RU2645910C1 - Method of reducing aircraft radar visibility, equipped with gas turbine engines - Google Patents

Method of reducing aircraft radar visibility, equipped with gas turbine engines Download PDF

Info

Publication number
RU2645910C1
RU2645910C1 RU2016138503A RU2016138503A RU2645910C1 RU 2645910 C1 RU2645910 C1 RU 2645910C1 RU 2016138503 A RU2016138503 A RU 2016138503A RU 2016138503 A RU2016138503 A RU 2016138503A RU 2645910 C1 RU2645910 C1 RU 2645910C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
plasma formation
plasma
radar
reducing
Prior art date
Application number
RU2016138503A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марат Усманович Булатов
Юрий Александрович Кузнецов
Леонид Михайлович Макальский
Дмитрий Иванович Сухаревский
Владимир Степанович Сысоев
Original Assignee
Марат Усманович Булатов
Юрий Александрович Кузнецов
Леонид Михайлович Макальский
Дмитрий Иванович Сухаревский
Владимир Степанович Сысоев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Марат Усманович Булатов, Юрий Александрович Кузнецов, Леонид Михайлович Макальский, Дмитрий Иванович Сухаревский, Владимир Степанович Сысоев filed Critical Марат Усманович Булатов
Priority to RU2016138503A priority Critical patent/RU2645910C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2645910C1 publication Critical patent/RU2645910C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/36Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like adapted to receive antennas or radomes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method of reducing the aircraft radar visibility, equipped with gas turbine engines is that a plasma formation absorbing the probing radiation of the radar station is created in front of the engine elements contributing a great deal to the power of the reflected radiation. Plasma formation is created by means of a high-voltage corona avalanche streamer discharge, and the probing radiation of the radar station is intercepted and directed to the plasma formation zone by means of an adjustable waveguide in the engine with a variable cross-section decreasing from the amount providing a cover from the radiation of the engine element contributing greatly to the reflected radiation power of the radar station to the value equal to the cross section of the plasma formation zone, the waveguide walls are made of a conductive mesh, providing a gas flow passage.
EFFECT: ensuring the possibility of reducing the region of plasma formation, while maintaining the effectiveness of radar protection, reducing the region of plasma formation will reduce the dimensions and weight of the device creating the plasma and reduce the energy consumed by it.
7 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике радиосвязи, радиолокации и радиоэлектронной борьбы и может быть использовано в авиационной и космической технике.The invention relates to techniques for radio communications, radar and electronic warfare and can be used in aviation and space technology.

Известны способы снижения радиолокационной заметности летательных аппаратов, основанные на создании вблизи аппаратов плазменного образования, поглощающего электромагнитные колебания. В патенте на изобретение US №3127608 (МПК G01S 7/38, 31.03.1964) для создания плазменного образования предложено использовать пучок высокоэнергетических частиц (электронов). Недостатком способа является его применимость только на больших высотах полета (20 км и выше), так как с уменьшением высоты сильно возрастают необходимые энергозатраты на формирование пучка.Known methods for reducing the radar visibility of aircraft, based on the creation near the apparatus of a plasma formation that absorbs electromagnetic waves. In the patent for US invention No. 3127608 (IPC G01S 7/38, 03/31/1964) to create a plasma formation, it is proposed to use a beam of high-energy particles (electrons). The disadvantage of this method is its applicability only at high altitudes (20 km and above), since with decreasing altitude, the necessary energy consumption for beam formation increases significantly.

Известен способ снижения радиолокационной заметности объекта, заключающийся в создании плазменного образования перед элементом объекта, вносящим большой вклад в отраженное излучение (патент РФ №2469447, МПК H01Q 17/00, 10.12.2012). Способ позволяет снижать мощность излучения, отраженного от антенн, установленных на объекте. С этой целью в зоне расположения антенны устанавливают герметичную радиопрозрачную полость, заполняют полость газовой смесью, в газовую смесь вводят пучок электронов, управляют составом газовой смеси, энергией электронов и силой тока пучка так, что формируют поглощающий плазменный объем и/или отражающий плазменный объем, профиль которого обеспечивает меньшую радиолокационную заметность, чем радиолокационная заметность антенны. Герметичную радиопрозрачную полость устанавливают перед антенной или антенну размещают внутри полости.There is a method of reducing the radar visibility of an object, which consists in creating a plasma formation in front of the element of the object, which makes a large contribution to the reflected radiation (RF patent No. 2469447, IPC H01Q 17/00, 10.12.2012). The method allows to reduce the power of radiation reflected from antennas installed on the object. For this purpose, a sealed radiolucent cavity is installed in the antenna location zone, the cavity is filled with a gas mixture, an electron beam is introduced into the gas mixture, the composition of the gas mixture, the electron energy and the beam current are controlled so that an absorbing plasma volume and / or reflecting plasma volume is formed, profile which provides less radar visibility than the radar visibility of the antenna. A sealed radiolucent cavity is installed in front of the antenna or the antenna is placed inside the cavity.

Известный способ имеет ряд ограничений по применению:The known method has several limitations on the application:

а) Способ нельзя применять для снижения заметности объектов, создающих интенсивный газовый поток, например, турбореактивных двигателей. В то же время известно, что эти двигатели вносят большой вклад в радиолокационную заметность летательных аппаратов при зондировании со стороны воздухозаборника и сопла.a) The method cannot be used to reduce the visibility of objects that create an intense gas stream, for example, turbojet engines. At the same time, it is known that these engines make a great contribution to the radar visibility of aircraft during sounding from the air intake and nozzle.

б) Проблематичным является применение способа в средах с высокой температурой, которую может не выдержать радиопрозрачный материал герметичной полости.b) It is problematic to use the method in environments with a high temperature, which the transparent material of the sealed cavity may not withstand.

в) Установка полости на ряде объектов невозможна из-за отрицательного влияния на функционирование объектов по назначению.c) Installation of a cavity on a number of objects is impossible due to the negative impact on the functioning of the objects as intended.

Известен способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата, например, ракеты, оборудованного радиолокационной головкой самонаведения (патент РФ №2565158, МПК В64С 1/36, B64D 45/00, F42B 10/46, 20.10.2015). Способ позволяет снижать мощность излучения, отраженного от антенны головки. Способ заключается в размещении антенны в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью с давлением 1-100 кПа и введении в смесь пучка электронов. Пучок создает плазменный объем, поглощающий зондирующее излучение РЛС.A known method of reducing the radar visibility of an aircraft, for example, a missile equipped with a radar homing head (RF patent No. 2565158, IPC B64C 1/36, B64D 45/00, F42B 10/46, 10.20.2015). The method allows to reduce the power of radiation reflected from the antenna of the head. The method consists in placing the antenna in a sealed cavity of a radiolucent fairing, filling the cavity with a plasma-forming gas mixture with a pressure of 1-100 kPa, and introducing an electron beam into the mixture. The beam creates a plasma volume that absorbs the radar probe sound.

Способ также имеет ряд ограничений по применению:The method also has a number of application restrictions:

а) Полет летательного аппарата должен выполняться на высоте с давлением атмосферы меньше величины давления газовой смеси в полости обтекателя. В процессе полета необходимо дополнительно подавать газовую смесь в полость с учетом ее герметичности.a) The flight of the aircraft should be performed at an altitude with atmospheric pressure less than the pressure of the gas mixture in the cavity of the fairing. During the flight, it is necessary to additionally supply the gas mixture into the cavity, taking into account its tightness.

б) Инжектор пучка электронов должен иметь относительно большую мощность.b) The electron beam injector must have a relatively high power.

в) Способ нельзя применять для снижения мощности излучения РЛС, отраженного от турбореактивных двигателей.c) The method cannot be used to reduce the radar power reflected from turbojet engines.

Известен способ снижения мощности излучения, отраженного от апертурной антенны, установленной на летательном аппарате (Михайлов Г.Д., Сергеев В.И., Соломин Э.А., Воронов М.А. Методы и средства уменьшения радиолокационной заметности антенных систем // 3арубежная радиоэлектроника, 1994, №4-5, с. 54-59). Способ состоит в том, что под обтекателем антенны создают плазменный экран, по форме совпадающий с обтекателем. Для создания экрана применяют поток электронов, ионизирующий газовую среду. При концентрации электронов в плазме выше некоторой критической экран рассеивает зондирующее излучение РЛС в стороны, отличные от направления на РЛС, что и приводит к снижению заметности летательного аппарата.There is a method of reducing the radiation power reflected from an aperture antenna mounted on an aircraft (Mikhailov G.D., Sergeev V.I., Solomin E.A., Voronov M.A. Methods and means of reducing the radar visibility of antenna systems // 3arubezhnaya Radio Electronics, 1994, No. 4-5, p. 54-59). The method consists in creating a plasma screen under the fairing of the antenna, matching the shape of the fairing. To create a screen, an electron stream ionizing the gas medium is used. When the electron concentration in the plasma is above a certain critical level, the screen scatters the probe radar radiation to the sides other than the direction to the radar, which leads to a decrease in the visibility of the aircraft.

Недостатки способа:The disadvantages of the method:

а) Относительно высокое энергопотребление инжектора электронов.a) The relatively high energy consumption of the electron injector.

б) Способ нельзя применять в рабочей полосе частот собственной РЛС летательного аппарата.b) The method cannot be applied in the working frequency band of the aircraft’s own radar.

в) Способ нельзя применять для снижения мощности излучения РЛС, отраженного от турбореактивных двигателей.c) The method cannot be used to reduce the radar power reflected from turbojet engines.

Известен способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата, заключающийся в снижении мощности излучения РЛС, отраженного от реактивного двигателя в задней полусфере, т.е. со стороны сопла (патент РФ №2311707, МПК H01Q 17/00, 27.11.2007). Снижение мощности обеспечивается плазменным образованием, создаваемым пучком электронов в газовом потоке, проходящем через выходной канал двигателя. Плазменное образование создается за счет ионизации продуктов сгорания топлива. Эффективность способа можно повышать путем принятия мер по снижению содержания молекул кислорода в плазменном объеме, по поддержанию температуры газа выше 500 K и путем добавления в плазменный объем или в топливо веществ, образующих положительные атомарные ионы.A known method of reducing the radar visibility of an aircraft, which consists in reducing the radar radiation power reflected from a jet engine in the rear hemisphere, i.e. from the nozzle side (RF patent No. 2311707, IPC H01Q 17/00, 11/27/2007). The decrease in power is provided by the plasma formation created by the electron beam in the gas stream passing through the engine output channel. Plasma formation is created due to the ionization of fuel combustion products. The effectiveness of the method can be improved by taking measures to reduce the content of oxygen molecules in the plasma volume, by maintaining the gas temperature above 500 K and by adding substances forming positive atomic ions to the plasma volume or fuel.

Описанный выше способ наиболее близок к предлагаемому и поэтому выбран в качестве прототипа.The method described above is closest to the proposed one and is therefore selected as a prototype.

Способ-прототип также имеет ряд ограничений по применению.The prototype method also has a number of application restrictions.

а) Способ применим только для снижения мощности излучения РЛС, отраженного со стороны выходного канала двигателя.a) The method is applicable only to reduce the radar radiation power reflected from the output channel of the engine.

б) В объеме, где создается плазма, необходимо обеспечить содержание молекул кислорода не более 10%, а также температуру газа, превышающую 500 K.b) In the volume where the plasma is created, it is necessary to ensure the content of oxygen molecules is not more than 10%, as well as a gas temperature in excess of 500 K.

в) Инжектор, создающий пучок электронов, должен иметь относительно большую мощность.c) The injector creating the electron beam must have a relatively large power.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение возможности уменьшения области формирования плазмы при сохранении эффективности защиты от излучения РЛС. Уменьшение области формирования плазмы позволит уменьшить габариты и вес устройства, создающего плазму, и снизить потребляемую им энергию.The technical result of the invention is the ability to reduce the area of plasma formation while maintaining the effectiveness of protection against radar radiation. Reducing the plasma formation region will reduce the size and weight of the device that creates the plasma, and reduce its energy consumption.

Задача предлагаемого изобретения - расширение возможностей применения способа снижения радиолокационной заметности летательных аппаратов, основанного на применении плазменного образования (расширение диапазона давлений и температур среды, в том числе атмосферы Земли, в которой необходимо создать плазму) и снижение энергозатрат на образование плазмы. При этом задача решается применительно к летательным аппаратам, оборудованным газотурбинными двигателями, которые, как известно, вносят большой вклад в мощность отраженного от аппарата излучения радиолокационной станции (РЛС).The objective of the invention is the expansion of the application of the method of reducing the radar visibility of aircraft, based on the use of plasma formation (expanding the range of pressures and temperatures of the environment, including the Earth’s atmosphere, in which it is necessary to create plasma) and reducing the energy consumption for plasma formation. In this case, the problem is solved in relation to aircraft equipped with gas turbine engines, which, as you know, make a big contribution to the power of radar reflected from the apparatus.

Поставленная задача решается тем, что в способе снижения радиолокационной заметности летательных аппаратов, оборудованных газотурбинными двигателями, заключающемся в том, что перед элементами двигателей, вносящими большой вклад в мощность отраженного излучения радиолокационной станции, создают плазменное образование, поглощающее зондирующее излучение радиолокационной станции. Плазменное образование создают с помощью высоковольтного коронного лавинно-стримерного импульсного разряда, а зондирующее излучение радиолокационной станции перехватывают и направляют на зону формирования плазмы с помощью устанавливаемого в двигателе волновода с переменным сечением, уменьшающимся от величины, обеспечивающей прикрытие от излучения элемента двигателя, вносящего большой вклад в мощность отраженного излучения радиолокационной станции, до величины, равной величине сечения зоны формирования плазмы. Причем стенки волновода изготовлены из токопроводящей сетки, обеспечивающей проход газового потока.The problem is solved in that in the method of reducing the radar visibility of aircraft equipped with gas turbine engines, which consists in the fact that in front of the engine elements that make a large contribution to the reflected radiation power of the radar station, a plasma formation is created that absorbs the probing radiation of the radar station. A plasma formation is created using a high-voltage corona avalanche-streamer pulsed discharge, and the probe radiation of a radar station is intercepted and sent to the plasma formation zone using a waveguide with a variable cross section installed in the engine, decreasing from the value that provides cover from the radiation of the engine element, which makes a large contribution to power of the reflected radiation of the radar station, up to a value equal to the size of the cross section of the plasma formation zone. Moreover, the walls of the waveguide are made of a conductive mesh that allows the passage of the gas stream.

У газотурбинных двигателей элементами, вносящими большой вклад в мощность отраженного излучения радиолокационной станции, являются, например:For gas turbine engines, elements contributing greatly to the reflected power of a radar station are, for example:

- со стороны воздухозаборника - направляющий аппарат и первые ступени компрессора;- from the air intake side - a guide apparatus and the first compressor stages;

- со стороны сопла - турбина и стабилизаторы горения пламени.- from the nozzle side - turbine and flame stabilizers.

Далее в описании элементы, вносящие основной вклад в отраженное излучение, для краткости называются объектами.Further in the description, elements that make the main contribution to reflected radiation are called objects for brevity.

В предлагаемом техническом решении в отличие от прототипа плазменное образование создают с помощью высоковольтного коронного лавинно-стримерного импульсного разряда. Отличительная особенность этого разряда состоит в том, что в системе электродов, между которыми создается разряд, зона ионизации, т.е. зона плазмы, перекрывает весь промежуток между электродами. Благодаря этому получают не только большую по объему область зоны ионизации и плазмы, но и большой ток коронного разряда. Соответственно, получают низкотемпературную плазму с большой концентрацией электронов, которая обеспечивает необходимую степень поглощения зондирующего радиоизлучения. Кроме того, время существования плазмы повышается при понижении давления в газовой среде (например, при увеличении высоты) и при увеличении температуры (например, при создании разряда в сопле реактивного двигателя). При этом разряд и плазма могут создаваться в атмосфере при давлении, соответствующем любым высотам, в том числе и на поверхности Земли.In the proposed technical solution, in contrast to the prototype, a plasma formation is created using a high-voltage corona avalanche-streamer pulse discharge. A distinctive feature of this discharge is that in the system of electrodes between which a discharge is created, the ionization zone, i.e. the plasma zone covers the entire gap between the electrodes. Due to this, not only a large volume region of the ionization zone and plasma is obtained, but also a large corona discharge current. Accordingly, a low-temperature plasma with a high electron concentration is obtained, which provides the necessary degree of absorption of the probe radio emission. In addition, the plasma lifetime increases with decreasing pressure in the gas medium (for example, with increasing altitude) and with increasing temperature (for example, when creating a discharge in a jet engine nozzle). In this case, a discharge and plasma can be created in the atmosphere at a pressure corresponding to any altitude, including on the surface of the Earth.

Другое отличие от прототипа состоит в том, что для уменьшения расстояния между электродами в устройстве создания разряда, и тем самым, сокращения энергозатрат на создание плазмы, перед зоной формирования плазмы устанавливают волновод, принимающий излучение РЛС и направляющий его на плазму. Волновод имеет переменное сечение. Большая сторона сечения обращена в сторону РЛС. Ее размеры перекрывают размеры объекта, от которого необходимо уменьшить отражение. Малая сторона сечения направлена в сторону зоны плазмы. Ее размеры равны размерам зоны. Такое устройство позволяет перехватить излучение РЛС, направленное на объект, и направить его в зону формирования плазмы. Для того чтобы волновод пропускал газовый поток, его проводящие стенки должны быть изготовлены в виде сеток из прочных токопроводящих нитей.Another difference from the prototype is that to reduce the distance between the electrodes in the device for creating a discharge, and thereby reduce the energy consumption for creating a plasma, a waveguide is installed in front of the plasma formation zone, which receives radar radiation and directs it to the plasma. The waveguide has a variable cross section. The larger side of the section is facing the radar. Its dimensions overlap the size of the object from which it is necessary to reduce reflection. The small side of the cross section is directed toward the plasma zone. Its dimensions are equal to the size of the zone. Such a device makes it possible to intercept radar radiation directed at an object and direct it into the plasma formation zone. In order for the waveguide to pass the gas stream, its conductive walls must be made in the form of grids of strong conductive threads.

Предложенный способ снижения радиолокационной заметности объекта поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема применения предлагаемого способа для снижения мощности излучения РЛС, отраженного от воздухозаборника или сопла газотурбинного двигателя летательного аппарата. Здесь 1 - РЛС, 2 - воздухозаборник или сопло двигателя, 3 - волновод, принимающий излучение РЛС и направляющий его в зону формирования плазмы, 4 - зона формирования плазмы. На фиг. 2 приведено схематическое изображение волновода, у которого отражающие поверхности выполнены из токопроводящих сеток. На фиг. 3 показана блок-схема установки, с помощью которой выполнен эксперимент. На фиг. 4-7 представлены результаты экспериментальной проверки изобретения.The proposed method of reducing the radar visibility of the object is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a diagram of the application of the proposed method to reduce the radar power reflected from the air intake or nozzle of a gas turbine engine of an aircraft. Here 1 is the radar, 2 is the air intake or nozzle of the engine, 3 is the waveguide that receives radar radiation and directs it to the plasma formation zone, 4 is the plasma formation zone. In FIG. 2 is a schematic representation of a waveguide in which reflective surfaces are made of conductive networks. In FIG. 3 shows a block diagram of the installation with which the experiment was performed. In FIG. 4-7 presents the results of experimental verification of the invention.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Для уменьшения мощности отраженного сигнала внутри объекта 2 создают плазменное образование 4 с помощью высоковольтного коронного лавинно-стримерного импульсного разряда, формируемого генератором разряда. Для создания области с плазмой необходимого размера может быть использован генератор разряда, описанный в статье (Лепехин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Булатов М.У., Сухаревский Д.И., Сысоев B.C. Модулированный коронный наносекундный разряд в воздухе атмосферного давления. Письма в ЖТФ, 2015, том 41, вып. 7, с. 96-102), в котором на систему электродов, установленных перед объектом, вносящим большой вклад в мощность отраженного излучения, подается напряжение с формой импульсов, обеспечивающей возникновение лавинно-стримерного (факельного) разряда. Для этого в высоковольтном источнике производят модуляцию разрядного тока с помощью специального способа выполнения схемы источника питания. Суть способа состоит в том, что катод отделен от отрицательного полюса высоковольтного источника питания искровым инициирующим разрядником, а в разрядную цепь введен со стороны анода дроссель с большой индуктивностью. Дроссель не позволяет лавинно-стримерному разряду переходить в искровой разряд. Это позволяет накопить в промежутке между электродами большой положительный заряд. Затем, при принудительной коммутации катода на землю, между катодом и положительным зарядом возникает высокая напряженность электрического поля, приводящая к возникновению плазмы. При этом значительно увеличивается сила тока разряда, повышающая концентрацию электронов в плазме.To reduce the power of the reflected signal inside the object 2, a plasma formation 4 is created using a high-voltage corona avalanche-streamer pulse discharge generated by the discharge generator. To create a region with a plasma of the required size, the discharge generator described in the article (Lepekhin N.M., Priseko Yu.S., Filippov V.G., Bulatov M.U., Sukharevsky D.I., Sysoev BC Modulated corona nanosecond discharge in atmospheric pressure air.Letters in ZhTF, 2015, Volume 41, Issue 7, pp. 96-102), in which a voltage with the form is applied to a system of electrodes installed in front of an object that makes a large contribution to the power of reflected radiation pulses, providing the occurrence of an avalanche-streamer (flare) discharge. For this, a discharge current is modulated in a high-voltage source using a special method of performing a power supply circuit. The essence of the method is that the cathode is separated from the negative pole of the high-voltage power source by a spark initiating spark gap, and a choke with a large inductance is introduced into the discharge circuit from the anode side. The throttle does not allow an avalanche-streamer discharge to pass into a spark discharge. This allows you to accumulate a large positive charge in the gap between the electrodes. Then, when the cathode is forcedly switched to ground, a high electric field strength arises between the cathode and the positive charge, leading to the appearance of a plasma. In this case, the discharge current strength increases significantly, increasing the concentration of electrons in the plasma.

Волновод 3, принимающий излучение РЛС 1 и направляющий его в зону плазмы 4, позволяет уменьшить расстояние между электродами. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить напряжение, необходимое для возникновения разряда, и сократить потребляемую электроэнергию. Волновод 3 выполнен из двух металлических рамок (фиг. 2), соединенных между собой металлическими стержнями, обеспечивающими жесткость конструкции. В зависимости от формы защищаемого объекта рамки имеют прямоугольную, овальную или круглую форму. Одна рамка пары имеет размеры, перекрывающие закрываемый от излучения объект, а вторая имеет размеры, равные размерам зоны формирования плазмы. На рамки натянута сетка из токопроводящих нитей. Для исключения просачивания излучения за пределы волновода максимальный размер ячеек сетки должен быть не больше величины 0,1×λ, где λ - минимальная длина волны излучения группы РЛС, от которых предполагается защищать объект (Конторович М.И. и др. Электродинамика сетчатых структур. Москва, «Радио и связь», 1987 г.).The waveguide 3, receiving the radar 1 radiation and directing it into the plasma zone 4, allows to reduce the distance between the electrodes. This, in turn, allows to reduce the voltage required for the occurrence of a discharge, and to reduce the energy consumed. The waveguide 3 is made of two metal frames (Fig. 2), interconnected by metal rods, providing structural rigidity. Depending on the shape of the protected object, the frames are rectangular, oval or round. One frame of the pair has dimensions that overlap an object that is closed from radiation, and the second has dimensions equal to the dimensions of the plasma formation zone. A grid of conductive threads is stretched over the frames. To exclude leakage of radiation outside the waveguide, the maximum mesh cell size should not be larger than 0.1 × λ, where λ is the minimum radiation wavelength of the radar group from which it is supposed to protect the object (Kontorovich M.I. et al. Electrodynamics of mesh structures. Moscow, Radio and Communications, 1987).

Предлагаемый способ снижения заметности проверен в эксперименте. Блок-схема установки, с помощью которой выполнен эксперимент, показана на фиг. 3. Здесь 2 - полый замкнутый параллелепипед, имитирующий воздухозаборник или сопло турбореактивного двигателя, 3 - сетчатый волновод, перехватывающий зондирующее излучение, 4 - зона формирования плазмы, 5 - передатчик, состоящий из генератора СВЧ колебаний и импульсного модулятора, 6 - направленный ответвитель электромагнитных колебаний, 7 - приемник излучения, отраженного от имитатора 2, 8 - устройство регистрации и обработки принятых сигналов, 9 - высоковольтный генератор плазмы, 10 - импульсный синхронизатор работы передатчика, приемника и генератора плазмы. Фигура в виде полумесяца изображает антенну, излучающую и принимающую электромагнитные колебания.The proposed method of reducing visibility is tested in the experiment. A block diagram of the apparatus with which the experiment was performed is shown in FIG. 3. Here 2 - a hollow closed parallelepiped simulating an air intake or a nozzle of a turbojet engine, 3 - a mesh waveguide intercepting the probe radiation, 4 - a plasma formation zone, 5 - a transmitter consisting of a microwave oscillator and a pulse modulator, 6 - a directional coupler of electromagnetic waves 7 - receiver of radiation reflected from the simulator 2, 8 - device for recording and processing received signals, 9 - high-voltage plasma generator, 10 - pulse synchronizer of the transmitter, receiver and gene plasma radiator. A crescent-shaped figure depicts an antenna emitting and receiving electromagnetic waves.

Установка работает следующим образом. Синхронизатор 10 запускает с определенными интервалами времени генератор плазмы 9, передатчик 5 и приемник 7. Электромагнитные колебания с выхода передатчика 5 проходят через направленный усилитель 6 на антенну и излучаются в сторону исследуемого объекта 2. Направленный ответвитель 6 разделяет излучение передатчика и излучение, отраженное от исследуемого объекта 2. Отраженное излучение направляется на вход приемника 7. С выхода приемника 7 сигнал, несущий информацию об объекте 2, поступает на вход устройства регистрации и обработки 8.Installation works as follows. The synchronizer 10 starts at a certain time interval the plasma generator 9, transmitter 5 and receiver 7. Electromagnetic vibrations from the output of the transmitter 5 pass through a directional amplifier 6 to the antenna and are radiated towards the object under study 2. The directional coupler 6 separates the radiation from the transmitter and the radiation reflected from the studied object 2. The reflected radiation is sent to the input of the receiver 7. From the output of the receiver 7, the signal carrying information about the object 2, is fed to the input of the registration and processing device 8.

Зондирующее объект 2 электромагнитное излучение перехватывается волноводом 3 и подвергается следующим преобразованиям.The probe object 2 electromagnetic radiation is intercepted by the waveguide 3 and is subjected to the following transformations.

1) Основная часть излучения направляется в зону формирования плазмы 4.1) The main part of the radiation is directed to the plasma formation zone 4.

2) Некоторая, относительно малая часть, отражается от волновода в сторону антенны.2) Some, relatively small part, is reflected from the waveguide towards the antenna.

3) Часть излучения, также относительно малая, проходит сквозь стенки волновода и рассеивается в полости объекта 2.3) Part of the radiation, also relatively small, passes through the walls of the waveguide and is scattered in the cavity of object 2.

4) При отсутствии плазмы в зоне 4 излучение проходит в полость объекта 2, рассеивается в ней и возвращается обратно через заднее отверстие и стенки волновода. Это излучение поступает через антенну и направленный ответвитель 6 на вход приемника 7.4) In the absence of plasma in zone 4, the radiation passes into the cavity of object 2, is scattered in it, and returns back through the rear opening and the walls of the waveguide. This radiation enters through the antenna and a directional coupler 6 to the input of the receiver 7.

5) При наличии плазмы в зоне 4 в полость объекта 2 проходит излучение с значительно уменьшенной мощностью. Следовательно, и рассеянное внутри объекта излучение и излучение, прошедшее обратно через волновод в сторону антенны, будут иметь малую мощность.5) In the presence of plasma in zone 4, radiation with a significantly reduced power passes through the cavity of object 2. Therefore, the radiation scattered inside the object and the radiation that passed back through the waveguide towards the antenna will have low power.

Таким образом, на вход приемника 7 будет поступать сумма излучений:Thus, the input of the receiver 7 will receive the sum of the emissions:

- отраженного от стенок волновода 3;- reflected from the walls of the waveguide 3;

- рассеянного в полости объекта 2 и прошедшего в обратном направлении через отверстия и стенки волновода 3.- scattered in the cavity of the object 2 and passed in the opposite direction through the holes and walls of the waveguide 3.

Мощность этой суммы колебаний при наличии плазмы будет значительно меньше, чем при ее отсутствии.The power of this sum of oscillations in the presence of plasma will be significantly less than in its absence.

Действие плазмы показано на фигурах 4, 5, 6 и 7. Здесь представлены осциллограммы, наблюдаемые на экране приемника 7.The plasma action is shown in figures 4, 5, 6 and 7. Here are the oscillograms observed on the screen of the receiver 7.

На фиг. 4 показан импульс отраженного сигнала с провалом амплитуды в середине, вызванным действием плазмы. Длительность импульса (4 мкс) специально выбрана больше времени существования плазмы (0,6 мкс), чтобы обеспечит наглядность процесса действия плазмы. На фиг. 5, 6 и 7 показан процесс, когда длительность импульса отраженного сигнала равна времени существования плазмы. На фиг. 5 показан импульс при отсутствии плазмы. На фиг. 6 показан импульс в начальный момент формирования плазмы. Осциллограмма на фиг. 7 соответствует моменту, когда плазма полностью сформировалась, при этом амплитуда импульса уменьшилась до уровня шумов приемника и поэтому импульс не виден.In FIG. Figure 4 shows the pulse of the reflected signal with an amplitude dip in the middle caused by the action of the plasma. The pulse duration (4 μs) was specially chosen more than the plasma lifetime (0.6 μs) to ensure the visibility of the plasma action process. In FIG. 5, 6 and 7 show the process when the pulse duration of the reflected signal is equal to the lifetime of the plasma. In FIG. 5 shows a pulse in the absence of plasma. In FIG. Figure 6 shows the pulse at the initial moment of plasma formation. The waveform in FIG. 7 corresponds to the moment when the plasma is fully formed, while the amplitude of the pulse decreases to the noise level of the receiver and therefore the pulse is not visible.

Ниже в таблице приведены результаты измерения уменьшения мощности излучения, отраженного от объекта 2. Частота излучения 6 ГГц, длительность импульса 4 мкс, частота следования импульсов 6 кГц. Синхронно с импульсами излучения создается плазма. Уменьшение мощности выражено в децибелах относительно максимума амплитуды импульса. Результаты получены при двух режимах работы генератора плазмы 9: напряжение разряда Up=35 кВ, ток разряда Iр=3 мА и напряжение разряда Up=42 кВ, ток разряда Iр=5 мА. Среднее значение уменьшения мощности по результатам двадцати измерений, приведенных в таблице, составляет: при первом режиме - 14,3 дБ, при втором режиме - 18 дБ.The table below shows the results of measuring the decrease in the radiation power reflected from object 2. The radiation frequency is 6 GHz, the pulse duration is 4 μs, and the pulse repetition rate is 6 kHz. In parallel with the radiation pulses, a plasma is created. The decrease in power is expressed in decibels relative to the maximum amplitude of the pulse. The results were obtained with two modes of operation of the plasma generator 9: discharge voltage U p = 35 kV, discharge current I p = 3 mA and discharge voltage U p = 42 kV, discharge current I p = 5 mA. The average value of the power reduction according to the results of twenty measurements shown in the table is: in the first mode - 14.3 dB, in the second mode - 18 dB.

Figure 00000001
Figure 00000001

Техническая реализация предлагаемого способа может быть выполнена с использованием существующих устройств и элементов техники.Technical implementation of the proposed method can be performed using existing devices and elements of technology.

1. В качестве активного элемента генератора разряда, выполняющего модуляцию разрядного тока, может быть применен тиратрон или электроннолучевой вентиль (Переводчиков В.И., Матвеев Н.В., Стученков В.М., Шапенко В.М. Особенности высоковольтных коммутирующих устройств на основе электронно-лучевых вентилей. Прикладная физика, 2001, №5, с. 97-102).1. As an active element of a discharge generator that modulates the discharge current, a thyratron or an electron beam valve can be used (Translators V.I., Matveev N.V., Stuchenkov V.M., Shapenko V.M. Features of high-voltage switching devices on based on electron beam valves. Applied Physics, 2001, No. 5, pp. 97-102).

2. Для изготовления волновода, перехватывающего излучение РЛС и находящегося в газовом потоке с высокой температурой, могут быть применены проводники, изготовленные из жаропрочных металлов, например вольфрама или нихрома.2. For the manufacture of a waveguide intercepting radar radiation and located in a gas stream with a high temperature, conductors made of heat-resistant metals, such as tungsten or nichrome, can be used.

Claims (1)

Способ снижения радиолокационной заметности летательных аппаратов, оборудованных газотурбинными двигателями, заключающийся в том, что перед элементами двигателей, вносящими большой вклад в мощность отраженного излучения радиолокационной станции, создают плазменное образование, поглощающее зондирующее излучение радиолокационной станции, отличающийся тем, что плазменное образование создают с помощью высоковольтного коронного лавинно-стримерного импульсного разряда, зондирующее излучение радиолокационной станции перехватывают и направляют на зону формирования плазмы с помощью устанавливаемого в двигателе волновода с переменным сечением, уменьшающимся от величины, обеспечивающей прикрытие от излучения элемента двигателя, вносящего большой вклад в мощность отраженного излучения радиолокационной станции, до величины, равной величине сечения зоны формирования плазмы, причем стенки волновода изготовлены из токопроводящей сетки, обеспечивающей проход газового потока.A method of reducing the radar visibility of aircraft equipped with gas turbine engines, which consists in the fact that in front of engine elements that make a large contribution to the reflected power of the radar station, a plasma formation is created that absorbs the probing radiation of the radar station, characterized in that the plasma formation is created using a high voltage a corona avalanche-streamer pulse discharge, the probe radiation of a radar station is intercepted and sent to the plasma formation zone using a waveguide installed in the engine with a variable cross section, decreasing from a value that provides cover from the radiation of the engine element, which makes a large contribution to the reflected radiation power of the radar station, to a value equal to the cross section of the plasma formation zone, and the waveguide walls are made from a conductive grid that allows the passage of a gas stream.
RU2016138503A 2016-09-28 2016-09-28 Method of reducing aircraft radar visibility, equipped with gas turbine engines RU2645910C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138503A RU2645910C1 (en) 2016-09-28 2016-09-28 Method of reducing aircraft radar visibility, equipped with gas turbine engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138503A RU2645910C1 (en) 2016-09-28 2016-09-28 Method of reducing aircraft radar visibility, equipped with gas turbine engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2645910C1 true RU2645910C1 (en) 2018-02-28

Family

ID=61568480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138503A RU2645910C1 (en) 2016-09-28 2016-09-28 Method of reducing aircraft radar visibility, equipped with gas turbine engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2645910C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760200C1 (en) * 2021-01-11 2021-11-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" Object masking method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3127608A (en) * 1956-08-06 1964-03-31 Gen Electric Object camouflage method and apparatus
US5150122A (en) * 1986-07-22 1992-09-22 Gec-Marconi Limited Military aircraft
RU2311707C1 (en) * 2006-06-07 2007-11-27 Сергей Николаевич Чувашев Method for reducing flying vehicle radio visibility
RU2469447C2 (en) * 2010-12-09 2012-12-10 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" (ГНЦ ФГУП "Центр Келдыша") Method of reducing radar signature of object equipped with at least one antenna

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3127608A (en) * 1956-08-06 1964-03-31 Gen Electric Object camouflage method and apparatus
US5150122A (en) * 1986-07-22 1992-09-22 Gec-Marconi Limited Military aircraft
RU2311707C1 (en) * 2006-06-07 2007-11-27 Сергей Николаевич Чувашев Method for reducing flying vehicle radio visibility
RU2469447C2 (en) * 2010-12-09 2012-12-10 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" (ГНЦ ФГУП "Центр Келдыша") Method of reducing radar signature of object equipped with at least one antenna

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760200C1 (en) * 2021-01-11 2021-11-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" Object masking method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7255062B1 (en) Pseudo surface microwave produced plasma shielding system
US10295313B2 (en) High power microwave weapon system
Chaparro et al. Breakdown delay times for subnanosecond gas discharges at pressures below one atmosphere
Kosarev et al. Development of high-voltage nanosecond discharge in strongly non-uniform gas
RU2469447C2 (en) Method of reducing radar signature of object equipped with at least one antenna
US3127608A (en) Object camouflage method and apparatus
RU2645910C1 (en) Method of reducing aircraft radar visibility, equipped with gas turbine engines
Chung et al. Simulation on change of generic satellite radar cross section via artificially created plasma sprays
Viktorov et al. Pulse-periodic regime of kinetic instability of the ECR discharge plasma under the conditions of double plasma resonance
Gurnett et al. Plasma waves associated with the first AMPTE magnetotail barium release
Zhang et al. Time-frequency characteristics of microwaves generated by hypervelocity impact
RU2621461C2 (en) Method for reducing radar visibility of object
Musselman et al. Beyond LOS detection of hypersonic vehicles
An et al. A comparative study of laser-induced gas breakdown ignition and laser ablation ignition in a supersonic combustor
RU2760200C1 (en) Object masking method
Izhovkina et al. Plasma inhomogeneities and radiowave scattering in experiments with electron pulses in the ionosphere
Sharypov et al. Reflectometry of Picosecond Emission and Discharge Processes in a Gas-Filled High-Voltage Coaxial Line
CN111854535A (en) Ultrahigh field strength broadband electromagnetic pulse weapon and broadband electromagnetic pulse generation method
Winckler et al. ELF wave production by an electron beam emitting rocket system and its suppression on auroral field lines: Evidence for Alfven and drift waves
Belov et al. Formation of a plasma antenna by an explosive action in the ionosphere
Cheng et al. Research on minimum energy excited to plasma coating for reducing radar cross section of target
Chung et al. Manipulation of radar cross sections with plasma
Pashchina et al. Microwave antenna based on a pulsed plasma jet
Zhang et al. Study on the Harmfulness of Strong Electromagnetic Radiation to Aviation Fuel Steam
Aramyan et al. Response of the atmosphere due to influence of strong shock waves