고, 상기 상부 샌드위치 코어는, 상기 하부 샌드위치 코어가 수용되도록 하면 중심에서 상방으로 함몰된 코어 수용홈을 포함한다.
또 다른 실시 예로, 상기 하부 샌드위치 코어는, 상기 상부 샌드위치 코어가 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰된 코어 수용홈을 포함하되, 상기 코어 수용홈에는, 상기 안테나 모듈이 수용되도록 바닥면 중심에서 하방으로 함몰 형성된 안테나 모듈 수용홈을 포함한다.
또한, 상기 상부 페이스 시트는, 중앙부에 윈도우 장착홀이 형성되며, 상기 구조체는, 상기 윈도우 장착홀에 장착되며 세라믹 섬유로 구성된 복합재, 폴리머 섬유로 구성된 복합재, 또는 이들의 혼합으로 구성된 복합재로 이루어진 윈도우를 더 포함한다.
다른 실시 예로, 상기 상부 페이스 시트는, 중앙부에 세라믹 섬유로 구성된 복합재, 폴리머 섬유로 구성된 복합재, 또는 이들의 혼합으로 구성된 복합재로 이루어진 윈도우가 일체로 형성된다.
아울러, 상기 상부 샌드위치 코어는, 격자형 형상 또는 허니콤 형상 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 하부 샌드위치 코어는, 격자형 형상 또는 허니콤 형상 중 다른 하나로 이루어진다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 구조는 샌드위치 코어를 이용한 안테나 모듈 보호 구조를 적용하여 외부 환경으로부터 안테나 모듈의 손상이나 파손을 방지하여 안테나 구조의 내구성이 향상되고, 유지 보수비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 허니콤 형상 및 격자형 형상을 복합 적용한 샌드위치 코어를 적용하여 내충격 성능 향상으로 인한 안테나 모듈의 내구성이 향상되고, 조립이 용이하여 생산성 향상 및 유지 보수비용의 절감 효과가 있다.
또한, 하우징 내 전자기파 난반사로 인한 기능저하 및 작동 오류를 예방한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 안테나 일체형 구조체의 분해사시도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체의 전체 사시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체의 분해사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체의 단면도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 샌드위치 패널의 단면도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체의 전체 사시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체의 분해사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체의 단면도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 샌드위치 패널의 단면도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체(1000)의 전체 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체(1000)는, 상부 페이스시트(200)를 기준으로 내측으로 돌출된 형태로 이루어지기 때문에, 비행체에 적용할 경우 상부 페이스시트의 외측으로 안테나가 돌출 형성되는 돌출형 안테나에 비해 항공기의 외부 항력 감소, 스텔스 성능 유지 및 기체 구조 장착을 위한 부품수 및 중량을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다.
이하 상기와 같은 안테나 일체형 구조체(1000)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체(1000)의 분해사시도가 도시되어 있고, 도 4에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 안테나 일체형 구조체(1000)의 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 구조체(1000)는, 안테나 모듈(100), 상부 페이스시트(200), 하부 페이스시트(300), 상부 샌드위치 코어(400), 하부 샌드위치 코어(500) 및 윈도우(600)를 포함하여 구성된다.
안테나 모듈(100)은, 통상의 통신용 안테나 모듈일 수 있고, 일예로 Embedded EM Radiator 일 수 있다. 또한, 안테나 모듈(100)은, 마이크로스트립 패치 안테나 형상을 적용할 수 있다. 또한, 빔폭 향상을 위한 패턴을 적용할 수 있다.
상부 페이스시트(200)는 구조체(1000)의 외면을 형성하며, 전자기파를 외부로 투과시키기 용이한 소재가 적용된 윈도우(600)가 중앙부에 형성된다. 여기서 중앙부는 둘레에서 내측으로 일정 거리 이격된 위치를 모두 포함할 수 있다. 윈도우(600)는, 상부 페이스시트(200)와 일체로 제작되거나, 상부 페이스시트(200)의 중앙부에 형성된 윈도우 장착홀(250)에 결합될 수도 있다. 윈도우(600)는, GFRP 소재로 주변의 상부 페이스시트(200)의 CFRP 소재와 일체 성형으로 적용되는 것을 기본으로 하나, 윈도우 장착홀(250)을 통해 GFRP 소재의 윈도우(600)를 체결하는 방식으로 적용하는 것도 가능하다. 상부 페이스시트(200)는, 카본 섬유 복합재(CFRP) 재질로 이루어질 수 있고, 비행체의 스킨 형상에 대응되도록 굴곡진 형상으로 이루어질 수 있다.
하부 페이스시트(300)는, 중앙부가 내측으로 함몰되는, 샌드위치 패널 장착부가 형성되고, 상기 샌드위치 패널 장착부에 안테나 모듈(100)을 감싸는 상부 샌드위치 코어(400)와 하부 샌드위치 코어(500)가 수용되도록 구성된다. 하부 페이스시트(300)는 둘레부가 상부 페이스시트(200)의 둘레와 결합되도록 구성된다. 하부 페이스시트(300)는, 카본 섬유 복합재(CFRP) 재질로 이루어질 수 있다.
상부 샌드위치 코어(400)는 안테나 모듈(100)의 상측을 감싸도록 구성되어 안테나 모듈(100)을 외부 압력이나 충격으로부터 보호하도록 구성된다. 상부 샌드위치 코어(400)는 안테나 모듈(100)이 수용되도록 하면 중심에서 상방으로 함몰 형성된 안테나 모듈 수용홈(450, 도 4 참조)을 포함하여 구성된다. 따라서 안테나 모듈(100)이 안테나 모듈 수용홈(450)에 수용 시 안테나 모듈(100)의 하면과 상부 샌드위치 코어(400)의 하면 둘레가 일치하도록 구성될 수 있다.
하부 샌드위치 코어(500)는 안테나 모듈(100)의 하면을 감싸도록 구성되어 안테나 모듈(100)을 외부 압력이나 충격으로부터 보호하도록 구성된다. 하부 샌드위치 코어(500)는 상부 샌드위치 코어(400)가 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰 형성된 코어 수용홈(550)을 포함하여 구성된다. 따라서 상부 샌드위치 코어(400)가 코어 수용홈(550)에 수용 시 하부 샌드위치 코어(500)의 상면 둘레와 상부 샌드위치 코어(400)의 상면 둘레가 일치하도록 구성될 수 있다.
위와 같은 상부 샌드위치 코어(400)와 하부 샌드위치 코어(500)가 결합된 샌드위치 패널을 통해 안테나 모듈(100)의 장착을 위한 인터페이스를 제공함에 따라 안테나 모듈(100)의 구조적/전자기적 성능을 확보할 수 있다.
도면상에는 도시되어 있지 않으나, 다른 실시 예로, 하부 샌드위치 코어(500)는 상부 샌드위치 코어(400)가 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰 형성된 코어 수용홈(550)을 포함하되, 코어 수용홈(550)의 바닥면에는 안테나 모듈(100)이 수용되도록 안테나 모듈 수용홈(미도시)이 코어 수용홈(550)의 바닥면에서 하방으로 함몰 형성될 수 있다. 따라서 안테나 모듈(100)이 상기 안테나 모듈 수용홈에 수용 시 코어 수용홈(550)의 바닥면과, 안테나 모듈(100)의 상면 둘레가 일치하도록 구성될 수 있다.
따라서 상부 샌드위치 코어(400)는 안테나 모듈(100)의 상면을 감싸도록 코어 수용홈(550)에 수용되어 안테나 모듈(100)을 외부 압력이나 충격으로부터 보호하도록 구성된다. 이때 상부 샌드위치 코어(400)가 코어 수용홈(550)에 수용 시 하부 샌드위치 코어(500)의 상면 둘레와 상부 샌드위치 코어(400)의 상면 둘레가 일치하도록 구성될 수 있다.
도면상에는 도시되어 있지 않으나, 또 다른 실시 예로, 하부 샌드위치 코어(500)는 안테나 모듈(100)의 하측을 감싸도록 구성되어 안테나 모듈(100)을 외부 압력이나 충격으로부터 보호하도록 구성된다. 하부 샌드위치 코어(500)는 안테나 모듈(100)이 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰 형성된 안테나 모듈 수용홈을 포함하여 구성된다. 따라서 안테나 모듈(100)이 안테나 모듈 수용홈에 수용 시 안테나 모듈(100)의 상면과 하부 샌드위치 코어(500)의 상면 둘레가 일치하도록 구성될 수 있다.
또한, 상부 샌드위치 코어(400)는 안테나 모듈(100)의 상면을 감싸도록 구성되어 안테나 모듈(100)을 외부 압력이나 충격으로부터 보호하도록 구성된다. 상부 샌드위치 코어(400)는 하부 샌드위치 코어(500)가 수용되도록 하면 중심에서 상방으로 함몰 형성된 코어 수용홈을 포함하여 구성된다. 따라서 하부 샌드위치 코어(500)가 코어 수용홈에 수용 시 상부 샌드위치 코어(400)의 하면 둘레와 하부 샌드위치 코어(500)의 하면 둘레가 일치하도록 구성될 수 있다.
윈도우(600)는 상부 카본 섬유 복합재(CFRP) 재질로 구성된 페이스시트(200)와 일체형으로 구성되거나 별도의 윈도우 장착홀(250)에 체결류를 이용하여 결합될 수 있다. 윈도우(600)는 안테나 모듈(100)의 전자기파 송신 성능을 향상시키기 위해 구비되며, 일예로 유리 섬유 복합재(GFRP)일 수 있다. 또한 윈도우(600)는, 석영 (quartz) 섬유와 같은 세라믹 섬유로 구성된 복합재, 케블러(Kevlar)와 같은 아라미드 섬유, 초고분자 폴리에틸렌(UHMWPE, ultra high molecular weight polyethylene)과 같은 폴리에틸렌 섬유, PBO 섬유(Poly-p-Phenylene Benzobisoxazole)와 같은 액정 폴리머 (liquid crystal polymer) 섬유 등의 폴리머 섬유로 구성된 복합재, 혹은 이들의 혼합으로 구성된 복합재일 수 있다. 본 발명의 일실시 예에 따른 윈도우(600)의 재질은 상기 언급된 섬유들로 한정되지는 않는다.
도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 샌드위치 패널(400)(500)의 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 샌드위치 패널(400)(500) 중 상부 샌드위치 코어(400)는 격자형 형상으로 이루어질 수 있고, 하부 샌드위치 코어(500)는 허니콤 형상으로 이루어질 수 있다. 다른 실시 예로 상부 샌드위치 코어(400)는 허니콤 형상으로 이루어질 수 있고, 하부 샌드위치 코어(500)는 격자형 형상으로 이루어질 수 있다.
위와 같이 코어 형상을 상부 샌드위치 코어(400)와 하부 샌드위치 코어(500)가 각각 다르게 구성하여 복합 적용함에 따라 내충격 성능을 향상시키면서도 조립이 용이한 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.
1000 : 안테나 일체형 구조체
100 : 안테나 모듈
200 : 상부 페이스시트
250 : 윈도우 장착홀
300 : 하부 페이스시트
400 : 상부 샌드위치 코어
410 : 제1 요철부
450 : 안테나 모듈 수용홈
500 : 하부 샌드위치 코어
510 : 제2 요철부
550 : 코어 수용홈
600 : 윈도우
100 : 안테나 모듈
200 : 상부 페이스시트
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300 : 하부 페이스시트
400 : 상부 샌드위치 코어
410 : 제1 요철부
450 : 안테나 모듈 수용홈
500 : 하부 샌드위치 코어
510 : 제2 요철부
550 : 코어 수용홈
600 : 윈도우
Claims (8)
- 구조체의 외면을 형성하는, 상부 페이스시트;
구조체의 내면을 형성하며, 중앙부가 내측으로 함몰되어 샌드위치 패널이 수용되는 샌드위치 패널 장착부가 형성되고, 둘레부가 상기 상부 페이스시트의 둘레와 결합되는, 하부 페이스시트; 및
안테나 모듈이 중앙부에 수용되며, 상기 샌드위치 패널 장착부에 수용되는 샌드위치 패널를 포함하고,
상기 샌드위치 패널은,
상부 샌드위치 코어와, 상기 상부 샌드위치 코어의 하면에 구비되는 하부 샌드위치 코어를 포함하되,
상기 상부 샌드위치 코어의 하측 또는 하부 샌드위치 코어의 상측에는, 상기 안테나 모듈이 수용되는 안테나 모듈 수용홈이 형성되는, 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 상부 샌드위치 코어는,
상기 안테나 모듈이 수용되도록 하면 중심에서 상방으로 함몰 형성된 안테나 모듈 수용홈을 포함하고,
상기 하부 샌드위치 코어는,
상기 상부 샌드위치 코어가 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰된 코어 수용홈을 포함하는, 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체.
- 제 1항에 있어서,
상기 하부 샌드위치 코어는,
상기 안테나 모듈이 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰 형성된 안테나 모듈 수용홈을 포함하고,
상기 상부 샌드위치 코어는,
상기 하부 샌드위치 코어가 수용되도록 하면 중심에서 상방으로 함몰된 코어 수용홈을 포함하는, 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체.
- 제 1항에 있어서,
상기 하부 샌드위치 코어는,
상기 상부 샌드위치 코어가 수용되도록 상면 중심에서 하방으로 함몰된 코어 수용홈을 포함하되,
상기 코어 수용홈에는,
상기 안테나 모듈이 수용되도록 바닥면 중심에서 하방으로 함몰 형성된 안테나 모듈 수용홈을 포함하는, 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체.
- 제 1항에 있어서,
상기 상부 페이스 시트는,
중앙부에 윈도우 장착홀이 형성되며,
상기 구조체는,
상기 윈도우 장착홀에 장착되며, 세라믹 섬유로 구성된 복합재, 폴리머 섬유로 구성된 복합재, 또는 이들의 혼합으로 구성된 복합재로 이루어진 윈도우; 를 더 포함하는, 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체.
- 제 1항에 있어서,
상기 상부 페이스 시트는,
중앙부에 세라믹 섬유로 구성된 복합재, 폴리머 섬유로 구성된 복합재, 또는 이들의 혼합으로 구성된 복합재로 이루어진 윈도우가 일체로 형성되는, 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체.
- 제 1항에 있어서,
상기 상부 샌드위치 코어는,
격자형 형상 또는 허니콤 형상 중 어느 하나로 이루어지며,
상기 하부 샌드위치 코어는,
격자형 형상 또는 허니콤 형상 중 다른 하나로 이루어진, 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210188019A KR102620216B1 (ko) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210188019A KR102620216B1 (ko) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230098992A KR20230098992A (ko) | 2023-07-04 |
KR102620216B1 true KR102620216B1 (ko) | 2024-01-03 |
Family
ID=87156381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210188019A KR102620216B1 (ko) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 샌드위치 패널 형 하중지지 안테나 일체형 구조체 |
Country Status (1)
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Family Cites Families (3)
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---|---|---|---|---|
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JP2728020B2 (ja) * | 1995-03-28 | 1998-03-18 | 日本電気株式会社 | キャビティアンテナ |
KR101088017B1 (ko) * | 2008-12-30 | 2011-12-01 | 한국항공우주연구원 | 원통형 기체에 장착되는 패치형 안테나 장치 |
-
2021
- 2021-12-27 KR KR1020210188019A patent/KR102620216B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
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