(57)【要約】【課題】強度及び電気的特性の両立を図ることができるレドームを提供する。【解決手段】電波を送受信するアンテナ１３を覆うドーム部２１を備え、ドーム部２１は、外部に露出するスキン材２２と、スキン材２２の内面を覆うコア材２３と、スキン材２２に沿って延在する帯状とされ、スキン材２２を補強する複数の補強部材２４ａ，２４ｂと、を有し、ドーム部２１の開口端には、ドーム部２１を外部へ取り付けるための内フランジ部２５が形成され、補強部材２４ａ，２４ｂの根元部分は、内フランジ部２５に固定されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受信するアンテナを覆うドーム部を備え、
前記ドーム部は、
外部に露出するスキン材と、
前記スキン材の内面を覆うコア材と、
前記スキン材に沿って延在する帯状とされ、前記スキン材を補強する複数の補強部材と、を有し、
前記ドーム部の開口端には、前記ドーム部を外部へ取り付けるための取付ベースが形成され、
前記補強部材の根元部分は、前記取付ベースに固定されていることを特徴とするレドーム。
【請求項２】
前記補強部材は、前記スキン材と別部材で構成されていることを特徴とする請求項１記載のレドーム。
【請求項３】
前記補強部材は、アーチ状とされるとともに、その両端の根元部分が前記取付ベースに固定され、
前記補強部材は、前記取付ベースの周方向に間隔をあけて奇数配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレドーム。
【請求項４】
前記ドーム部は、前記取付ベース側から先端に向かうに従い先細っていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のレドーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レドームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電波を送受信するアンテナを覆い、アンテナを保護するカバーとして、レドームが知られている。この種のレドームのうち、図６（ａ）に示すような航空機等の先端部に搭載されたアンテナ１００を覆うレドーム１０１は、空気抵抗を低減するために先端に向かうに従い先細る尖頭形状とされている。
【０００３】
上述した尖頭形状のレドーム１０１にあっては、例えば図６（ｂ）に示すようなアンテナ１００の形状に倣った球面状のレドーム１０２に比べて、レドーム１０１表面の法線方向に対する電波の入射角θａが大きい（θａ＞θｂ）。一般にレドームへの入射角θａ，θｂが大きくなると、レドームでの反射や減衰等による損失が大きくなり、電気的特性（電波の透過性）が低下する。
【０００４】
ここで、上述したレドーム１０１の構造としては、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の単体からなる単板構造のものや、ＦＲＰからなるインナースキン及びアウタースキンと、これら両スキンの間に設けられたウレタン等からなるコア材と、を有するサンドイッチ構造のものが一般的に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平６−３４３１４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３５２２３号公報
【特許文献３】特開２００６−１９８７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した単板構造のレドームにあっては、板厚が電波の波長λに対してλ／１０〜λ／１６程度であれば、入射角が大きくなっても透過性が大幅に損なわれることはないとされている。しかしながら、風圧荷重等に対する強度確保のために板厚をさらに厚くすると、電気的特性が低下するという課題がある。
一方、サンドイッチ構造のレドームにあっては、電気的特性及び強度の両立を図るために、コア材の板厚をλ／４程度、各スキンの板厚を波長λに対して数％以下程度に極力薄く設定することが考えられる。しかしながら、レドームへの入射角が大きくなると、やはり電気的特性が低下するという課題がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、強度及び電気的特性の両立を図ることができるレドームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態におけるレドームは、電波を送受信するアンテナを覆うドーム部を備え、前記ドーム部は、外部に露出するスキン材と、前記スキン材の内面を覆うコア材と、前記スキン材に沿って延在する帯状とされ、前記スキン材を補強する複数の補強部材と、を有し、前記ドーム部の開口端には、前記ドーム部を外部へ取り付けるための取付ベースが形成され、前記補強部材の根元部分は、前記取付ベースに固定されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態におけるレドームが機体に取り付けられた状態を示す断面図である。
【図２】実施形態におけるレドームの側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】補強部材を説明するためのレドームの斜視図である。
【図６】（ａ）は尖頭形状のレドームを示す概略構成図であり、（ｂ）は通常のレドームを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
［レドーム］
図１に示すように、本実施形態のレドーム１は、例えば飛行機等における機体１１の先端部（ノーズ部１２）に搭載されたアンテナ１３を保護するものであって、アンテナ１３を機体１１の前方から覆うドーム部２１を有している。なお、以下の説明では、機体１１の機軸方向に沿うノーズ部１２側を前側、ノーズ部１２と反対側を後側として説明する場合がある。
【００１１】
なお、図示の例において、機体１１のノーズ部１２は、機軸方向に沿って延在する筒状とされており、その内側にはアンテナ１３を支持する台座部１４が配設されている。
ノーズ部１２の前端部には、内側に向けて張り出す取付フランジ部１５が形成され、この取付フランジ部１５を介してレドーム１がノーズ部１２に固定されるようになっている。なお、取付フランジ部１５には、レドーム１を取り付けるための取付孔１６が機軸方向に沿って貫通している。
また、台座部１４上には、電波を送受信するためのアンテナ１３が設置されている。アンテナ１３としては、例えばフェーズドアレイアンテナ等が用いられており、その前端部がノーズ部１２の前端部（取付フランジ部１５）よりも前方に突出している。
【００１２】
（ドーム部）
図１〜図３に示すように、ドーム部２１は、その軸線Ｏが機軸と同軸上に配置された有頂筒状とされている。具体的に、ドーム部２１は、機体１１の前方に向かうに従い先細る円錐状に外観構成されるとともに、後方に向けて開放されており、その内部にアンテナ１３が収容されるようになっている。なお、図示の例において、ドーム部２１の側面は、外側に向けて膨出する湾曲面とされている。また、図３においては、後述する補強部材２４を実線で示し、ドーム部２１を鎖線で示している。
【００１３】
ドーム部２１は、外部に露出するスキン材２２と、スキン材２２の内面を覆うコア材２３と、スキン材２２に沿って延在して、スキン材２２を補強する複数の補強部材２４と、を有している。
スキン材２２は、例えばＦＲＰ等、電波の透過性に優れた材料からなり、レドーム１の外観を構成している。なお、スキン材２２の外周面は、上述したノーズ部１２の外周面に滑らかに連なっている（図１参照）。
【００１４】
スキン材２２の開口端（後端部）には、内側に向けて張り出す内フランジ部（取付ベース）２５が形成されている。内フランジ部２５は、上述したノーズ部１２の取付フランジ部１５に突き合わされた状態でボルト等の締結部材２６（図１参照）によりノーズ部１２に固定されている。具体的に、内フランジ部２５には、軸線Ｏ方向（機軸方向）に沿ってねじ孔２７（図１参照）が形成されており、取付フランジ部１５に形成された取付孔１６を通して締結部材２６が螺着されている。なお、レドーム１の機体１１への取付方法は、上述した構成に限らず、適宜設計変更が可能である。
また、スキン材２２における開口端のうち、内フランジ部２５よりも前側に位置する部分には内側に向けて突出するリブ２８が軸線Ｏ周りの周方向に間隔をあけて形成されている。なお、スキン材２２の肉厚は、波長λ（例えば、３０ｍｍ程度）に対して数％以下（０．６ｍｍ程度）程度に設定されている。これにより、電波の透過性を良好に維持することができる。
【００１５】
コア材２３は、空気密度が高い材料、例えば発泡材、ハニカム材等からなり、本実施形態ではウレタンが好適に用いられている。コア材２３は、スキン材２２の内面形状に倣って形成された円錐状とされ、外面がスキン材２２の内面に接着等により固定されている。また、コア材２３は、風圧荷重等に対するドーム部２１（スキン材２２）の座屈を抑制できる程度の厚さで形成されていればよく、図１の例ではコア材２３の内面が内フランジ部２５の内面と面一になるような厚さで形成されている。
【００１６】
（補強部材）
ここで、図１〜図４に示すように、各補強部材２４は、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が帯状に形成されたものである。なお、本実施形態において「帯状」とは、所定の方向に沿って延在している状態を意味し、その肉厚（外径）や断面形状等は適宜設計変更が可能である。すなわち、本実施形態の補強部材２４は、断面視円形状に形成されている場合について説明するが、矩形状等であっても構わない。また、補強部材２４におけるガラスの繊維配向は、補強部材２４の延在方向に沿って作用する圧縮・引張り荷重に合わせた向きにすることが好ましい。なお、図４においては、上述したコア材２３の図示を省略している。
【００１７】
各補強部材２４は、長さの異なる第１補強部材２４ａ及び第２補強部材２４ｂを複数本ずつ有し、これら第１補強部材２４ａ及び第２補強部材２４ｂ同士が１本ずつ組になって、複数組の補強部材群３３を構成している。なお、各第１補強部材２４ａ及び各第２補強部材２４ｂは、それぞれ同様の構成からなるため、以下の説明では、各組の第１補強部材２４ａ及び第２補強部材２４ｂのうち、１組の第１補強部材２４ａ及び第２補強部材２４ｂを例にして説明する。
【００１８】
図５に示すように、第１補強部材２４ａは、ドーム部２１の側面（スキン材２２の外周面）及び開口端を結び、かつ軸線Ｏに対して交差する平面でドーム部２１を切断した場合において、その第１切断面５０の曲線部分に沿って延在するアーチ状とされている。具体的に、第１補強部材２４ａは、ドーム部２１の側面視において、ドーム部２１の開口端に対して角度αをなして傾斜している。そして、第１補強部材２４ａは、その延在方向に沿う両端部（根元部分）がスキン材の内フランジ部２５に固定されている（図２，３参照）。
【００１９】
第２補強部材２４ｂは、第１補強部材２４ａと同様にアーチ状とされており、ドーム部２１の側面視において、ドーム部２１の開口端に対して角度β（β＞α）をなして傾斜している。具体的に、第２補強部材２４ｂは、ドーム部２１の側面のうち第１補強部材２４ａよりも前方（ドーム部２１の先端側）に位置する部分と、ドーム部２１の開口端のうち第１切断面５０と同位置と、を結び、かつ軸線Ｏに対して交差する平面でドーム部２１を切断した場合において、その第２切断面５１の曲線部分に沿って延在している。したがって、第２補強部材２４ｂのうち、延在方向の両端部（根元部分）は第１補強部材２４ａの両端部と同位置で内フランジ部２５に固定されている（図２，３参照）。
なお、図１に示すように、本実施形態の補強部材２４ａ，２４ｂは、全体がスキン材２２内に埋設されており、スキン材２２の内面から突出しないようになっている。
【００２０】
そして、本実施形態のドーム部２１には、上述した補強部材群３３がドーム部２１の周方向に間隔をあけて奇数組（図４の例では５組）配設されている。これに伴い、内フランジ部２５には、各補強部材２４ａ，２４ｂ（補強部材群３３）の両端部を支持する支持部分が周方向に間隔をあけて奇数組設定されている。
【００２１】
この場合、周方向で隣接する補強部材群３３（補強部材２４ａ，２４ｂ）同士は、延在方向に沿う一部で交差するように配置されている。具体的に、一の補強部材群３３の一端部は、一の補強部材群３３に対して周方向の一端側に隣接する他の補強部材群３３の他端部と交差している。また、一の補強部材群３３の他端部は、一の補強部材群３３に対して周方向の他端側に隣接する他の補強部材群３３の一端部と交差している。また、図４に示すように、各補強部材２４ａ，２４ｂそれぞれは、レドーム１を開口端側から見た平面視で奇数角形状（例えば、五角形状）になるように交わっている。
【００２２】
したがって、ドーム部２１において、前端部を除く部分には、複数の補強部材２４が間隔をあけてメッシュ状に張り巡らされている。
なお、本実施形態においては、アンテナ１３で送受信される電波の周波数を１０ＧＨｚ、各補強部材２４（第１補強部材２４ａ及び第２補強部材２４ｂ）の線径φを１ｍｍとすると、各補強部材２４ａ，２４ｂ間の平均間隔（平均メッシュサイズ）は、数μｍ程度に設定されている。
【００２３】
上述したレドーム１は、例えば以下のように製造することができる。
スキン材２２の内面形状を成形する凸状成形型の外周面に、スキン材２２の前駆体である繊維や樹脂が含浸されたプリプレグ、及び補強部材２４を配置し、プリプレグに含浸された樹脂を硬化させることで、補強部材２４が埋設されたスキン材２２を成形する（成形工程）。このとき、スキン材２２のうち、内フランジ部２５以外の部分を成形しておく。すなわち、成形工程後において、補強部材２４の根元部分を露出させておく。
そして、スキン材２２の内面にコア材２３を接着した後、スキン材２２のうち、内フランジ部２５に相当する部分をスキン材２２に形成する。これにより、各補強部材２４の根元部分を内フランジ部２５の所望の位置に固定することができる。
なお、スキン材２２の外面形状を成形する凹状成形型の内周面に合わせてスキン材２２を形成しても構わない。さらに、スリーブ状に形成されたＦＲＰのプリプレグに補強部材２４を編み込んだ状態でスキン材２２を形成してもよい。
【００２４】
本実施形態によれば、スキン材２２を補強部材２４により補強することで、ドーム部２１の強度を確保できる。しかも、補強部材２４が帯状に形成されているため、アンテナ１３で送受信される電波が各補強部材２４間を通過することになる。そのため、ドーム部２１をあたかもスキン材２２とコア材２３との二層構造とみなすことができ、レドーム１における電波の透過性に及ぼす影響を低減できる。その結果、レドーム１の強度及び電気的特性の両立を確保できる。
特に、本実施形態では、補強部材２４の根元部分が内フランジ部２５に固定されているため、補強部材２４を安定してドーム部２１に固定することができ、レドーム１の強度を確保できる。
しかも、上述した構成を、機体１１の前方に向かうに従い先細る円錐状のレドーム１に採用することで、風圧荷重等によるレドーム１の変形等を抑制できるとともに、入射角の増大による電気的特性の低下を可能な限り抑制できる。
【００２５】
また、スキン材２２とは別部材の補強部材２４をスキン材２２に配設することで、例えばスキン材２２にリブ状の補強部材を一体で形成する等、スキン材２２と補強部材とを一体で形成する場合に比べて、製造が容易になるとともに、スキン材２２自体が肉厚になるのも抑制できる。また、スキン材２２と補強部材２４とをそれぞれ最適な材料で形成したり、所望の位置に補強部材２４を配設できる等、設計の自由度を向上できる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、第１補強部材２４ａ及び第２補強部材２４ｂからなる補強部材群３３が奇数組配設されているため、図４に示す平面視において軸線Ｏを間に挟んで径方向で対向する各補強部材２４同士が交差する方向に延在することになる。そのため、仮に電波が、一の補強部材２４においてドーム部２１の内側に向けて反射した場合に、一の補強部材２４と径方向で対向する他の補強部材２４で再び反射するのを抑制して、各補強部材２４間を通してドーム部２１を速やかに透過させることができる。
【００２７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００２８】
例えば、上述した実施形態では、機体１１のノーズ部１２に取り付けられる円錐形状のレドーム１について説明したが、レドーム１の外観形状は適宜設計変更が可能であり、またレドーム１の取り付け箇所は機体１１に限らず、適宜選択可能である。
さらに、上述した実施形態では、ドーム部２１のうち、ノーズ部１２に取り付けられる取付ベースに内フランジ部２５を形成した場合について説明したが、これに限らず、外フランジ部等、ノーズ部１２に取り付けられる構成であれば構わない。そして、取付ベースに補強部材２４の根元部分が固定されていれば構わない。
【００２９】
また、上述した実施形態では、ドーム部２１の内部が中空とされている構成について説明したが、これに限らず、スキン材２２の内側をコア材２３により充填しても構わない。このような場合であっても、上述した発泡材やハニカム材によりコア材を形成することで、誘電正接（ｔａｎΔ）が小さく抑え、空気と等価にみなせるので、電気的特性に影響が及ぶのを抑えることができる。
【００３０】
また、補強部材２４の本数や形状、材料等は、適宜設計変更が可能である。
また、上述した実施形態では、補強部材２４をスキン材２２に埋設する構成について説明したが、これに限らず、スキン材２２の内面に接着等で固定する構成にしても構わない。
【００３１】
さらに、上述した実施形態では、スキン材２２と補強部材２４とを別部材で形成する構成について説明したが、これに限らず、スキン材２２と補強部材２４とを一体で形成しても構わない。具体的に、スキン材２２の内周面にリブ状の補強部材を形成しても構わない。
【００３２】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…レドーム
１３…アンテナ
２１…ドーム部
２２…スキン材
２３…コア材
２４…補強部材
２５…内フランジ部（取付ベース）
２４…補強部材
２４ａ…第１補強部材（補強部材）
２４ｂ…第２補強部材（補強部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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