БЕСКАРКАСНЫЙ РАДИОПРОЗРАЧНЫЙ ОБТЕКАТЕЛЬ

Полезная модель относится к радиопрозрачным обтекателям антенн сверхмощных РЛС, используемых на самолетах дальнего радиолокационного обзора.
Известно, что неотъемлемой составной частью конструкции самолетов с мощными радиолокационными станциями (РЛС) являются обтекатели антенн, геометрическая форма которых представляет собой эллипсоид вращения диаметром 10 м и более.
Конструкция антенных обтекателей РЛС должна обеспечивать прохождение радиолокационного излучения с минимальными потерями и искажением. Это требование обусловливает выполнение конструкции из радиопрозрачных материалов, чаще всего из нескольких слоев стеклоткани, склеенных эпоксидными связующими. С ростом скоростного напора возникает необходимость подкрепления несущих слоев, что наиболее эффективно достигается при многослойной конструкции обтекателя с заполнением в виде стеклопластиковых сот.
Особое конструктивное исполнение и габариты имеют обтекатели антенн сверхмощных РЛС, используемых на самолетах дальнего радиолокационного обзора. Если данная антенна РЛС и закрывающий ее обтекатель вращаются в полете, то в конструкции обтекателя возникают знакопеременные нормальные напряжения, что является самым неблагоприятным видом нагрузки с точки зрения усталостной прочности, срока службы и ресурса конструкции обтекателя.
Наиболее близким к описываемой полезной модели является конструкция самолетного бескаркасного радиопрозрачного обтекателя РЛС, схема которого приведена на фиг.1 и представляющая собой бескаркасную сотовую оболочку, состоящую из наружного, внутреннего и среднего слоев обшивки и двух слоев сотового стеклопластикового заполнителя (фиг.2) - (прототип). Такое сечение выбрано исходя из требования обеспечения радиотехнических характеристик. Характерной особенностью такого обтекателя является уменьшение толщины и размеров ячеек сотового наполнителя и использование клеевой пленки.
К недостаткам рассматриваемого обтекателя необходимо отнести:
1. Неравномерность показателя радиопрозрачности по площади обтекателя;
2. Расслаивание наружного слоя в процессе длительной эксплуатации;
3. Накопление влаги в наружном слое при длительном использовании (более 1 года), что приводит к дополнительному поглощению излучаемой мощности РЛС.
Цель полезной модели - обеспечение продолжительности эксплуатации обтекателя антенны РЛС с заданными показателями радиопрозрачности.
Поставленная цель достигается тем, что в бескаркасном радиопрозрачном обтекателе, состоящем из наружного, внутреннего и среднего слоев обшивки и двух слоев сотового заполнителя, находящихся между наружным и средним, средним и внешним слоями обшивки и выполненных из нескольких слоев стеклоткани, склеенных эпоксидными связующими, наружный, средний и внутренний слои, а также два слоя сотового заполнителя выполнены из термопласта, представляющего собой стеклоткань, пропитанную термопластичным связующим.
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием нового материала для обтекателя. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что использование в качестве материала обтекателя слоев стеклоткани, склеенных эпоксидными связующими, являются известными, однако использование в качестве материала обтекателя термопласта обеспечивает большую продолжительность его эксплуатации с заданными показателями радиопрозрачности. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».
На фиг.1 показана схема бескаркасного радиопрозрачного обтекателя РЛС, а на фиг.2 - поперечное сечение обтекателя.
Стойкость обтекателя к усталостному разрушению оценивается количеством циклов нагружения переменным напряжением, соответствующих количеству летных часов эксплуатации при конкретных профилях полета. В сотовой конструкции стеклопластикового обтекателя самым слабым звеном по характеристикам механической прочности и подверженности старению и снижению этих характеристик под влиянием переменных нагрузок и климатического воздействия является клеевое соединение обшивки с сотовым заполнителем.
отр
отр.нач.
отр
отр.пред.
Ввиду того, что прочность сотовой конструкции на отрыв, определяемая величиной σ, снижается в процессе эксплуатации по сравнению с начальным уровнем, полученный на момент изготовления σ, ресурс и срок службы характеризуется количеством полетов и временем, за которое величина σ достигнет предельной величины σ, после чего
отр
достижение расчетной нагрузки в полете может привести к разрушению конструкции. По данным /1/ интенсивность снижения прочности на отрыв σ при комплексном воздействии внешних факторов достигает примерно 12% за 10 лет эксплуатации и имеет закономерность, близкую к линейной.
Кроме того, при длительной эксплуатации и атмосферном воздействии на обтекатель начинается расслаивание обшивки и постепенное накопление влаги в наружном слое, что приводит к дополнительному поглощению излучаемой мощности РЛС.
Использование однородной массы, в частности термопласта, для производства обшивки обтекателя устраняет данный недостаток.
Исследования, проведенные в институте физики твердого тела Российской академии наук (Черноголовка), показали, что при температуре 350°С термопласт находится в жидком состоянии, а со снижением температуры до 250°С начинается его кристаллизация и тогда возможна его дальнейшая обработка. При этом термопласт обладает более высокими прочностными характеристиками по сравнению со стеклотканью, пропитанной эпоксидными связующими, легко деформируется в стадии кристаллизации и принимает любую наперед заданную форму, а главное - обладает низким коэффициентом поглощения радиоизлучения, имея равномерные характеристики поглощении по всей площади.
Использование в качестве материала для изготовления обтекателя термопласта позволяет применять технологию обработки давлением, то есть осуществлять его обычную прокатку, штамповку и т.п., в отличие от известной ручной технологии обработки стеклоткани, которая слой за слоем пропитывается эпоксидными связующими, а затем уже придается необходимая форма.
Таким образом, замена стеклоткани, пропитанной эпоксидными связующими, на термопласт при изготовлении обтекателей антенн РЛС приводит к лучшим характеристикам по равномерности поглощения радиоизлучения по всей площади обтекателя и к более длительному сроку его эксплуатации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пономарев В.Ф., Барабаш В.Н. О методах прогнозирования срока службы стеклопластиковых радиопрозрачных обтекателей радиолокационных систем самолетов /Сб. докладов 5 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2004», ч.II, М.: Изд. ЦАГИ, 2004.