Антенный обтекатель с совмещенными радио- и оптическим каналами

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей ракет класса «воздух-поверхность» или «воздух-воздух».

Наиболее близким по совокупности признаков, выбранным в качестве прототипа, является радиопрозрачный обтекатель по патенту US 8390139 В2, МПК H01Q 1/42, публ. 9.09.2014 г. Совмещенный радио/оптически прозрачный антенный обтекатель, содержащий оболочку с оптическим окном, имеющим центральный и периферийный участки, причем толщина периферийного участка меньше толщины центрального участка. Оболочка представляет собой «сэндвичевую» конструкцию состоящую из центрального слоя и одного или нескольких слоев композиционных материалов, расположенных по обеим сторонам центрального слоя. Слои и части оболочки расположены внахлест вокруг оптического окна по всему периметру периферийного участка с обеих его сторон.

К недостаткам данной конструкции обтекателя относятся технологическая сложность реализации многослойной структуры узла соединения оболочки с оптическим окном, а также плоская форма самого окна, находящегося в центральной части обтекателя и воспринимающая значительные нагрузки от набегающего потока воздуха, снижающая прочность самого окна и соответственно прочность конструкции обтекателя, со значительным увеличением лобового сопротивления, что приводит к потере дальности полета ракеты.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение эффективности функционирования обтекателя в радио и оптическом диапазоне, оптимизацию нагрузок на оптический элемент и увеличение прочности соединения оптического окна с оболочкой.

Такой технический эффект достигается следующим комплексом технических признаков изобретения, которые характеризуют конструкцию антенного обтекателя.

Антенный обтекатель с совмещенными радио и оптическим каналами, включающий оболочку из композиционного радиопрозрачного материала с расположенным в носовой части оболочки оптическим окном, отличающийся тем, что оболочка выполнена тонкостенной, а оптическое окно, имеющее форму образующей наружной поверхности, являющейся продолжением наружного контура оболочки, соединено с ней эластичным клеем-герметиком, стенка оболочки в месте соединения с окном имеет зетобразную форму, а электрические толщины оптического окна и оболочки имеют разные величины и выбираются в соответствии с кратностью длин полуволн в радиодиапазоне.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведено изображение антенного обтекателя, включающего оболочку 1 из тонкостенного композиционного радиопрозрачного материала с расположенным в носовой части оболочки оптическим окном 2. Оптическое окно соединено с оболочкой эластичным клеем-герметиком 3.

Выпуклая форма оптического окна 2 работает по принципу «арки» и позволяет перераспределить нагрузку набегающего воздушного потока таким образом, что большая ее часть приходится на торец оптического окна с распределением на среднюю часть зетобразного конструктивного элемента оболочки 1. Нагрузка с оптического элемента оптимальным образом передается на композитную оболочку.

Зетобразный конструктивный элемент оболочки 1 является основной частью узла соединения оптического окна и оболочки. «Открытая» форма профиля зетобразного элемента позволяет получить его формовкой, что улучшает технологичность изготовления конструкции оболочки. Средняя и нижняя части зетобразного элемента являются направляющей и опорной поверхностями соответственно для оптического окна, значительно упрощая сборку конструкции. Средняя часть зетобразного элемента воспринимает нагрузку от торца оптического окна распределяя ее на композитную оболочку.

Еще одним важным элементом рассматриваемой конструкции является эластичный клей-герметик (герметик типа У-2-28), который наносится на наружную зетобразную часть стенки оболочки слоем 0,3-0,5 мм и выполняет несколько функций. Клей-герметик соединяет оболочку и оптическое окно и за счет возможности изменения толщины клеевого шва обеспечивается точность сборки конструкции. Слой клея-герметика оптимальным образом передает и перераспределяет нагрузки от оптического окна к оболочке, а также компенсирует разность температурных расширений соединяемых элементов. Кроме того, клей-герметик надежно герметизирует данный узел конструкции, обеспечивая общую герметичность обтекателя.

Следующим элементом рассмотрения является подбор электрических толщин оптического окна и оболочки. Оболочка из композиционного радиопрозрачного материала является тонкостенной исходя из технических и весовых критериев, а ее толщина выбрана по принципу минимизации угловых пеленгационных ошибок и максимального коэффициента прохождения в радиодиапазоне в заданных углах сканирования радиоантенны. Электрическая толщина оптического окна может быть значительно больше электрической толщины оболочки и подбирается в соответствии с кратностью длин полуволн в радиодиапазоне.

Предлагаемая конструкция обтекателя позволяет обеспечить его эффективное функционирование в радио и оптическом диапазоне.