RU2313162C1

RU2313162C1 - Antenna dome

Info

Publication number: RU2313162C1
Application number: RU2006132238/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Богацкий (RU); Владимир Григорьевич Богацкий; Владимир Васильевич Викулин (RU); Владимир Васильевич Викулин; Евгений Иванович Суздальцев (RU); Евгений Иванович Суздальцев; Владимир Ильич Федин (RU); Владимир Ильич Федин; Дмитрий Викторович Харитонов (RU); Дмитрий Викторович Харитонов
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2007-12-20
Also published as: RU2313162C9

Abstract

FIELD: aeronautical engineering and rocketry; antenna domes for high-speed rockets.

SUBSTANCE: antenna dome has ceramic enclosure and junction frame joined with ceramic enclosure by means of sealing compound layer; ceramic enclosure is provided with sheeting made of heat-resistant flexible material such as fluoroplastic, 0.5-1.5 mm thick, whose outer surface bears diametrical and radial grooves, 1-2 mm wide, their depth amounting to 0.1-0.2 of sheeting thickness.

EFFECT: facilitated manufacture and maintenance in operation, enhanced impact resistance of ceramic enclosure.

1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов.The invention relates to the field of aviation and rocket technology and can mainly be used in the manufacture of antenna fairings for high-speed rockets of various classes.

Известен обтекатель (патент на изобретение РФ №2132586, 1998 г.), содержащий трехслойную оболочку с наружными и внутренними слоями из композиционных материалов и промежуточным слоем из полимерного материала и энергопоглощающий слой, выполненный в виде конических слоев из перекрещивающихся спиралей сухих арамидных жгутов или нитей и слоев сухой синтетической ткани из арамидных нитей, размещенный между наружными слоями из композиционных материалов и промежуточным слоем из полимерного материала. Такое выполнение обтекателя позволяет повысить его стойкость к воздействию внешних ударных нагрузок с уровнями энергий высокой интенсивности.Known fairing (patent for the invention of the Russian Federation No. 2132586, 1998), containing a three-layer shell with outer and inner layers of composite materials and an intermediate layer of polymeric material and an energy-absorbing layer made in the form of conical layers of intersecting spirals of dry aramid tows or threads and layers of dry synthetic fabric from aramid yarns, placed between the outer layers of composite materials and the intermediate layer of polymeric material. This embodiment of the fairing allows you to increase its resistance to external shock loads with high energy levels.

К недостаткам известной конструкции относится то, что использование таких обтекателей ограничено использованием их в ракетах, имеющих скорости полета, не превышающие значение числа Маха, равное двум (2М), из-за недостаточной термостойкости (огнеупорности) материала, из которого выполнен обтекатель. Кроме того, обтекатели такого типа характеризуются большим изменением диэлектрических характеристик материала при эксплуатации, неоднородности материала в оболочке и плохим воспроизводством свойств от оболочки к оболочке.The disadvantages of the known design include the fact that the use of such fairings is limited to their use in missiles having flight speeds not exceeding a Mach number of two (2M), due to insufficient thermal stability (fire resistance) of the material from which the fairing is made. In addition, fairings of this type are characterized by a large change in the dielectric characteristics of the material during operation, inhomogeneity of the material in the shell and poor reproduction of properties from the shell to the shell.

Наиболее близким техническим решением является антенный обтекатель (патент на изобретение РФ №2090956, 1994 г.), содержащий керамическую оболочку и стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика. Выполнение антенного обтекателя из керамических материалов позволяет повысить их работоспособность до значительно больших скоростей. Кроме того, керамические материалы, используемые для производства антенных обтекателей (такие как кварцевая керамика, ситаллы и т.д.), характеризуются постоянством диэлектрических характеристик, однородностью материала и хорошим воспроизводством свойств от оболочки к оболочке.The closest technical solution is the antenna cowl (patent for the invention of the Russian Federation No. 2090956, 1994), containing a ceramic shell and a connecting frame, connected to the ceramic shell through a layer of sealant. The implementation of the antenna fairing of ceramic materials allows to increase their performance to significantly higher speeds. In addition, ceramic materials used for the manufacture of antenna fairings (such as quartz ceramics, ceramic, etc.) are characterized by the constancy of dielectric characteristics, homogeneity of the material and good reproduction of properties from shell to shell.

К недостаткам известной конструкции относится низкое сопротивление к ударному воздействию керамических материалов, из которых изготавливают антенные обтекатели. Данный недостаток особенно нежелателен для обтекателей, используемых в ракетах аэродромного базирования, т.к. при взлетах и посадках носителей данных ракет (самолетов) могут возникать ситуации, когда на керамическую оболочку воздействуют посторонние объекты, например летящие камни, что, в свою очередь, может привести к разрушению оболочки. Кроме того, в процессе изготовления, транспортировки, монтажа и демонтажа на транспортные носители керамическая оболочка антенного обтекателя может подвергаться случайным ударным воздействиям, что также приведет к ее разрушению.The disadvantages of the known design include low resistance to impact of ceramic materials from which antenna fairings are made. This disadvantage is especially undesirable for fairings used in airfield-based missiles, as during takeoffs and landings of these rocket carriers (aircraft), situations may arise when foreign objects, such as flying stones, act on the ceramic shell, which, in turn, can lead to the destruction of the shell. In addition, in the process of manufacturing, transportation, installation and dismantling on transport media, the ceramic shell of the antenna cowl may be subjected to accidental impacts, which will also lead to its destruction.

Задачей настоящего изобретения является повышение стойкости антенного обтекателя к ударным воздействиям.The objective of the present invention is to increase the resistance of the antenna fairing to impact.

Поставленная задача достигается тем, что в антенном обтекателе, содержащем керамическую оболочку, стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика, керамическая оболочка снабжена чехлом, выполненным из эластичного материала толщиной 0,5-1,5 мм, на наружной поверхности которого нанесены диаметральные и радиальные канавки шириной 1-2 мм и глубиной 0,1-0,2 толщины чехла.The problem is achieved in that in the antenna fairing containing the ceramic shell, a docking frame connected to the ceramic shell by means of a sealant layer, the ceramic shell is provided with a cover made of an elastic material with a thickness of 0.5-1.5 mm, on the outer surface of which diametrical and radial grooves with a width of 1-2 mm and a depth of 0.1-0.2 thickness of the cover.

Авторы экспериментально установили, что размещение на антенном обтекателе чехла, выполненного из термостойкого эластичного материала, например термостойкой безуглеродной резины или фторопласта, значительно увеличивает его сопротивление к ударному воздействию и способно предотвратить разрушение антенного обтекателя от случайного воздействия внешних объектов при совместном полете ракеты с носителем и ее транспортировке в процессе эксплуатации.The authors experimentally established that placing on the antenna cowl a cover made of heat-resistant elastic material, for example heat-resistant carbon-free rubber or fluoroplastic, significantly increases its resistance to impact and can prevent the destruction of the antenna cowl from accidental exposure to external objects during the joint flight of the rocket with the carrier and its transportation during operation.

Установлено, что толщина эластичного чехла должна быть не менее 0,5 мм, так как дальнейшее уменьшение толщины не обеспечивает достаточной стойкости к ударному воздействию, а утолщение более 1,5 мм экономически не выгодно.It was found that the thickness of the elastic cover should be at least 0.5 mm, since a further decrease in the thickness does not provide sufficient resistance to impact, and thickening of more than 1.5 mm is not economically viable.

При отделении ракеты от носителя скорость ракеты возрастает, а следовательно, возрастает и нагрузка на керамическую оболочку с эластичным чехлом. Выполнение на наружной поверхности чехла диаметральных и радиальных канавок шириной 1-2 мм и глубиной 0,1-0,2 толщины чехла приводит к саморазрушению чехла, благодаря чему к материалу чехла не предъявляется жестких требований по радиотехническим характеристикам, что существенно удешевляет изготовление таких чехлов. Достаточным является только обеспечение технологических проверок. При этом расчетным путем установлено, что выход за указанные размеры ширины и глубины канавки нецелесообразен.When the rocket is separated from the carrier, the speed of the rocket increases, and therefore, the load on the ceramic shell with an elastic cover increases. The implementation on the outer surface of the cover of diametrical and radial grooves with a width of 1-2 mm and a depth of 0.1-0.2 of the thickness of the cover leads to self-destruction of the cover, due to which the material of the cover does not have strict requirements for radio technical characteristics, which significantly reduces the cost of manufacturing such covers. Sufficient is only the provision of technological checks. At the same time, it was established by calculation that going beyond the indicated dimensions of the width and depth of the groove is impractical.

На приведенном чертеже изображен общий вид заявленного антенного обтекателя. Конструкция обтекателя включает керамическую оболочку 1, стыковочный шпангоут 2, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика 3, и эластичный чехол 4, на наружной поверхности которого выполнены канавки 5.The drawing shows a General view of the claimed antenna fairing. The design of the fairing includes a ceramic shell 1, a docking frame 2 connected to the ceramic shell by a layer of sealant 3, and an elastic cover 4, on the outer surface of which grooves 5 are made.

Устройство работает следующим образом. Керамическая оболочка 1 посредством слоя герметика 3 соединяется со стыковочным шпангоутом 2, после чего собранная конструкция помещаются в эластичный чехол 4. Собранный таким образом антенный обтекатель можно многократно транспортировать, монтировать, демонтировать на ракеты, при этом вероятность разрушения керамической оболочки от случайного удара значительно ниже, чем при использовании антенного обтекателя, выполненного по прототипу. При совместных полетах ракеты с носителем, особенно при взлетах и посадках, чехол также предохраняет керамическую оболочку от воздействия посторонних объектов, например камней, отлетающих от шасси самолета. В случае же отделения ракеты от носителя происходит быстрый рост нагрузки и температуры на поверхности эластичного чехла, который благодаря наличию канавок 5 разрушается, что позволяет ракете следовать к цели без каких-либо помех.The device operates as follows. The ceramic shell 1 by means of a sealant layer 3 is connected to the docking frame 2, after which the assembled structure is placed in an elastic cover 4. The antenna cowl assembled in this way can be transported many times, mounted, dismantled onto missiles, while the probability of destruction of the ceramic shell from accidental impact is much lower, than when using a prototype antenna fairing. During joint missile flights with the carrier, especially during takeoffs and landings, the cover also protects the ceramic shell from the influence of foreign objects, such as stones, flying away from the aircraft landing gear. In the case of separation of the rocket from the carrier, a rapid increase in load and temperature occurs on the surface of the elastic cover, which is destroyed due to the presence of grooves 5, which allows the rocket to follow the target without any interference.

Реализация предложенного технического решения представлена на примере. Из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава, использующейся для производства керамических оболочек антенных обтекателей, изготовили образцы диаметром 50 мм, толщиной 5 мм.The implementation of the proposed technical solution is presented by example. Samples of a diameter of 50 mm and a thickness of 5 mm were made from glass-ceramic of a lithium aluminum silicate composition used for the production of ceramic shells of antenna fairings.

Полученные образцы разделили на пять партий, без чехла и с резиновым чехлом толщиной 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мм.The resulting samples were divided into five batches, without a cover and with a rubber cover 0.3; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0 mm

Все образцы, как с чехлом, так и без него, подвергли разрушению стальным шариком (диаметр 25,4 мм, масса 66,7 г), определяя при этом критическую силу разрушения. Результаты испытаний представлены в таблице.All samples, both with and without a case, were destroyed by a steel ball (diameter 25.4 mm, weight 66.7 g), thereby determining the critical fracture force. The test results are presented in the table.

Как следует из данных, представленных в таблице, использование резиновых чехлов толщиной 0,5-1,5 мм увеличивает величину разрушающей силы в 4-5 раз. Уменьшение толщины ниже указанного предела явно недостаточно, а утолщение чехла более 1,5 мм не приводит к значительному росту разрушающей силы.As follows from the data presented in the table, the use of rubber covers with a thickness of 0.5-1.5 mm increases the value of the destructive force by 4-5 times. A decrease in thickness below the specified limit is clearly not enough, and a thickening of the cover of more than 1.5 mm does not lead to a significant increase in destructive force.

Изобретение просто в изготовлении и эксплуатации и позволяет существенно повысить стойкость керамической оболочки антенного обтекателя к случайным ударам.The invention is simple to manufacture and operate and can significantly increase the resistance of the ceramic shell of the antenna cowl to accidental impacts.

ТаблицаTable Толщина чехла, ммCase Thickness, mm 00 0,30.3 0,50.5 1,01,0 1,51,5 2,02.0 Разрушающая сила, кНDestructive force, kN 6,46.4 13,013.0 28,928.9 30,830.8 32,732,7 35,835.8

Источники информацииInformation sources

1. Патент на изобретение РФ №2132586, МПК 6 Н01Q 1/42, 1998.1. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2132586, IPC 6 H01Q 1/42, 1998.

2. Патент на изобретение РФ №2090956, МПК 6 Н01Q 1/42, 1994.2. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2090956, IPC 6 H01Q 1/42, 1994.

Claims

Antenna fairing containing a ceramic shell and a connecting frame connected to the ceramic shell by means of a sealant layer, characterized in that the ceramic shell is provided with a cover made of heat-resistant elastic material, for example fluoroplastic, with a thickness of 0.5-1.5 mm, on the outer surface of which diametrical and radial grooves are applied with a width of 1-2 mm and a depth of 0.1-0.2 of the thickness of the cover.