×
29.05.2019
219.017.67e2

СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЙ АНТЕННЫЙ ОБТЕКАТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к антенной технике, в частности к радиопрозрачным укрытиям сверхширокополосных антенн, работающих в диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот. Сверхширокополосный антенный обтекатель имеет полуцилиндрическую или полусферическую поверхность с равной или увеличивающейся к основанию толщиной стенки, изготовлен из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена, имеет тонкостенную конструкцию с толщиной стенки в центральной части 1,5-3,5 мм. Обтекатель имеет улучшенные эксплуатационно-технические характеристики, повышенную термостойкость, прочность и эрозионную устойчивость с одновременным улучшением коэффициента прозрачности и улучшением РТХ защищаемой антенны, что является техническим результатом изобретения. 3 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к антенной технике, в частности к радиопрозрачным укрытиям сверхширокополосных антенн, работающих в диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот.

Антенный обтекатель предназначен для защиты антенны от влияния климатических факторов, механических, термических и эрозионных воздействий в жестких условиях эксплуатации, например, при высоких скоростях полета летательных аппаратов.

Это накладывает ряд требований к конструкции обтекателя, особенно к толщине стенки, к радиофизическим и физико-механическим свойствам материалов, из которых он изготовлен.

Основным требованием, предъявляемым к обтекателю, с точки зрения минимизации влияния его на радиотехнические характеристики (РТХ) защищаемой антенны, является достижение максимально возможного коэффициента прохождения (КП) электромагнитных волн через его стенку. Этому требованию отвечают материалы, например, на основе фторопласта.

Известен антенный кожух, изготовленный из листа полимера на основе политетрафторэтилена (фторопласта) (H01Q 1/42, WO 030077363 A1). Основным достоинством антенного кожуха, указанным в заявке, является низкий уровень диэлектрических потерь даже в диапазоне «высоких» частот, однако каких-либо сведений, относящихся к прочности, термостойкости и эрозионной устойчивости антенного кожуха в публикации не приведено.

Известен антифрикционный материал на основе фторопласта - 40 (Ф40С5М1,5), содержащий антифрикционную добавку - дисульфид молибдена в количестве 1,5 мас.% (Канцельсон М.Ю., Бадаев Г.А. Пластические массы. - Ленинград: «Химия» 1978 г., с.101-103), однако его прочность и эрозионная устойчивость недостаточны для использования в качестве материала обтекателя. Фторопласт, являясь отличным атмосферостойким диэлектриком, имеющим широкий интервал рабочих температур и низкий коэффициент трения, обладает недостаточными твердостью, хладотекучестью, сопротивлением ползучести и деформацией под нагрузкой и, как следствие, низкой эрозионной устойчивостью, а также низкой радиационной стойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является антенный обтекатель в форме цилиндра с полусферической вершиной, который изготовлен из прочного модифицированного поликарбоната с добавлением дисульфида молибдена (патент РФ №2292101). Указанный антенный обтекатель при толщине стенки 2 мм имеет достаточную прочность и является наиболее эрозионно-устойчивым по сравнению с другими вариантами обтекателей. Недостатком обтекателя являются повышенные диэлектрическая проницаемость 2,7-3,1 и тангенс угла диэлектрических потерь 0,007-0,009 материала обтекателя, что приводит к уменьшению КП обтекателя и ухудшает РТХ антенны, особенно в области верхних частот СВЧ-диапазона. Кроме того, термостойкость обтекателя +130°С недостаточна для очень жестких условий эксплуатации, например кратковременно до +290°С.

Обеспечение всех требований, предъявляемых к тонкостенным сверхширокополосным антенным обтекателям, усложняется тем, что повышение механической прочности, термостойкости, эрозионной устойчивости противоречит интересам радиотехники, приводя к ухудшению радиопрозрачности и искажению диаграмм направленности антенн.

Поэтому специфика таких обтекателей выдвигает требование обеспечения минимально возможных диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь материала обтекателя при одновременном обеспечении механических требований и требований по термостойкости и эрозионной устойчивости. Сложный поиск материала обтекателя с такими уникальными свойствами обычно приводил к отрицательному результату. Для применения в радиотехнических целях был рассмотрен радиационно-модифицированный политетрафторэтилен, применяемый как триботехнический материал для поршневых колец, подшипников, манжет, вкладышей, уплотнителей.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационно-технических характеристик прочности, термостойкости и эрозионной устойчивости сверхширокополосного антенного обтекателя при высоких скоростях полета летательных аппаратов с одновременным увеличением коэффициента прозрачности.

Указанная цель достигается за счет того, что сверхширокополосный антенный обтекатель, имеющий полуцилиндрическую или полусферическую поверхность с равной или увеличивающейся к основанию толщиной стенки, изготавливается из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена и имеет тонкостенную конструкцию с толщиной стенки в центральной части 1,5-3,5 мм.

На фиг.1 приведены графики коэффициента усиления антенны с обтекателями данной конструкции из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена и модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой.

На фиг.2 и 3 представлены диаграммы направленности антенны с обтекателями данной конструкции из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена и модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой.

Сравнение свойств радиационно-модифицированного политетрафторэтилена, модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой и фторопласта представлено в таблице.

Параметры Радиационно-модифицированный политетрафторэтилен Модифицированный поликарбонат с антифрикционной добавкой Фторопласт
Плотность, г/см3 2.20-2.21 1.23-1.25 2.14-2.16
Пористость, % 0,1-0,2 - 1-3
Ударная вязкость, КДж/см2 Не разрушается более 100 30 100
Диэлектрическая проницаемость 2,1÷2,2 2,7÷3,1 2,1÷2,2
Тангенс угла диэлектрических потерь 0,0002+0,0003 0,007÷0,009 0,0002÷0,0003
Диапазон рабочих температур (-150)÷(+250)°С (-60)÷(+130)°С (-260)÷(+250)°С
Термостойкость при 250°С, часы До 1000 - До 1000
Модуль упругости при сжатии, МПа 600 83 350-400
Интенсивность износа в режиме палец-диск, (25 кг/см2; 1 м/с), мг/час ≤0,15 - 800-1000
Радиационная стойкость (вакуум), Мрад 300 50 1

Из таблицы видно, что радиационно-модифицированный политетрафторэтилен обладает лучшими механическими свойствами, термостойкостью, радиационной стойкостью и эрозионной устойчивостью, а его диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь меньше, чем у модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой.

Для проведения испытаний были изготовлены обтекатели заявляемой конструкции из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена и модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой

Проведенные испытания на динамическое воздействие твердых частиц показали, что эрозионная устойчивость обтекателя из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена выше, чем у обтекателя из модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой. Скорость весового уноса (vу, г/сек) для обтекателя из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена составила до 0,0002 г/сек против 0,0018 г/сек у обтекателя из модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой.

Проверка обтекателя из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена в натурных условиях на летательном аппарате со скоростями 2,5-3 М подтвердила его прочность, термостойкость и эрозионную устойчивость при самых жестких условиях эксплуатации.

Кроме того, антеннам с установленными на них сверхширокополосными обтекателями, например с полусферической поверхностью из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена, были проведены следующие механические и климатические испытания:

- испытание на прочность при воздействии широкополосной случайной вибрации;

- испытание на воздействие циклического изменения температур от - 60°С - 2 часа, до +85°С - 2 часа, всего 10 циклов;

- испытание на воздействие повышенной влажности 98±2%, всего 6 циклов;

- испытание на воздействие пониженной температуры среды - 60°С - 2 часа;

- испытание на воздействие повышенной температуры среды +85°С - 2 часа, +185°С - 30 минут, кратковременно до 10 минут +290°С±10°С.

После каждого испытания проводился осмотр антенных обтекателей и контролировалась работоспособность антенн - измерялся коэффициент стоячей волны (КСВН). Антенны и обтекатели из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена испытания успешно выдержали.

Сравнительная проверка КП сверхширокополосных антенных обтекателей заявляемой конструкции из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена и из модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой показала, что на верхних частотах рабочего диапазона КП обтекателей из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена выше, чем у обтекателей из модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой. На средней частоте рабочего диапазона КП обтекателей из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена составил 92% по сравнению с обтекателями из модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой, имеющими КП, равный 83%.

Применение радиационно-модифицированного политетрафторэтилена в качестве материала сверхширокополосного антенного обтекателя позволило улучшить РТХ антенны в верхней части СВЧ-диапазона:

- коэффициент усиления увеличился до 1,5 раз;

- минимальный коэффициент эллиптичности улучшился в 1,1 раза;

- минимальная ширина диаграмм направленности увеличилась на 4÷20°;

- уровень боковых лепестков диаграмм направленности уменьшился в 1,5÷2,2 раза.

При этом коэффициент перекрытия антенны с обтекателем в рабочем диапазоне от нижней до верхней частот не менее 20. На фиг.1 приведены графики коэффициента усиления антенн с обтекателями из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена и модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой. Видно, что с первым вариантом обтекателя антенна имеет больший коэффициент усиления, чем со вторым.

На фиг.2 и 3 представлены диаграммы направленности антенны на одной и той же верхней частоте рабочего диапазона частот с обтекателями из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена и поликарбоната. Из приведенных графиков видно, что диаграммы направленности антенны с обтекателем из модифицированного поликарбоната с антифрикционной добавкой искажены, имеют двугорбость, в то время как диаграммы направленности антенны с обтекателем из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена имеют удовлетворительную, практически монотонную форму.

Таким образом, как это подтверждают результаты испытаний, решена поставленная задача и достигнут требуемый технический результат - улучшены эксплуатационно-технические характеристики: повышена термостойкость, прочность и эрозионная устойчивость тонкостенного сверхширокополосного антенного обтекателя с одновременным улучшением коэффициента прозрачности и улучшением РТХ защищаемой антенны.

Сверхширокополосный антенный обтекатель аэродинамической формы, изготовленный из материала, выбранного из группы термопластов, отличающийся тем, что имеет полусферическую или полуцилиндрическую поверхность с равной или увеличивающейся к основанию толщиной стенки, имеет тонкостенную конструкцию с толщиной стенки в центральной части 1,5-3,5 мм, а в качестве материала для изготовления обтекателя использован радиационно-модифицированный политетрафторэтилен.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 14 items.
20.05.2013
№216.012.4271

Всенаправленная кольцевая антенна

Изобретение относится к антенной технике, а именно к кольцевым всенаправленным антеннам. Техническим результатом изобретения является способность всенаправленной кольцевой антенны работать при вертикальной и горизонтальной поляризации электромагнитного поля. Всенаправленная кольцевая антенна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482579
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.11.2013
№216.012.864b

Слабонаправленная волноводная антенна

Изобретение относится к антенной технике, в частности к слабонаправленным волноводным антеннам диапазонов сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот. Технический результат - улучшение диаграммы направленности. Слабонаправленная антенна содержит круглый металлический волновод, дополнена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500057
Дата охранного документа: 27.11.2013
27.01.2014
№216.012.9cbd

Радиопеленгатор

Изобретение может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как самостоятельное устройство. Заявленный радиопеленгатор содержит пять антенн, усилитель высокой частоты, два перестраиваемых гетеродина, направленный ответвитель, контрольный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505831
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.10.2014
№216.012.fba2

Спиральная антенна

Изобретение относится к антенной технике, а именно к спиральным антеннам. Технический результат - расширение диаграммы направленности антенны в верхней части рабочего диапазона. Спиральная антенна, содержащая комбинированную спираль, дополнена корректором диаграммы направленности, выполненным в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530264
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.11.2014
№216.013.035a

Поглотитель электромагнитных волн

Изобретение относится к антенной технике, в частности к поглотителям электромагнитных волн, используемых в конструкциях антенн для оптимизации их радиотехнических характеристик, устранения резонансных явлений и уменьшения паразитных отражений от проводящих объектов, расположенных вблизи антенн....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532256
Дата охранного документа: 10.11.2014
27.12.2014
№216.013.1398

Фазовый пеленгатор

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой. Достигаемый технический результат - повышение точности пеленгации в широком частотном диапазоне и обеспечение полной глубины встроенного контроля пеленгатора. Заявленный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536440
Дата охранного документа: 27.12.2014
27.02.2015
№216.013.2d4d

Фазовый пеленгатор

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как самостоятельное устройство. Достигаемый технический результат - повышение точности пеленгации в частотном диапазоне в различных условиях эксплуатации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543065
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.12.2016
№216.013.9d54

Сверхширополосное радиопоглощающее покрытие

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах. Сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие выполнено в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, слои...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571906
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.04.2016
№216.015.2d90

Фазовый пеленгатор

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к пассивной радиолокации, и может быть использовано для определения пеленга на источник радиоизлучения фазовым методом. Достигаемый технический результат - создание широкополосного пассивного фазового пеленгатора с минимизацией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579757
Дата охранного документа: 10.04.2016
27.04.2016
№216.015.3a06

Компактная спиральная антенна

Использование: изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может применяться при конструировании конформных компактных широкополосных и сверхширокополосных антенн. Сущность: компактная спиральная антенна содержит плоскую спираль, симметрирующее устройство, поглотитель и экран,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582908
Дата охранного документа: 27.04.2016
Showing 1-10 of 24 items.
27.01.2013
№216.012.1f1b

Способ функционализации поверхности детонационных наноалмазов

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано при получении устойчивых суспензий и покрытий на подложках. Способ функционализации поверхности детонационных наноалмазов (ДНА) заключается в воздействии на наноалмазный порошок гамма-излучением в потоке инертного газа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473464
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.05.2013
№216.012.4271

Всенаправленная кольцевая антенна

Изобретение относится к антенной технике, а именно к кольцевым всенаправленным антеннам. Техническим результатом изобретения является способность всенаправленной кольцевой антенны работать при вертикальной и горизонтальной поляризации электромагнитного поля. Всенаправленная кольцевая антенна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482579
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.10.2013
№216.012.7612

Способ получения полимерного композита антифрикционного назначения на основе политетрафторэтилена

Изобретение относится к области материаловедения. Способ получения полимерного композита антифрикционного назначения на основе политетрафторэтилена включает предварительную физико-химическую обработку порошка ультрадисперсного детонационного алмаза, механическое диспергирование смеси порошков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495886
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.11.2013
№216.012.864b

Слабонаправленная волноводная антенна

Изобретение относится к антенной технике, в частности к слабонаправленным волноводным антеннам диапазонов сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот. Технический результат - улучшение диаграммы направленности. Слабонаправленная антенна содержит круглый металлический волновод, дополнена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500057
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.10.2014
№216.012.fba2

Спиральная антенна

Изобретение относится к антенной технике, а именно к спиральным антеннам. Технический результат - расширение диаграммы направленности антенны в верхней части рабочего диапазона. Спиральная антенна, содержащая комбинированную спираль, дополнена корректором диаграммы направленности, выполненным в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530264
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.11.2014
№216.013.035a

Поглотитель электромагнитных волн

Изобретение относится к антенной технике, в частности к поглотителям электромагнитных волн, используемых в конструкциях антенн для оптимизации их радиотехнических характеристик, устранения резонансных явлений и уменьшения паразитных отражений от проводящих объектов, расположенных вблизи антенн....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532256
Дата охранного документа: 10.11.2014
27.12.2016
№216.013.9d54

Сверхширополосное радиопоглощающее покрытие

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах. Сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие выполнено в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, слои...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571906
Дата охранного документа: 27.12.2015
27.04.2016
№216.015.3a06

Компактная спиральная антенна

Использование: изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может применяться при конструировании конформных компактных широкополосных и сверхширокополосных антенн. Сущность: компактная спиральная антенна содержит плоскую спираль, симметрирующее устройство, поглотитель и экран,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582908
Дата охранного документа: 27.04.2016
13.01.2017
№217.015.7e99

Способ переработки высокомолекулярного политетрафторэтилена

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано для получения дисперсных низкомолекулярных фторуглеродных материалов при создании химически стойких и антикоррозийных покрытий. Способ переработки высокомолекулярного политетрафторэтилена (ПТФЭ) включает предварительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601000
Дата охранного документа: 27.10.2016
25.08.2017
№217.015.ce95

Спиральная антенна

Изобретение относиться к антенной технике. Спиральная антенна содержит полусферическую спираль, плоскую спираль, поглотитель, основание и симметрирующее устройство, корректор, выполненный в виде дополнительного диэлектрического кольца, соосного с антенной и установленного в нижней части витков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620766
Дата охранного документа: 29.05.2017
+ добавить свой РИД