(57)【要約】 【課題】  単体でも空気の抵抗要素とはなり難く、着氷もなく、電波反射量を低く抑えることのできる航空機用のアンテナ、およびそれを用いた航空機を提供することを課題とする。【解決手段】  放射体１０と、放射体１０とほぼ平行に配置される板状のアンテナ素子２０とを備え、放射体１０が航空機の機体表面１に沿って配置されるとともに、アンテナ素子２０が放射体１０に対して機体表面１から離間した位置に固定されている航空機用のアンテナを採用する。  機体表面１が、導電性材料で形成されている場合、この機体表面１を放射体１０として用いることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射体と、前記放射体とほぼ平行に配置される板状のアンテナ素子とを備え、
前記放射体が航空機の機体表面に沿って配置されるとともに、前記アンテナ素子が前記放射体に対して前記機体表面から離間した位置に固定されていることを特徴とする航空機用アンテナ。
【請求項２】
前記放射体が、前記機体表面に形成された凹部の底面に配置されていることを特徴とする請求項１記載の航空機用アンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子が、前記凹部の周囲の前記機体表面と同位もしくは低位に固定されていることを特徴とする請求項２記載の航空機用アンテナ。
【請求項４】
前記機体表面が導電性材料によって形成され、前記機体表面が前記放射体として機能することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の航空機用アンテナ。
【請求項５】
導電体からなる機体表面の平面部または曲率半径の大きい部分に、前記機体表面から外側に離間して、前記機体表面とほぼ平行に固定されたアンテナ素子を備えることを特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機用アンテナおよび航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より航空機に装備されているブレードアンテナは、機体表面から外側に突出して設けられるために、空気の抵抗要素となって機体の空力特性を低下させる要因となり得る。また、飛行状況や気象条件等により着氷が生じてアンテナの性能を低下させる要因となり得る。さらに、空気抵抗を増加させないために機体表面に沿う断面積を極力小さくする必要がある。また、戦闘機等においては、レーダによって捕捉されにくくするため、電波反射量（ＲＣＳ：Rader Cross Section）をなるべく小さくすることが求められている。
【０００３】
そこで、アンテナ要素を航空機の垂直尾翼に内蔵したアンテナシステムが提案されている（下記の特許文献１）。同文献には、平板状のアンテナ要素と、同じく平板状の誘電体とを垂直尾翼内に仮想の同一平面に沿うようにして上下に（隣り合わせて）配置し、両者間に隙間（ノッチ）を設けたノッチアンテナが採用されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２７２６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のアンテナシステムにおいては、垂直尾翼という既に空気の抵抗要素である部分に内蔵されることで、アンテナが単体では空気の抵抗要素とならない点、ＲＣＳが大きくならない点は評価されるが、着氷により性能が低下する点は解消されていない。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、単体でも空気の抵抗要素とはなり難く、着氷もなく、ＲＣＳも低く抑えることのできる航空機用のアンテナ、およびそれを備えた航空機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の航空機用アンテナを採用する。
すなわち本発明の航空機用アンテナは、放射体と、放射体とほぼ平行に配置される板状のアンテナ素子とを備え、放射体が航空機の機体表面に沿って配置されるとともに、アンテナ素子が放射体に対して機体表面から離間した位置に固定されていることを特徴とする。
本発明においては、板状のアンテナ素子が、機体表面に沿う空気の流れにほぼ平行に配置されるので、アンテナ素子の空気抵抗が非常に小さく抑えられる。また、アンテナ素子が板状であることで、送受信される電磁波の周波数の帯域に合わせてアンテナ素子の大きさを決定し易く、製作もし易い。
【０００８】
このとき、放射体は、機体表面に形成された凹部の底面に配置するのが好ましい。これにより、放射体と平行に配置されるアンテナ素子の、機体表面からの突出量が小さくなるので、アンテナ素子の空気抵抗が小さく抑えられるとともに、アンテナ素子への着氷が生じ難くなる。
【０００９】
さらに、アンテナ素子は、凹部の周囲の機体表面と同位もしくは低位に固定するのが良い。これにより、アンテナ素子が機体表面から突出しないので、アンテナ素子の空気抵抗がさらに小さく抑えられるとともに、アンテナ素子への着氷がさらに生じ難くなる。
【００１０】
航空機の機体表面が導電性材料で形成されている場合、機体表面を、本発明の航空機用アンテナにおける放射体として機能させることもできる。このようにすれば、機体表面に対向させてアンテナ素子を設けるのみでよく、部品点数を減少させることができる。一方、航空機の機体表面が複合材料等で形成される場合は、機体表面の一部に放射体を設置する必要がある。
【００１１】
本発明は、導電体からなる機体表面の平面部または曲率半径の大きい部分に、機体表面から外側に離間して、機体表面とほぼ平行に固定されたアンテナ素子を備えることを特徴とする航空機とすることもできる。本発明において、機体表面の平面部または曲率半径の大きい部分は、機体表面に沿って板状のアンテナ素子を設置しても機体表面に凹凸の変化が大きく現れず、飛行中の空気の流れに乱れが生じ難くなる。また、機体表面の平面部または曲率半径の大きい部分は、航空機の種類を問わず機体の随所に数多く見られるので、アンテナ素子の適切な設置箇所を見つけ易い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、空気抵抗を非常に小さく抑えることができ、機体の空力特性を低下させる要因とならない。また、機体表面からの突出が抑えられることで着氷が起こり難く、アンテナの性能を低下させる要因とならず、またＲＣＳを低く抑えることもできる。さらに、板状のアンテナ素子を使用することで、送受信される電磁波の全方位性を確保し易いという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を図１から図２に示して説明する。
図１には、航空機の機体の平滑な機体表面１に設けられた磁流形成形アンテナを示す。この磁流形成形アンテナは、誘電体からなる放射体１０と、放射体１０と平行に配置された板状のアンテナ素子２０とを備えている。放射体１０は平面視すると円形をなし、複合材料からなる機体外板の機体表面１に形成されたすり鉢状の凹部２の底面に配置されている。アンテナ素子２０は放射体１０と同じく平面視すると円形をなし、放射体１０に対して機体表面１から外側に離間し、図２に示すように凹部２の周囲の機体表面１と同レベルの高さに配置され、放射体１０に立脚する脚部１１によって機体に固定されている。
機体に固定されたアンテナ素子２０を機体表面１に垂直な方向から見ると、放射体１０とアンテナ素子２０とは同心円をなすように中心を一致させた位置関係にある。
【００１４】
磁流形成形アンテナは、脚部１１を介してアンテナ素子２０に給電すると、放射体１０とアンテナ素子２０との間で電界が発生するが、両者間で発生する電界のうち、特にアンテナ素子２０の周縁において発生する電界すなわち磁流が電磁波の放射に寄与するしくみとなっている。磁流形成形アンテナは、放射体１０やアンテナ素子２０の形状や寸法、両者の間隔等によってアンテナ特性が変化するので、対象とする周波数、帯域等に応じてそれらが適切に設定される。
【００１５】
上記のように構成された磁流形成形アンテナにおいては、アンテナ素子２０が、機体外板の機体表面１に沿う空気の流れにほぼ平行に配置されているので、アンテナ素子２０の空気抵抗が非常に小さく抑えられる。また、アンテナ素子２０が板状であることで、送受信される電磁波の周波数の帯域に合わせてアンテナ素子２０の大きさを決定し易く、製作もし易い。
【００１６】
上記の磁流形成形アンテナにおいては、放射体１０と平行に配置されるアンテナ素子２０が、機体表面１から突出していないので、アンテナ素子２０の空気抵抗が極端に小さく抑えられるとともに、アンテナ素子２０への着氷が生じ難くなる。
【００１７】
上記の磁流形成形アンテナにおいては、平滑な機体表面１に設置されており、この部分に沿って板状のアンテナ素子２０を設置しても機体表面１に凹凸の変化が大きく現れず、飛行中の空気の流れに乱れが生じ難くなる。また、アンテナが設置されたような平面部または曲率の小さな部分は航空機の種類を問わず機体の随所に数多く見られるので、アンテナ素子２０の適切な設置箇所を見つけ易い。
【００１８】
ところで、本実施形態においては機体外板を複合材料とし、機体外板の一部を除いて放射体１０を配置したが、機体外板が導電体からなる場合は、アンテナ素子２０の直下に位置する機体外板を放射体１０として機能させることも可能である。この場合、磁流形成形アンテナの部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることができる。
【００１９】
なお、本実施形態においてはアンテナ素子２０の平面形状を円形としたが、アンテナ素子２０の形状はこれに限らず、対象とする周波数、帯域、搭載される航空機の用途等に応じて、正方形、長方形、多角形等、あらゆる形状を採用することができる。
また、本実施形態では、アンテナ素子２０を凹部２の周囲の機体表面１と同レベルの高さに配置したが、アンテナ素子２０の高さはこれに限らず、周囲の機体表面１よりも低いレベルにあってもよいし、逆に周囲の機体表面１よりも高いレベルにあってもよい。ただし、機体表面１よりも高いレベルに固定された場合には、空気抵抗が増え、着氷が生じる可能性も高くなるので、好ましくない。
【００２０】
本実施形態の変形例を図３から図５に示す。
図３の変形例では、凹部２の全域を覆い、アンテナ素子２０をすべて内側に収める球面状のレドーム３が設けられている。アンテナ素子２０は板状であるため、空気抵抗が非常に小さく抑えられるが、空気抵抗を皆無にすることはできない。そこで上記のようにレドーム３を設けることにより、アンテナ素子２０に空気がぶつからなくなり、空気抵抗のさらなる低減が図れる。
このようにレドーム３を設けるのであれば、アンテナ素子２０を周囲の機体表面１よりも高いレベルに配置しても問題ない。
【００２１】
図４の変形例では、放射体１０とアンテナ素子２０との間に、電界の発生を阻害しない特性を有する樹脂材料４が充填されている。アンテナ素子２０は、上面だけが露出し、その周囲は平滑に均され、機体表面１がアンテナ素子２０を含んでも凹凸なく平滑に形成されている。このようにすれば、上記と同様にアンテナ素子２０に空気がぶつからなくなり、空気抵抗のさらなる低減が図れる。
【００２２】
図５の変形例では、機体表面１に凹部２が設けられておらず、機体表面１から突き出すようにアンテナ素子２０が固定されている。そしてこのアンテナ素子２０をすべて内側に収める球面状のレドーム５が設けられている。このようにすれば、凹部２を設けなくてもアンテナ素子２０の空気抵抗を低減できる。しかしながら、レドーム５が大きく盛り上がることになり、レドーム５自体の空気抵抗が増すので、他の例ほど空気抵抗の低減は図れない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す図であって、機体表面に設けられた磁流形成形アンテナを斜視した図である。
【図２】図１の磁流形成形アンテナを、機体を含めて断面視した図である。
【図３】図１、図２に示した磁流形成形アンテナの変形例を示す図であって、同アンテナを機体を含めて断面視した図である。
【図４】同じく、磁流形成形アンテナの他の変形例を示す図であって、同アンテナを機体を含めて断面視した図である。
【図５】同じく、磁流形成形アンテナの他の変形例を示す図であって、同アンテナを機体を含めて断面視した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…機体表面、２…凹部、３、５…レドーム、４…樹脂材料、１０…放射体、２０…アンテナ素子
【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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