СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕХЛЕСТА БУКСИРУЕМОЙ ДВУХТРОСОВОЙ САМОЛЕТНОЙ АНТЕННЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR DETERMINING THE OVERLAP OF A TOWED TWO-WIRE AIRCRAFT ANTENNA AND THE DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области авиации, а именно к осуществлению сверхдальней связи (СДВ - диапазона) с использованием антенны большой протяженности.
Известно, что в ВМФ РФ (СССР) эксплуатируется самолет ТУ-142 MP, в нижней части фюзеляжа которого установлен барабан с выпускной буксируемой антенной большой протяженности (https://ru.wikipedia.org/wiki/ Связь_с_подводными_ _лодками).
Также известен самолет Е-4А, созданный на базе самолета Боинг-747 (США), буксирующий тросовую антенну длиной около 8 км (https://ru.wikipedia.org/wiki/ / Связь_с_подводными_лодками).
Применение на аналогах однотросовой антенны не позволяет полностью обеспечить всевозрастающие требования потенциальных заказчиков, вследствие чего возникает необходимость дальнейшего совершенствования антенных устройств.
В связи с развитием и дальнейшим совершенствованием средств сверхдальней связи наметилась тенденция к использованию двухтросовой антенны, которая позволяет расширить технические возможности применения СДВ-диапазона.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является самолет США Б-6В "Меркурий", который имеет антенную систему, состоящую из основного троса, выпускаемого из центральной части фюзеляжа и имеющего длину 7925 м и груз массой 495 кг, и вспомогательного троса длиной 1219 м, выпускаемого из хвостового обтекателя самолета и служащего в качестве диполя (фиг. 1). На концах тросов имеются стабилизирующие аэродинамические конусы массой 41 кг. Благодаря наличию груза массой 495 кг, длинный трос в режиме дежурства самолета располагается в пространстве близко к вертикальному положению (~50°÷60°) (www.pentagonus.ru/load/zhurnaly//zvo/zarubezhnoe_woennoe_obozrenie_11_2008/56-1-0158).
Одной из важных проблем, влияющих на надежную работу буксируемой антенны, как механизма, является перехлест тросов двухтросовой антенны, образование которого зависит от следующих причин:
- влияния направления свивки прядей тросов и их увод от плоскости движения самолета-буксировщика вследствие проявления "эффекта Магнуса" при обтекании витых тросов набегающим потоком;
- отклонения поперечного сечения тросов от кругового вследствие деформации при прохождении через поворотные шкивы механизмов выпуска и уборки и последующего смещения сдеформированных сечений относительно друг друга в зависимости от вытяжки тросов под воздействием нагрузки от массовых и аэродинамических сил;
- маневрирования самолета-буксировщика антенны по курсу и тангажу (Издательский отдел ЦАГИ. Обзоры, №489, 1976 г. «Тросовые системы в потоке жидкости», стр. 2).
У прототипа эта проблема решается при помощи почти полутонного груза, разводящего тросы на удаление друг от друга с упомянутыми выше недостатками: увеличением веса и аэродинамического сопротивления антенны.
Решая задачу расширения арсенала технических средств в данной области техники, предлагается вариант двухтросовой антенны, в котором длинный трос размещен в нижней части фюзеляжа, а короткий - под одной из консолей крыла самолета-буксировщика (фиг. 2, 3). Такая компоновка двухтросовой антенны не предполагает применения груза в 495 кг, как у прототипа, а ограничивается применением двух аэродинамических грузов массой по 45 кг.
Это позволяет иметь некоторый выигрыш в массе антенны и ее аэродинамическом сопротивлении по сравнению с прототипом, поскольку буксировка тросов антенн производится под сравнительно малыми углами атаки по отношению к набегающему потоку ~9°÷10°.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является определение диапазона безопасной эксплуатации буксируемой двухтросовой антенны и внесение его в Руководство по летной эксплуатации (РЛЭ), ограничивая режимы, приводящие к перехлесту тросов антенны.
Технический результат достигается отсоединением троса антенны от приемо-передающего высоковольтного радиотехнического устройства, подключением к бортовой электросети и последующим выполнением полетов с заданными параметрами. При этом многократно регистрируют факт касания тросов срабатыванием блока управления, определяют зону эксплуатации антенны вне режимов перехлеста тросов.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения с прототипом и другими защищенными патентами техническими решениями в данной области техники позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень". Заявляемое решение пригодно к осуществлению промышленным путем.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг. 1 - схема буксировки антенны прототипа;
фиг. 2 - схема буксировки антенны предлагаемого изобретения (вид сбоку);
фиг. 3 - схема буксировки антенны предлагаемого изобретения (вид сверху);
фиг. 4 - принципиальная схема устройства для определения перехлеста буксируемой двухтросовой самолетной антенны.
кp
При осуществлении варианта двухтросовой антенны с разнесенной установкой тросов "фюзеляж - консоль крыла" предлагается способ определения перехлеста тросов двухтросовой антенны, заключающийся в отсоединении длинного троса антенны от приемо-передающего высоковольтного радиотехнического устройства, в подключении его к бортовой электросети напряжением 115 В и выполнении полетов с заданными параметрами движения самолета-буксировщика: скоростью V, высотой Н, креном γ, углом скольжения β, а также параметрами длин тросов  и , которые определяются программой испытаний, вплоть до режимов полета, предполагающих перехлест тросов. В случае перехлеста тросов антенны возникает замыкание цепи, которое будет зарегистрировано специальным устройством, принципиальная схема которого изображена на фиг. 4.
Устройство содержит блок управления с выключателем 1, через который он подсоединен к бортовой сети ~115 В переменного тока. К выключателю 1 подсоединены клеммы К1.5 и А реле-ограничителя тока К1.
Клемма Б обмотки реле-ограничителя тока К1 подключена к токосъемнику 2, установленному на шкиве 3 лебедки 4, изолированной от корпуса самолета, с тросом 5 и лебедки 6, не изолированной от корпуса самолета, с тросом 7.
Устройство работает следующим образом. При выпущенных с помощью лебедок 4 и 6 тросах 5 и 7 на длины, определяемые полетным заданием, и при совершении эволюции в эксплуатационном диапазоне скоростей и высот возможно касание тросов. В этом случае напряжение 115 В с троса 5 поступает на трос 7 и через него на корпус самолета, так как трос 7 и его лебедка 6 не изолированы от корпуса самолета, что приведет к протеканию тока через обмотку и срабатыванию реле-ограничителя тока К1 блока управления.
Через замкнутые контакты К1.2 и К1.3 реле-ограничителя тока К1 и контакты К2.1-К2.2 реле времени К2, реле-ограничитель тока К1 становится на блокировку - реле-ограничитель тока К1 остается включенным. Через контакты К1.5-К1.6 реле-ограничителя тока К1 выдается сигнал для записи на контрольно-записывающую аппаратуру (КЗА) 8 и включается реле времени К2. В течение нормированной временной задержки (2÷3 секунды) от реле К2 в режиме он-лайн также оповещается экипаж световым, звуковым сигналом или их комбинацией. Через 2÷3 секунды реле времени срабатывает, контактами К2.1-К2.2 разрывает цепь блокировки реле-ограничителя тока К1, которое при этом выключается, снимается сигнал с КЗА 8. Устройство готово к фиксации повторного касания тросов.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является наличие блока управления, содержащего реле-ограничитель тока К1, которое, вследствие заданной величины сопротивления обмотки реле-ограничителя тока К1, понижает ток замыкания электрической цепи и предохраняет тросы антенны от подгорания, что позволяет использовать предлагаемое устройство многократно.
Предлагаемые способ и устройство фактически делают самолет-буксировщик двухтросовой антенны летающей лабораторией, так как позволяют определить диапазон эксплуатационных возможностей двухтросовой буксируемой антенны:
- по скорости буксировки, так как прочность тросов ограничена по сравнению с прочностью самолета-буксировщика;
- по углам крена влево, вправо;
- по условиям набора высоты и снижения,
и определить ресурс каждого из тросов.
Анализ материалов испытаний двухтросовой антенны позволяет определить для всех перечисленных условий эксплуатации антенны безопасные режимы с точки зрения перехлеста тросов и внести их в Руководство по летной эксплуатации (РЛЭ).
После окончания работы устройство должно быть демонтировано и самолет-буксировщик может эксплуатироваться по прямому назначению как ретранслятор радиосигналов.