RU2439758C1

RU2439758C1 - Airplane antenna array

Info

Publication number: RU2439758C1
Application number: RU2010145865/07A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Исакович Синани (RU); Анатолий Исакович Синани; Георгий Феодосьевич Мосейчук (RU); Георгий Феодосьевич Мосейчук; Татьяна Алексеевна Ломовская (RU); Татьяна Алексеевна Ломовская; Павел Алексеевич Агеев (RU); Павел Алексеевич Агеев; Анатолий Михайлович Васин (RU); Анатолий Михайлович Васин; Вячеслав Викторович Седов (RU); Вячеслав Викторович Седов; Андрей Леонидович Наркевич (RU); Андрей Леонидович Наркевич; Виктор Борисович Поляков (RU); Виктор Борисович Поляков; Александр Николаевич Давиденко (RU); Александр Николаевич Давиденко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-01-10

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: airplane antenna array comprises n radiators fixed on the front wall of the airplane wind tip closed with a detachable fairing, and active SHF devices, inlets-outlets of which are connected with appropriate radiators, and outlets-inlets - with inlets-outlets of a summation circuit. The radiators are installed in the movable part of the wing tip perpendicularly to the transverse axis of its front edge, active SHF devices and the summation circuit are arranged in the fixed root part of the wind in compartments between power transverse dielectric diaphragms and are connected to the circuit of the airplane cooling system. In the airplane antenna array the radiators may be arranged in the left and right movable parts of the wind tip, and active SHF devices and the summation circuit - in the fixed left and right root parts of the wing. Wing compartments, in which SHF devices and the summation circuit are installed, are closed with a detachable radio-absorbing material.

EFFECT: reduced impact of arranged SHF devices at strength properties of the airplane, reduced temperature loads at active SHF devices, improved screening of deflected wing tip compartments, higher reliability and improvement of antenna array radiation characteristics.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике, в частности к фазированным антенным решеткам, устанавливаемым на борту летательных аппаратов.The present invention relates to antenna technology, in particular to phased antenna arrays mounted on board aircraft.

Известна «Бортовая сканирующая антенная система с межэлементными изоляторами» (US 4186400, опубл. 29.01.1980), устанавливаемая под обтекателем крыла самолета, включающая в себя антенные решетки на основе излучателей Уда-Яги, расположенных вдоль носка крыла. Излучатели размещаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Недостатками такой антенной системы являются громоздкость конструкции излучателей и сложность их размещения, необходимость введения дополнительных средств крепления элементов излучателей на обтекателе и в пространстве под обтекателем.Known "On-board scanning antenna system with inter-element isolators" (US 4186400, publ. 01/29/1980), installed under the wing fairing of the aircraft, including antenna arrays based on the Uda-Yagi emitters located along the nose of the wing. Emitters are placed in horizontal and vertical planes. The disadvantages of such an antenna system are the cumbersome design of the emitters and the complexity of their placement, the need to introduce additional means of mounting the elements of the emitters on the fairing and in the space under the fairing.

Также известна «Бортовая сканирующая антенная система на основе линейной решетки излучателей типа Яги» (US 4336543, опубл. 22.06.1982), устанавливаемая под обтекателем крыла самолета и содержащая линейную антенную решетку, состоящую из излучателей типа Уда-Яги, расположенных в горизонтальной плоскости. Недостатками такой антенной системы являются большие габаритные размеры, необходимость введения в конструкцию обтекателя множества поперечных перегородок для крепления излучателей, наличие которых ухудшает характеристики излучения антенной решетки.Also known is the “On-board scanning antenna system based on a linear array of Yagi type emitters” (US 4336543, publ. 06/22/1982), mounted under the aircraft wing fairing and containing a linear antenna array consisting of Uda-Yagi type emitters located in a horizontal plane. The disadvantages of such an antenna system are the large overall dimensions, the need to introduce many transverse partitions into the cowl structure for mounting emitters, the presence of which worsens the radiation characteristics of the antenna array.

Кроме того, известна «Линейная антенная решетка с подавителем заднего излучения в Е-плоскости» (US 5151707, опубл. 29.09.1992), устанавливаемая под обтекателем крыла самолета, состоящая из печатных излучателей, размещенных на плоском диэлектрике, которые располагаются вдоль носка крыла, и устанавливаемая на металлический экран, при этом задняя часть экрана для подавления заднего излучения изогнута и прикреплена к передней стенке носка крыла самолета. Недостатками такой антенной системы являются большие габаритные размеры, сложность крепления излучателей на экране внутри обтекателя.In addition, the known "Linear antenna array with suppressor of the rear radiation in the E-plane" (US 5151707, publ. 09/29/1992), installed under the wing fairing of the aircraft, consisting of printed emitters placed on a flat dielectric, which are located along the nose of the wing, and mounted on a metal screen, while the back of the screen to suppress rear radiation is curved and attached to the front wall of the nose of the aircraft wing. The disadvantages of such an antenna system are the large overall dimensions, the complexity of mounting the emitters on the screen inside the fairing.

Наиболее близкой по технической сущности является «Модульная антенная решетка» (US 4749997, опубл. 07.06.1988), конформно устанавливаемая на самолете и включающая в себя n подрешеток. Каждая подрешетка состоит из n (4) излучателей горизонтальной поляризации, размещенных под обтекателем и установленных параллельно оси передней кромки крыла перед секцией проводящего экрана, n (4) активных СВЧ устройств, к входам/выходам которых через трансформаторы волнового сопротивления подключены излучатели, а также схема суммирования. Активные устройства установлены с задней стороны проводящего экрана, причем в экране прорезаны щели, через которые излучатели соединяются с активными устройствами, размещенными на задней стороне проводящего экрана (передней стенки носка крыла). Также на задней стороне передней стенки установлена схема суммирования, к которой посредством СВЧ кабелей подключены активные устройства.The closest in technical essence is the "Modular antenna array" (US 4749997, publ. 06/07/1988), conformally mounted on an airplane and includes n sublattices. Each sublattice consists of n (4) horizontal polarized radiators placed under the fairing and mounted parallel to the axis of the leading edge of the wing in front of the section of the conductive screen, n (4) active microwave devices, the radiators are connected to the inputs / outputs of which are wave transformers, and also the circuit summation. Active devices are mounted on the rear side of the conductive screen, and slots are cut through the screen through which emitters are connected to active devices located on the rear side of the conductive screen (front wall of the wing toe). Also on the back side of the front wall is a summation circuit to which active devices are connected via microwave cables.

Для обеспечения необходимой направленности антенной решетки под обтекателем также установлена диэлектрическая трубка, расположенная по всей длине антенной решетки вдоль обтекателя и закрепленная на перегородках, отделяющих одну подрешетку от другой, причем определенные части трубки покрыты проводящим слоем. Обтекатель каждой подрешетки откидывается на шарнирах для обеспечения доступа к задней части передней стенки носка крыла.To ensure the necessary directivity of the antenna array, a dielectric tube is also installed under the fairing, located along the entire length of the antenna array along the fairing and mounted on the partitions that separate one sublattice from the other, and certain parts of the tube are covered with a conductive layer. The fairing of each sublattice is hinged to provide access to the rear of the front wall of the wing toe.

Недостатками такой антенной решетки являются низкие прочностные характеристики вследствие отсутствия целостности обтекателя и наличия множества сквозных отверстий в передней стенке носка крыла. При размещении активных СВЧ устройств на задней поверхности передней стенки носка крыла к ним предъявляются повышенные требования по климатическим воздействиям. Поперечные перегородки, разделяющие модули антенной решетки, ухудшают характеристики излучения антенной решетки.The disadvantages of this antenna array are low strength characteristics due to the lack of fairing integrity and the presence of many through holes in the front wall of the wing nose. When placing active microwave devices on the rear surface of the front wall of the wing of the nose, they are subject to increased climatic requirements. The transverse partitions separating the antenna array modules degrade the radiation characteristics of the antenna array.

Технический результат предлагаемой антенной решетки заключается в уменьшении влияния размещаемых СВЧ устройств на прочностные характеристики самолета, снижении температурных нагрузок на активные СВЧ устройства, улучшении экранирования отсеков отклоняемого носка крыла, повышении надежности и улучшении характеристик излучения антенной решетки за счет размещения ее блоков в левой и правой части крыла и подключении их к контуру системы охлаждения самолета.The technical result of the proposed antenna array is to reduce the influence of the placed microwave devices on the strength characteristics of the aircraft, reduce temperature loads on the active microwave devices, improve the shielding of the deflected wing nose compartments, increase the reliability and improve the radiation characteristics of the antenna array by placing its blocks on the left and right sides wing and connecting them to the circuit of the aircraft cooling system.

Сущность полезной модели состоит в том, что самолетная антенная решетка содержит n излучателей, закрепленных на передней стенке носка крыла самолета, закрытых съемным обтекателем, и активные СВЧ устройства, входы-выходы которых соединены с соответствующими излучателями, а выходы-входы с входами-выходами схемы суммирования.The essence of the utility model is that the aircraft antenna array contains n emitters mounted on the front wall of the nose of the aircraft wing, covered with a removable fairing, and active microwave devices, the inputs and outputs of which are connected to the respective emitters, and the outputs and inputs with the inputs and outputs of the circuit summation.

Новыми признаками заявленного технического решения является то, что излучатели установлены в подвижной части носка крыла перпендикулярно поперечной оси передней его кромки, активные СВЧ устройства и схема суммирования размещены в неподвижной корневой части крыла в отсеках между силовыми поперечными диэлектрическими диафрагмами и подключены к контуру системы охлаждения самолета. В заявленной самолетной антенной решетке излучатели могут быть расположены в левой и правой подвижных частях носка крыла, активные СВЧ устройства и схема суммирования в неподвижных левой и правой корневой частях крыла, причем отсеки крыла, в которых установлены активные СВЧ устройства и схема суммирования, закрыты съемным радиопоглощающим материалом.New features of the claimed technical solution is that the emitters are installed in the moving part of the wing tip perpendicular to the transverse axis of its leading edge, the active microwave devices and the summing circuit are located in the fixed root part of the wing in the compartments between the power transverse dielectric diaphragms and are connected to the circuit of the aircraft cooling system. In the claimed aircraft antenna array, the emitters can be located in the left and right movable parts of the wing tip, the active microwave devices and the summation circuit in the fixed left and right root parts of the wing, and the wing compartments in which the active microwave devices and the summation circuit are installed are closed by a removable radio-absorbing material.

На чертеже представлен вариант размещения аппаратуры предлагаемой самолетной антенной решетки в неподвижной корневой части крыла и подвижной части носка крыла.The drawing shows an embodiment of the equipment of the proposed aircraft antenna array in the fixed root part of the wing and the movable part of the wing tip.

Самолетная антенная решетка состоит из излучающей системы 1, выполненной из отдельных излучателей 2, установленных на панелях 3, выполненных из прочного и легкого металла. Вся конструкция излучающей системы заливается радиопрозрачным пенокомпаундом, имеющим низкую диэлектрическую проницаемость (ε не более 1.1) и придающим конструкции дополнительную прочность и электрогерметичность. Излучающая система 1 крепится на передней стенке 4 носка крыла и закрывается съемным радиопрозрачным обтекателем 5, являющимся составной частью носка крыла. По всей длине обтекателя параллельно плоскости излучателей установлена диэлектрическая диафрагма из материала обтекателя, обеспечивающая его механическую прочность.Aircraft antenna array consists of a radiating system 1 made of separate emitters 2 mounted on panels 3 made of strong and light metal. The entire design of the emitting system is filled with a radiotransparent foam compound having a low dielectric constant (ε not more than 1.1) and giving the structure additional strength and electrical tightness. The radiating system 1 is mounted on the front wall 4 of the wing toe and is closed by a removable radiolucent fairing 5, which is an integral part of the wing toe. Along the entire length of the fairing, a dielectric diaphragm made of fairing material is installed parallel to the plane of the radiators, providing its mechanical strength.

Активные СВЧ устройства (например, приемо-передающие модули) 6, суммирующее устройство 7, устройства распределения и фазирования 8 располагаются в отсеках корневой части крыла. Демонтаж и монтаж аппаратуры в подвижной части носка крыла и аппаратуры в корневой неподвижной части крыла обеспечивается съемом радиопрозрачного обтекателя 5, а также доступом через люки 9.Active microwave devices (for example, transceiver modules) 6, the adder 7, the distribution and phasing devices 8 are located in the compartments of the root part of the wing. Dismantling and installation of equipment in the moving part of the nose of the wing and equipment in the root fixed part of the wing is ensured by the removal of the radio-transparent fairing 5, as well as access through hatches 9.

Размещение активных СВЧ устройств 6 и схемы суммирования 7 в отсеках неподвижной части крыла позволяет снизить температурную нагрузку на блоки самолетной антенной решетки, что в свою очередь позволяет увеличить ее надежность при использования принудительного охлаждения. Применение цельного обтекателя с поперечной диафрагмой по всей его длине позволяет улучшить прочностные характеристики носка крыла самолета и характеристики излучения антенной решетки.The placement of active microwave devices 6 and the summation circuit 7 in the compartments of the fixed part of the wing reduces the temperature load on the blocks of the aircraft antenna array, which in turn allows to increase its reliability when using forced cooling. The use of a one-piece fairing with a transverse diaphragm along its entire length improves the strength characteristics of the nose of the aircraft wing and the radiation characteristics of the antenna array.

Закрытие отсеков отклоняемого носка крыла радиопоглощающими материалами позволяет экранировать эти отсеки и блоки от СВЧ излучения, что обеспечивает стабильную работу низкочастотных управляющих устройств. Размещение излучателей перпендикулярно поперечной оси носка крыла и закрепление их на металлических панелях позволяют получить вертикально-поляризованное излучение самолетной антенной решетки и устанавливать ее в тонких и малогабаритных носках крыла. Размещение антенной решетки в правой и левой частях крыла значительно улучшает ее характеристики.Closing the compartments of the deflected nose of the wing with radar absorbing materials allows these compartments and blocks to be shielded from microwave radiation, which ensures stable operation of low-frequency control devices. Placing the emitters perpendicular to the transverse axis of the wing of the wing and fixing them on metal panels make it possible to obtain vertically polarized radiation from an aircraft antenna array and install it in thin and small wing socks. The placement of the antenna array in the right and left parts of the wing significantly improves its characteristics.

Таким образом, предлагаемая самолетная антенная решетка отличается упрощенной схемой размещения на объекте, вследствие чего достигается компактность, простота и надежность конструкции и улучшения ее радиотехнических характеристик.Thus, the proposed aircraft antenna array is characterized by a simplified layout on the object, as a result of which compactness, simplicity and reliability of the structure and improvement of its radio technical characteristics are achieved.

Claims

1. Aircraft antenna array containing n emitters mounted on the front wall of the wing tip of the aircraft, covered by a removable fairing, and active microwave devices, the inputs and outputs of which are connected to the respective emitters, and the outputs-inputs - with the inputs and outputs of the summation circuit, characterized in that the emitters are installed in the moving part of the wing toe perpendicular to the transverse axis of its leading edge, the active microwave devices and the summing circuit are located in the fixed root part of the wing in the compartments between the power transverse and diaphragms and are connected to the circuit of the aircraft cooling system.

2. Aircraft antenna array according to claim 1, characterized in that the emitters are located in the left and right moving parts of the wing toe.

3. Aircraft antenna array according to claim 1, characterized in that the active microwave devices and the summation circuit are located in the fixed left and right root parts of the wing.

4. Aircraft antenna array according to claim 1, characterized in that the wing compartments in which the active microwave devices and the summing circuit are installed are covered with radar absorbing material.