RU2738428C1

RU2738428C1 - Antenna fairing

Info

Publication number: RU2738428C1
Application number: RU2020114685A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Александровна Духова; Дмитрий Александрович Рогов; Сергей Борисович Воробьев; Сергей Иванович Латыш; Сергей Юрьевич Липатов; Владимир Викторович Антонов; Михаил Юрьевич Русин
Original assignee: Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина»
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2020-12-14

Abstract

FIELD: aircraft and rocket equipment.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft and rocket engineering and may be used for production of antenna fairings of high-speed missiles of various classes. Antenna fairing includes a ceramic shell, a metal butt-point ring and a dome-shaped radiotransparent heat shield connected coaxially by a heat-resistant adhesive, wherein the heat-shielding screen is multilayered with a sealed inner shell of fiberglass.

EFFECT: technical result consists in improvement of reliability of fairing at cardinal increase of total temperature and force action and providing sealing of inner volume of fairing.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов.The invention relates to the field of aviation and rocketry and can mainly be used in the manufacture of antenna radomes for high-speed missiles of various classes.

Рост скоростей и длительности полета современных летательных аппаратов и как следствие увеличение нагрева поверхности обтекателя приводит к необходимости разработки конструктивных решений, направленных на обеспечение рабочей температуры аппаратуры, размещенной под обтекателем, и принятия мер по обеспечению работоспособного узла соединения.An increase in the speeds and duration of flight of modern aircraft and, as a consequence, an increase in the heating of the fairing surface leads to the need to develop design solutions aimed at ensuring the operating temperature of the equipment located under the fairing, and to take measures to ensure an efficient connection unit.

Наиболее близким конструктивным решением является обтекатель с теплозащитным экраном по патенту Российской Федерации №2644621 «Антенный обтекатель» (МПК H04Q 1/42, зарегистрирован 13.02.2018). Выбранная в качестве прототипа конструкция включает керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенный во внутренней полости соосно с ним куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, выполненный трехслойным, в котором внешние слои выполнены из термостойкого стеклопластика, а внутренний слой из теплостойкого материала, присоединенный к оболочке и шпангоуту через теплоизоляционное кольцо термостойким адгезивом.The closest constructive solution is a fairing with a heat shield according to the patent of the Russian Federation No. 2644621 "Antenna fairing" (IPC H04Q 1/42, registered on 13.02.2018). The design selected as a prototype includes a ceramic shell, a metal butt frame and a dome-shaped radio-transparent heat-shielding shield located in the inner cavity coaxially with it, made of three-layer, in which the outer layers are made of heat-resistant fiberglass, and the inner layer of heat-resistant material, attached to the shell and the frame through heat-insulating ring with heat-resistant adhesive.

Недостатком этого решения является невозможность сохранения герметичности конструкции в условиях длительного высокотемпературного и высокотемпового нагрева, требующего применении пористых керамических материалов для изготовления внешней оболочки, из-за отсутствия материалов (пропиток и лакокрасочных покрытий), применяемых для герметизации пористой керамики, имеющих температуру термодеструкции выше реализуемой в условиях аэродинамического высокотемпературного нагрева.The disadvantage of this solution is the impossibility of maintaining the tightness of the structure under conditions of prolonged high-temperature and high-temperature heating, which requires the use of porous ceramic materials for the manufacture of the outer shell, due to the lack of materials (impregnations and paints and varnishes) used for sealing porous ceramics with a temperature of thermal destruction higher than that realized in conditions of aerodynamic high-temperature heating.

Задачей настоящего изобретения является надежное обеспечение работоспособности аппаратуры, размещенной во внутреннем объеме антенного обтекателя, в условиях длительного высокотемпературного нагрева с одновременным обеспечением заданного уровня герметичности внутреннего объема.The objective of the present invention is to reliably ensure the operability of the equipment located in the inner volume of the antenna radome under conditions of prolonged high-temperature heating while simultaneously ensuring a predetermined level of tightness of the inner volume.

Технический результат изобретения достигается тем, что предложен:The technical result of the invention achieved by the proposed:

1. Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и соосно присоединенный с помощью термостойкого адгезива к оболочке и шпангоуту через теплоизоляционное кольцо куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, отличающийся тем, что теплозащитный экран выполнен из двух и более слоев с герметичным внутренним слоем из стеклопластика.1. Antenna radome containing a ceramic shell, a metal butt frame and coaxially connected with a heat-resistant adhesive to the shell and frame through a heat-insulating ring a dome-shaped radio-transparent heat shield, characterized in that the heat shield is made of two or more layers with a hermetic inner layer of fiberglass.

2. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что керамическая оболочка соединена со шпангоутом посредством теплостойкого адгезива по сопрягаемым поверхностям, а теплозащитный экран в свою очередь соединен с внутренней поверхностью шпангоута с помощью термостойкого адгезива и обеспечивает герметичность внутреннего объема.2. Antenna radome according to claim 1, characterized in that the ceramic shell is connected to the frame by means of a heat-resistant adhesive along the mating surfaces, and the heat shield, in turn, is connected to the inner surface of the frame using a heat-resistant adhesive and ensures the tightness of the internal volume.

3. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что работоспособность соединения оболочки со шпангоутом достигается подбором толщины оболочки в зоне соединения из условия обеспечения в клеевом шве температур, не превышающих уровень рабочих температур, применяемого адгезива и условия обеспечения в шпангоуте температур, в диапазоне которых ТКЛР материала шпангоута согласован с ТКЛР материала оболочки.3. Antenna radome according to claim 1, characterized in that the operability of the connection between the shell and the frame is achieved by selecting the thickness of the shell in the connection zone from the condition of providing temperatures in the adhesive seam that do not exceed the level of operating temperatures, the adhesive used and the conditions for ensuring temperatures in the frame, in the range which the TCLE of the frame material is consistent with the TCLE of the shell material.

4. Антенный обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что работоспособность соединения оболочки со шпангоутом достигается оптимизацией конструкции шпангоута в части введения продольных прорезей, количество и конфигурация которых определяется из условия максимально возможного снижения температурных напряжений в керамической оболочке от температурного распора и организацией в торце оболочки зоны напуска для минимизации «краевого эффекта» за счет исключения в этой зоне заполнения адгезивом зазора между оболочкой и шпангоутом.4. Antenna radome according to claim 1, characterized in that the operability of the connection of the shell with the frame is achieved by optimizing the structure of the frame in terms of introducing longitudinal slots, the number and configuration of which is determined from the condition of the maximum possible reduction of temperature stresses in the ceramic shell from the temperature expansion and organization at the end shell of the overflow zone to minimize the "edge effect" by eliminating the gap between the shell and the frame in this zone of filling with adhesive.

На чертеже представлена реализация предложенного технического решения. Поставленная задача обеспечивается за счет следующих конструктивных решений.The drawing shows the implementation of the proposed technical solution. The task is achieved through the following design solutions.

Для обеспечения герметизации внутреннего объема внутренний слой экрана (3) выполнен герметичным из стеклопластика на основе фенолформальдегидного, полиамидного или кремнийорганического связующего методом пропитки под давлением или автоклавным формованием, что решает проблему герметизации при применении в качестве материала оболочки пористой керамики, а герметизация непосредственно оболочки невозможна из-за высоких температур, превышающих температуру деструкции применяемых для этих целей материалов (пропиток, лакокрасочных покрытий).To ensure the sealing of the internal volume, the inner layer of the screen (3) is made hermetic from fiberglass based on phenol-formaldehyde, polyamide or organosilicon binder by pressure impregnation or autoclave molding, which solves the problem of sealing when using porous ceramics as a shell material, and sealing the shell itself is impossible from - due to high temperatures exceeding the destruction temperature of materials used for these purposes (impregnations, paint coatings).

Внешние слои экрана (3) выполнены из стеклопластика на основе алюмохромфосфатного, фенолформальдегидного, полиамидного или кремнийорганического связующего. Материал, количество и последовательность расположения внешних слоев определяется из условия обеспечения заданных радиотехнических характеристик антенного обтекателя. Пространство между слоями заполнено теплоизоляционным материалом с низкой теплопроводностью и низким значением диэлектрической проницаемости ε=1,5…2,5.The outer layers of the screen (3) are made of fiberglass based on alumochromophosphate, phenol-formaldehyde, polyamide or organosilicon binder. The material, the number and the sequence of the arrangement of the outer layers is determined from the condition of ensuring the specified radio technical characteristics of the antenna radome. The space between the layers is filled with heat insulating material with low thermal conductivity and low dielectric constant ε = 1.5 ... 2.5.

Герметизация узла соединения обеспечивается за счет установки экрана (3) по внутренней поверхности шпангоута (2), посредством термостойкого адгезива (5), таким образом конструкция экрана со шпангоутом представляет собой замкнутый герметичный контур.Sealing of the joint unit is ensured by installing the screen (3) on the inner surface of the frame (2), by means of a heat-resistant adhesive (5), thus the design of the screen with the frame is a closed sealed circuit.

Зона внутреннего слоя экрана (3), расположенная за радиопрозрачной зоной, имеет утолщение, предназначенное для придания достаточной жесткости.The area of the inner layer of the screen (3), located behind the radio-transparent area, has a thickening designed to impart sufficient rigidity.

Сборка «экран-шпангоут» в свою очередь соединена с переходным кольцом (4), предназначенным для крепления обтекателя на ответный отсек ракеты.The “screen-frame” assembly, in turn, is connected to an adapter ring (4) designed for attaching the fairing to the missile counterpart.

Работоспособность узла соединения керамической оболочки (1) и металлического шпангоута (2) в условиях высокотемпературного нагрева обеспечивается:The performance of the junction of the ceramic shell (1) and the metal frame (2) under high-temperature heating conditions is ensured by:

- подбором толщины оболочки в зоне соединения из условия обеспечения в клеевом шве температур, не превышающих уровень рабочих температур, применяемого адгезива и условия обеспечения в шпангоуте температур, в диапазоне которых ТКЛР материал шпангоута согласован с ТКЛР материала оболочки;- selection of the shell thickness in the joint zone from the condition of providing temperatures in the glue joint that do not exceed the level of working temperatures, the adhesive used and the conditions for ensuring temperatures in the frame, in the range of which the TLEC of the frame material is consistent with the TLEC of the shell material

- оптимизацией конструкции шпангоута в части введения продольных прорезей, количество и конфигурация которых определяется из условия максимально возможного снижения температурных напряжений в керамической оболочке от температурного распора и организацией в торце оболочки зоны напуска для минимизации «краевого эффекта» за счет исключения в этой зоне заполнения адгезивом зазора между оболочкой и шпангоутом;- optimization of the frame design in terms of the introduction of longitudinal slots, the number and configuration of which is determined from the condition of the maximum possible reduction of temperature stresses in the ceramic shell from thermal expansion and the organization of a filling zone at the end of the shell to minimize the "edge effect" by eliminating the gap filling with adhesive in this zone between the shell and the frame;

- подбором длины клеевого шва, которая рассчитывается из условия обеспечения достаточной прочности клеевого соединения.- selection of the length of the glue line, which is calculated from the condition of ensuring sufficient strength of the glue joint.

Заявляемая конструкция по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность обтекателя при кардинальном увеличении суммарного температурного и силового воздействия и обеспечить герметизацию внутреннего объема обтекателя.The claimed design, in comparison with the prototype, makes it possible to increase the reliability of the fairing with a dramatic increase in the total temperature and force impact and to ensure the sealing of the internal volume of the fairing.

Claims

1. Antenna radome containing a ceramic shell, a metal butt frame and coaxially attached with a heat-resistant adhesive to the shell and the frame through a heat-insulating ring a dome-shaped radio-transparent heat-shielding screen, characterized in that the heat-shielding screen is made multilayer with a sealed inner shell made of fiberglass.

2. Antenna radome according to claim 1, characterized in that the ceramic shell is connected to the frame by means of a heat-resistant adhesive along the mating surfaces, and the heat shield, in turn, is connected to the inner surface of the frame using a heat-resistant adhesive and ensures the tightness of the internal volume.

3. Antenna radome according to claim 1, characterized in that the operability of the connection between the shell and the frame is achieved by selecting the thickness of the shell in the connection zone from the condition of providing temperatures in the adhesive seam that do not exceed the level of operating temperatures, the adhesive used and the conditions for ensuring temperatures in the frame, in the range which the TCLE of the frame material is consistent with the TCLE of the shell material.

4. Antenna radome according to claim 1, characterized in that the operability of the connection of the shell with the frame is achieved by optimizing the structure of the frame in terms of the introduction of longitudinal slots, the number and configuration of which is determined from the condition of the maximum possible reduction in temperature stresses in the ceramic shell from the temperature expansion, and the end face of the shell of the overflow zone to minimize the "edge effect" by eliminating the gap between the shell and the frame in this zone of filling with adhesive.