RU2702807C1

RU2702807C1 - Antenna fairing with combined radio and optical channels

Info

Publication number: RU2702807C1
Application number: RU2019102971A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Антонов; Сергей Борисович Воробьев; Сергей Иванович Видмант; Татьяна Александровна Духова; Михаил Юрьевич Русин; Александр Петрович Шадрин
Original assignee: Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина"
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2019-10-11

Abstract

FIELD: aircraft and rocket equipment.

SUBSTANCE: invention relates to the field of aircraft and rocket equipment and can be mainly used in production of aerial fairings of "air-surface" or "air-air" rockets. Antenna fairing with combined radio and optical channels includes a thin-walled shell from composite radiotransparent material with an optical window located in the nose part of the shell. Optical opening has shape of outer surface, which is continuation of outer contour of shell, and is connected to it by elastic glue-sealant, shell wall in connection with window has a form of Z-shape, and the optical thicknesses of the optical window and shell have different values and are selected in accordance with the number of half-wave lengths in the radio range.

EFFECT: technical result consists in provision of efficiency of fairing in radio and optical range, optimization of loads on optical element and increase in strength of connection of optical window with shell.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей ракет класса «воздух-поверхность» или «воздух-воздух».The invention relates to the field of aviation and rocket technology and can mainly be used in the manufacture of antenna fairings for air-to-surface or air-to-air missiles.

Наиболее близким по совокупности признаков, выбранным в качестве прототипа, является радиопрозрачный обтекатель по патенту US 8390139 В2, МПК H01Q 1/42, публ. 9.09.2014 г. Совмещенный радио/оптически прозрачный антенный обтекатель, содержащий оболочку с оптическим окном, имеющим центральный и периферийный участки, причем толщина периферийного участка меньше толщины центрального участка. Оболочка представляет собой «сэндвичевую» конструкцию состоящую из центрального слоя и одного или нескольких слоев композиционных материалов, расположенных по обеим сторонам центрального слоя. Слои и части оболочки расположены внахлест вокруг оптического окна по всему периметру периферийного участка с обеих его сторон.The closest in the totality of features selected as a prototype is a radiolucent fairing according to the patent US 8390139 B2, IPC H01Q 1/42, publ. September 9, 2014. A combined radio / optically transparent antenna cowl comprising a sheath with an optical window having central and peripheral portions, the thickness of the peripheral portion being less than the thickness of the central portion. The shell is a “sandwich” structure consisting of a central layer and one or more layers of composite materials located on both sides of the central layer. The layers and parts of the shell are overlapped around the optical window along the entire perimeter of the peripheral section on both sides.

К недостаткам данной конструкции обтекателя относятся технологическая сложность реализации многослойной структуры узла соединения оболочки с оптическим окном, а также плоская форма самого окна, находящегося в центральной части обтекателя и воспринимающая значительные нагрузки от набегающего потока воздуха, снижающая прочность самого окна и соответственно прочность конструкции обтекателя, со значительным увеличением лобового сопротивления, что приводит к потере дальности полета ракеты.The disadvantages of this design of the fairing include the technological complexity of implementing the multilayer structure of the junction of the shell with the optical window, as well as the flat shape of the window located in the central part of the fairing and absorbing significant loads from the incoming air flow, reducing the strength of the window itself and, accordingly, the strength of the fairing design, with a significant increase in drag, which leads to loss of missile range.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение эффективности функционирования обтекателя в радио и оптическом диапазоне, оптимизацию нагрузок на оптический элемент и увеличение прочности соединения оптического окна с оболочкой.The technical result of the claimed invention is to ensure the efficiency of the fairing in the radio and optical range, optimize the loads on the optical element and increase the strength of the connection of the optical window with the shell.

Такой технический эффект достигается следующим комплексом технических признаков изобретения, которые характеризуют конструкцию антенного обтекателя.This technical effect is achieved by the following set of technical features of the invention, which characterize the design of the antenna fairing.

Антенный обтекатель с совмещенными радио и оптическим каналами, включающий оболочку из композиционного радиопрозрачного материала с расположенным в носовой части оболочки оптическим окном, отличающийся тем, что оболочка выполнена тонкостенной, а оптическое окно, имеющее форму образующей наружной поверхности, являющейся продолжением наружного контура оболочки, соединено с ней эластичным клеем-герметиком, стенка оболочки в месте соединения с окном имеет зетобразную форму, а электрические толщины оптического окна и оболочки имеют разные величины и выбираются в соответствии с кратностью длин полуволн в радиодиапазоне.Antenna fairing with combined radio and optical channels, comprising a shell made of composite radiolucent material with an optical window located in the bow of the shell, characterized in that the shell is thin-walled, and an optical window having the shape of the outer surface, which is a continuation of the outer contour of the shell, is connected to it with elastic adhesive-sealant, the wall of the shell at the junction with the window has a zeta shape, and the electric thicknesses of the optical window and the shell are different values and are selected in accordance with the multiplicity of half-wavelengths in the radio range.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведено изображение антенного обтекателя, включающего оболочку 1 из тонкостенного композиционного радиопрозрачного материала с расположенным в носовой части оболочки оптическим окном 2. Оптическое окно соединено с оболочкой эластичным клеем-герметиком 3.In FIG. 1 and FIG. 2 shows an image of an antenna cowl comprising a shell 1 of thin-walled composite radiolucent material with an optical window 2 located in the bow of the shell. The optical window is connected to the shell by an elastic adhesive-sealant 3.

Выпуклая форма оптического окна 2 работает по принципу «арки» и позволяет перераспределить нагрузку набегающего воздушного потока таким образом, что большая ее часть приходится на торец оптического окна с распределением на среднюю часть зетобразного конструктивного элемента оболочки 1. Нагрузка с оптического элемента оптимальным образом передается на композитную оболочку.The convex shape of the optical window 2 works on the principle of "arch" and allows you to redistribute the load of the incoming air flow so that most of it falls on the end of the optical window with distribution to the middle part of the zeta-shaped structural element of the shell 1. The load from the optical element is optimally transferred to the composite shell.

Зетобразный конструктивный элемент оболочки 1 является основной частью узла соединения оптического окна и оболочки. «Открытая» форма профиля зетобразного элемента позволяет получить его формовкой, что улучшает технологичность изготовления конструкции оболочки. Средняя и нижняя части зетобразного элемента являются направляющей и опорной поверхностями соответственно для оптического окна, значительно упрощая сборку конструкции. Средняя часть зетобразного элемента воспринимает нагрузку от торца оптического окна распределяя ее на композитную оболочку.Zeta-like structural element of the shell 1 is the main part of the connection node of the optical window and the shell. The “open” shape of the profile of the Z-shaped element allows it to be formed by molding, which improves the manufacturability of the manufacture of the shell structure. The middle and lower parts of the Z-shaped element are the guide and support surfaces, respectively, for the optical window, greatly simplifying the assembly of the structure. The middle part of the Z-shaped element receives the load from the end of the optical window, distributing it to the composite shell.

Еще одним важным элементом рассматриваемой конструкции является эластичный клей-герметик (герметик типа У-2-28), который наносится на наружную зетобразную часть стенки оболочки слоем 0,3-0,5 мм и выполняет несколько функций. Клей-герметик соединяет оболочку и оптическое окно и за счет возможности изменения толщины клеевого шва обеспечивается точность сборки конструкции. Слой клея-герметика оптимальным образом передает и перераспределяет нагрузки от оптического окна к оболочке, а также компенсирует разность температурных расширений соединяемых элементов. Кроме того, клей-герметик надежно герметизирует данный узел конструкции, обеспечивая общую герметичность обтекателя.Another important element of the structure under consideration is an elastic adhesive-sealant (sealant type U-2-28), which is applied to the outer zeta-like part of the wall of the shell with a layer of 0.3-0.5 mm and performs several functions. Glue-sealant connects the shell and the optical window and due to the possibility of changing the thickness of the adhesive joint, the assembly accuracy is ensured. A layer of adhesive sealant optimally transfers and redistributes the loads from the optical window to the shell, and also compensates for the difference in thermal expansion of the connected elements. In addition, adhesive-sealant reliably seals this unit of construction, providing a general tightness of the fairing.

Следующим элементом рассмотрения является подбор электрических толщин оптического окна и оболочки. Оболочка из композиционного радиопрозрачного материала является тонкостенной исходя из технических и весовых критериев, а ее толщина выбрана по принципу минимизации угловых пеленгационных ошибок и максимального коэффициента прохождения в радиодиапазоне в заданных углах сканирования радиоантенны. Электрическая толщина оптического окна может быть значительно больше электрической толщины оболочки и подбирается в соответствии с кратностью длин полуволн в радиодиапазоне.The next element of consideration is the selection of the electrical thicknesses of the optical window and shell. A shell made of composite radiolucent material is thin-walled based on technical and weight criteria, and its thickness is selected on the principle of minimizing angular direction-finding errors and the maximum transmission coefficient in the radio range at given scanning antenna angles. The electrical thickness of the optical window can be significantly greater than the electrical thickness of the shell and is selected in accordance with the multiplicity of half-wavelengths in the radio range.

Предлагаемая конструкция обтекателя позволяет обеспечить его эффективное функционирование в радио и оптическом диапазоне.The proposed design of the fairing allows to ensure its effective functioning in the radio and optical range.

Claims

Antenna fairing with combined radio and optical channels, comprising a shell made of composite radiolucent material with an optical window located in the bow of the shell, characterized in that the shell is thin-walled, and an optical window having the shape of the outer surface, which is a continuation of the outer contour of the shell, is connected with elastic adhesive-sealant, the wall of the shell at the junction with the window has a zeta shape, and the electric thicknesses of the optical window and shell are s and values are selected in accordance with a multiplicity of lengths of half waves at radio frequencies.