RU2697890C1

RU2697890C1 - Antenna fairing

Info

Publication number: RU2697890C1
Application number: RU2018141922A
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Русин; Анатолий Степанович Хамицаев; Владимир Владимирович Духов; Сергей Иванович Видмант; Василий Васильевич Василенко; Леонид Иванович Колоколов; Виктор Георгиевич Кулиш; Ирина Григорьевна Атрощенко; Александр Николаевич Хора
Original assignee: Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина"
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2019-08-21

Abstract

FIELD: aircraft and rocket equipment.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft and rocket engineering and is intended for use in antenna fairings for low-speed air-to-surface or surface-to-surface missiles. Antenna dome is made of fiberglass based on quartz fabric with different-thickness, radio-technical thin wall, wherein wall thickness (δ) in middle part of shell at distance from 15 to 50 % of length from nose is 1δ, in tail part of shell is 2.5δ, in nose part of shell is 1.4δ, with smooth transition between them, besides, shell is connected by inner surface and end face with frame from aluminum-magnesium alloy by elastic glue-sealant. Note here that annular groove of not less than 65 % of length of glued surface and depth of, at least, 0.2 mm is made in middle part of flanged surface of flange. Shell is made by a pressure impregnation method with a monolithic, pore-free matrix which enables to obtain a fairing without radio engineering and without a moisture-proof coating, with coating of the outer surface of the shell of the antenna fairing only with decorative enamel.

EFFECT: design of an antenna fairing with given radio engineering characteristics in a wide range of electromagnetic waves, which ensures tightness and heat resistance of the article.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и предназначено для использования в конструкциях антенных обтекателей для низкоскоростных ракет класса «воздух-поверхность» или «поверхность-поверхность».The invention relates to the field of aviation and rocket technology and is intended for use in the design of antenna fairings for low-speed missiles of the class "air-to-surface" or "surface-to-surface".

Проектирование обтекателей летательного аппарата (ЛА) остается на данном этапе одной из сложнейших задач в ракетостроении, которое предполагает решение нескольких взаимосвязанных задач, приоритетной из которых является достижение максимально возможного коэффициента прохождения (КП) электромагнитных волн материала в заданном диапазоне или в нескольких диапазонах (широкополосные обтекатели).The design of aircraft fairings (LA) remains at this stage one of the most difficult tasks in rocket science, which involves solving several interrelated tasks, of which the priority is to achieve the maximum possible transmission coefficient (KP) of the electromagnetic waves of the material in a given range or in several ranges (broadband fairings )

Для обеспечения высокого КП необходимо, чтобы поглощение энергии в обтекателе было минимальным, диэлектрическая проницаемость материала обтекателя должна быть максимально низкой, а стенка обтекателя тонкой, при этом очень важно обеспечить прочностные и теплозащитные характеристики для нормального функционирования антенной системы и обтекателя в целом.To ensure a high KP, it is necessary that the energy absorption in the fairing is minimal, the dielectric constant of the fairing material should be as low as possible, and the fairing wall should be thin, and it is very important to provide strength and heat-shielding characteristics for the normal functioning of the antenna system and fairing as a whole.

Максимальной стойкостью к внешним воздействиям обладают керамические материалы, однако, наряду с широким диапазоном рабочих температур, высокой твердостью и прочностью эти материалы имеют существенный недостаток - возникновение трещин, что ограничивает применение их в изготовлении конструкции антенного обтекателя, где толщина стенки менее 4 мм, что приводит к увеличению весовых характеристик конструкции, а также диэлектрической проницаемости больше 4.Ceramic materials have maximum resistance to external influences, however, along with a wide range of operating temperatures, high hardness and strength, these materials have a significant drawback - the occurrence of cracks, which limits their use in the manufacture of antenna cowl construction, where the wall thickness is less than 4 mm, which leads to to increase the weight characteristics of the structure, as well as the dielectric constant of more than 4.

Для изготовления обтекателей класса «воздух-поверхность» или «поверхность-поверхность», дозвуковые ракеты с низкой температурной и силовой нагрузкой, могут быть использованы различные полимерные материалы. Применение для изготовления обтекателя термопластичных полимеров позволяет формовать изделия с любой кривизной путем нагрева и расплавления.For the manufacture of air-to-surface or surface-to-surface radomes, subsonic missiles with low temperature and power loads, various polymeric materials can be used. The use of thermoplastic polymers for the fairing allows the molding of products with any curvature by heating and melting.

Известен антенный кожух, который изготовлен на основе фторопласта (WO/2003/077363, МПК H01Q 1/42, опубл. 18.09.2003 г.). Материал фторопласт является хорошим атмосферостойким диэлектриком, который имеет низкий коэффициент трения и достаточно широкий диапазон рабочих температур, однако обладает малой твердостью, сопротивлением ползучести и деформацией под нагрузкой, результатом этого является низкая эрозионная стойкость.Known antenna casing, which is made on the basis of fluoroplastic (WO / 2003/077363, IPC H01Q 1/42, publ. September 18, 2003). The material PTFE is a good weather-resistant dielectric that has a low coefficient of friction and a fairly wide range of operating temperatures, but it has low hardness, creep resistance and deformation under load, the result is low erosion resistance.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является антенный обтекатель [патент РФ №2292101 С2, МПК H01Q 1/42, опубл. 20.01.2007], который в форме цилиндра с полусферической вершиной и с одинаковой толщиной стенки 2±0,2 мм, изготавливается методом литья под давлением из поликарбоната, в который для улучшения эрозионностойкости дополнительно введен дисульфид молибдена.The closest in technical essence to the present invention is an antenna cowl [RF patent No. 2292101 C2, IPC H01Q 1/42, publ. January 20, 2007], which is in the form of a cylinder with a hemispherical apex and with the same wall thickness of 2 ± 0.2 mm, is made by injection molding from polycarbonate, in which molybdenum disulfide is additionally introduced to improve erosion resistance.

Недостатком такой конструкции является то, что технологичность использования термопластов уменьшается по мере роста габаритов конструкции, она достаточно велика в рассмотренном выше случае и не эффективна для изготовления средне и крупногабаритных обтекателей к которым относится предлагаемое изобретение.The disadvantage of this design is that the manufacturability of using thermoplastics decreases as the size of the structure grows, it is quite large in the case considered above and is not effective for the manufacture of medium and large fairings, to which the present invention relates.

Еще одним недостатком является равнотолщинный характер оболочки, что обеспечивает работу обтекателя только в узком диапазоне электромагнитных волн и ограничивает область его применения.Another drawback is the uniform thickness of the shell, which ensures the operation of the fairing only in a narrow range of electromagnetic waves and limits its scope.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение высоких радиотехнических характеристик, снижение веса антенного обтекателя и повышение эффективности соединения его оболочки со шпангоутом.The objective of the present invention is to provide high radio technical characteristics, reducing the weight of the antenna cowl and increasing the efficiency of the connection of its shell with the frame.

Техническим результатом изобретения является создание конструкции антенного обтекателя с заданными радиотехническими характеристиками в широком диапазоне электромагнитных волн, обеспечивающего герметичность и теплопрочность изделия.The technical result of the invention is the creation of an antenna cowl design with predetermined radio characteristics in a wide range of electromagnetic waves, which ensures the tightness and heat resistance of the product.

Указанная задача решается тем, что антенный обтекатель из полимерного материала в форме цилиндра с полусферической вершиной и постоянной толщиной стенки, отличающийся тем, что оболочка антенного обтекателя выполнена из стеклопластика на основе кварцевой ткани с разнотолщинной, радиотехнически тонкой стенкой при этом толщина стенки (δ) в средней части оболочки на расстоянии от 15 до 50% длины от носка составляет 1δ, в хвостовой части оболочки составляет 2,5δ, в носовой части оболочки составляет 1,4δ, с плавным переходом между ними, кроме этого оболочка соединена внутренней поверхностью и торцом со шпангоутом из алюмо-магниевого сплава эластичным клеем-герметиком, при этом в средней части склеиваемой поверхности полки шпангоута выполнена кольцевая проточка шириной не менее 65% длины склеиваемой поверхности и глубиной не менее 0,2 мм, оболочка выполнена методом пропитки под давлением с монолитной, беспористой матрицей, позволяющей получать обтекатель без радиотехнической доводки и без влагозащитного покрытия, с покрытием наружной поверхности оболочки антенного обтекателя только декоративной эмалью.This problem is solved in that the antenna cowl made of polymer material in the form of a cylinder with a hemispherical apex and constant wall thickness, characterized in that the antenna cowl shell is made of fiberglass based on quartz fabric with a different thickness, radio-technically thin wall with a wall thickness (δ) of the middle part of the shell at a distance of 15 to 50% of the length of the toe is 1δ, in the tail of the shell is 2,5δ, in the bow of the shell is 1,4δ, with a smooth transition between them, in addition the bolt is connected by the inner surface and the end to the aluminum-magnesium alloy frame using elastic adhesive-sealant, while in the middle part of the glued surface of the frame shelf an annular groove is made with a width of at least 65% of the length of the surface to be glued and a depth of at least 0.2 mm, the shell is made by the method pressure impregnation with a monolithic, non-porous matrix, allowing to obtain a fairing without radio-technical fine-tuning and without a moisture-proof coating, with a coating of the outer surface of the shell of the antenna fairing to decorative enamel.

На фигуре приведено изображение антенного обтекателя, состоящего из стеклопластиковой оболочки 1, шпангоута 2 из алюмомагниевого сплава и соединяющего их клея-герметика 3.The figure shows an image of the antenna fairing, consisting of a fiberglass shell 1, a frame 2 of aluminum-magnesium alloy and adhesive-sealant 3 connecting them.

Рассмотрим основной элемент конструкции - оболочку.Consider the main structural element - the shell.

Для изготовления оболочки антенного обтекателя был применен стеклотекстолит на основе эпоксидного связующего. Для обеспечения высоких коэффициентов прохождения электромагнитных волн материала в нескольких диапазонах, после проведения ряда экспериментально-теоретических исследований, оболочка обтекателя была выполнена с разнотолщинной радиотехнически тонкой оболочкой из стеклопластика на основе кварцевой ткани, при этом толщина стенки в средней части оболочки (δ) на расстоянии от 15 до 50% длины от носка составляет 1δ, в хвостовой части оболочки составляет - 2,5δ, в носовой части оболочки составляет 1,4δ, с плавным переходом между ними. Оболочка выполнена методом пропитки под давлением с монолитной, беспористой матрицей.For the manufacture of an antenna cowl shell, fiberglass based on an epoxy binder was used. To ensure high transmission coefficients of electromagnetic waves of the material in several ranges, after a series of experimental and theoretical studies, the fairing shell was made with a radio-thin thick-walled fiberglass-based shell based on quartz fabric, with the wall thickness in the middle part of the shell (δ) at a distance from 15 to 50% of the length of the toe is 1δ, in the tail of the shell is 2.5δ, in the bow of the shell is 1.4δ, with a smooth transition between them. The shell is made by pressure impregnation with a monolithic, non-porous matrix.

В данном методе реализована способность смолы растекаться в замкнутом объеме формы под действием давления. Такой способ формообразования позволяет получать конструкции с высокой точностью геометрических размеров, постоянной плотностью по объему материала стенки, при этом стенка практически не имеет пустот или местных расслоений.This method implements the ability of the resin to spread in a closed volume of the mold under the action of pressure. This method of shaping allows to obtain structures with high accuracy of geometric dimensions, constant density in the volume of the wall material, while the wall has virtually no voids or local delamination.

Важной частью данного изобретения является оптимизация конструкции крепления обтекателя. Определяющим фактором в данном случае являются невысокий уровень нагрузок, действующих на обтекатель, связанных с тем, что это обтекатель дозвуковой ракеты, малым удлинением (~ 1) и легкой тонкостенной оболочкой обтекателя. При проведении опытно-конструкторских работ было выяснено, что необходимая по характеристикам конструкция крепления обтекателя может быть обеспечена применением легкого алюмо-магниевого шпангоута, соединенного с оболочкой эластичным клеем-герметиком, без применения винтов. При этом толщина клея-герметика должна быть не менее 0,2 мм, что требуется для обеспечения необходимых характеристик клеевого соединения. При обычном конусообразном соединении не удается достичь равнотолщинного клеевого шва, поэтому в средней части склеиваемой поверхности полки шпангоута выполнена кольцевая проточка, шириной не менее 65% длины склеиваемой поверхности и глубиной не менее 0,2 мм.An important part of this invention is the optimization of the cowl mount structure. The determining factor in this case is the low level of loads acting on the fairing, due to the fact that it is a fairing for a subsonic rocket, low elongation (~ 1) and a light thin-walled fairing shell. During the development work, it was found that the design of the fairing fastening necessary for the characteristics can be ensured by the use of a light aluminum-magnesium frame connected to the shell with elastic adhesive-sealant, without the use of screws. At the same time, the thickness of the adhesive-sealant should be at least 0.2 mm, which is required to ensure the necessary characteristics of the adhesive joint. With a conventional conical connection, it is not possible to achieve an equal-thickness adhesive joint, therefore, an annular groove is made in the middle part of the glued surface of the frame shelf, with a width of at least 65% of the length of the glued surface and a depth of at least 0.2 mm.

Предлагаемая конструкция обеспечивает необходимое центрирование оболочки на шпангоуте и глубину клеевого шва для обеспечения требуемых прочностных характеристик соединения.The proposed design provides the necessary centering of the shell on the frame and the depth of the adhesive joint to provide the required strength characteristics of the connection.

Claims

Antenna cowl made of polymer material in the form of a cylinder with a hemispherical apex and constant wall thickness, characterized in that the antenna cowl shell is made of fiberglass based on quartz fabric with a radio-technically thin wall of different thicknesses, while the wall thickness (δ) in the middle part of the shell is at a distance from 15 to 50% of the length of the toe is 1δ, in the tail of the shell is 2,5δ, in the bow of the shell is 1,4δ, with a smooth transition between them, in addition, the shell is connected by an internal the surface and the end face with the aluminum-magnesium alloy frame using elastic adhesive-sealant, while in the middle part of the glued surface of the frame shelf an annular groove is made with a width of at least 65% of the length of the glued surface and a depth of at least 0.2 mm, the shell is made by pressure impregnation with monolithic , a non-porous matrix, allowing to obtain a fairing without radio-technical fine-tuning and without a moisture-proof coating, with a coating of the outer surface of the shell of the antenna fairing only with decorative enamel.