FR2902934A1

FR2902934A1 - Airborne radome wall for radio detection and ranging of e.g. aircraft, has films made of resin and introduced in pores, where resin flows towards pores to fill pores during pressure of tissue layer on core and upper skin on tissue layer

Info

Publication number: FR2902934A1
Application number: FR9016541A
Authority: FR
Inventors: Michel Aude; Robert Carbone; Jean Francois Cavallo; Michel Martin
Original assignee: Direction General pour lArmement DGA; Etat Francais
Current assignee: Direction General pour lArmement DGA; Etat Francais
Priority date: 1990-12-31
Filing date: 1990-12-31
Publication date: 2007-12-28

Abstract

The wall (1) has a central core (5) arranged between internal lower and external upper skins (2, 7). An alveolar tissue layer (3) and a foam layer (6) are arranged on both sides of the core. One of the layers is provided with meshes (11) and open pores (14) in which adhesive films (10, 13, 16) are introduced, where the films are arranged between the tissue or foam layer and one of the skins, and are made of thermosetting resin. The resin flows towards the open pores to fill the pores, during the pressure of the tissue layer on the core and the pressure of the upper skin on the tissue layer.

Description

PAROI POUR RADOMES ET RADOMES MUNIS DE TELLES PAROISWALL FOR RADOMES AND RADOMES PROVIDED WITH SUCH WALLS

La présente invention concerne des parois pour radômes et les radômes munis de telles parois, et plus particulièrement, les radômes aéroportés. Les antennes de radars de type rotatif sont généralement protégées par un dôme, de manière à réduire autant que possible l'influence des conditions du milieu ambiant, telles que vent, pluie etc... Bien entendu, le dôme de protection doit être transparent aux ondes radio-électriques émises et reçues par le radar associé à l'antenne, faute de quoi toutes les mesures seraient erronées. En ce qui concerne les radômes des engins volants tels que des avions, se déplaçant à vitesse élevée, les radômes doivent impérativement résister aux contraintes mécaniques et thermiques développées au cours du déplacement des engins. De nombreuses structures de radômes ont été proposées et/ou sont utilisées. Certaines sont constituées par une âme centrale, deux couches alvéolaires disposées de part et d'autre de l'âme centrale, et deux couches ou peaux extrêmes, chacune étant reliée à la couche alvéolaire adjacente. Dans l'empilage des couches ainsi réalisé, il est apparu nécessaire ou tout au moins préférable de remplacer la couche alvéolaire supérieure par une mousse de manière à réduire l'influence du milieu ambiant, dans lequel se meut l'engin volant, sur le radôme. Enfin, on a dernièrement proposé de réaliser une âme centrale sous la forme d'une pluralité d'éléments unitaires en matériau diélectrique, mais indépendants les uns des autres et donc capable d'avoir chacun un The present invention relates to walls for radomes and radomes provided with such walls, and more particularly, airborne radomes. Rotary-type radar antennas are generally protected by a dome, so as to reduce as much as possible the influence of ambient conditions, such as wind, rain, etc. Of course, the protective dome must be transparent to radio waves emitted and received by the radar associated with the antenna, otherwise all the measurements would be erroneous. With regard to the radomes of flying gears such as planes, traveling at high speed, radomes must imperatively withstand the mechanical and thermal stresses developed during the movement of the gears. Many structures of radomes have been proposed and / or are used. Some are constituted by a central core, two honeycomb layers disposed on either side of the central core, and two layers or extreme skins, each being connected to the adjacent cellular layer. In the stack of layers thus produced, it appeared necessary or at least preferable to replace the upper cellular layer with a foam so as to reduce the influence of the ambient environment, in which the flying vehicle moves, on the radome . Finally, it has recently been proposed to make a central core in the form of a plurality of unitary elements of dielectric material, but independent of each other and therefore capable of having each one of them.

déplacement relatif par rapport aux éléments adjacents , même lorsqu'ils sont reliés par un fil traversant lesdits éléments. Dans cette dernière solution, des écarteurs 5 latéraux, solidaires de l'âme centrale ainsi réalisée, supportent les peaux extrêmes. Toutefois, toutes les structures connues présentent des inconvénients dûs essentiellement au fait qu'on n'a pas pris en considération la nature des peaux extrêmes qui 10 doivent être d'épaisseur très mince comparée à celle des autres constituants de la structure. En effet, l'impact d'un objet quelconque, un oiseau par exemple, sur le radôme endommage la peau externe et modifie, en conséquence, le fonctionnement même du radar, lorsque l'endommagement affecte une ou plusieurs des couches sous-jacentes à ladite peau externe endommagée. La présente invention a pour but de palier aux inconvénients précités en proposant une structure de radôme telle que la peau supérieur externe qui est susceptible d'être endommagée soit renforcée tout en présentant les propriétés radioélectriques requises. La présente invention a pour objet une paroi pour radôme, du type comprenant une âme centrale en matériau diélectrique, disposée entre deux peaux externe et interne dont la constante diélectrique est équivalente à celle de l'âme centrale, deux couches de renfort et d'écartement de constante diélectrique inférieure à celle de l'âme centrale et disposées de part et d'autre de ladite âme centrale et elle est caractérisée en ce qu'au moins une desdites couches de renfort et d'écartement est pourvue d'espaces creux en surface dans lesquels est introduite par fluage une matière de liaison disposée entre ladite couche de renfort et d'écartement et la peau adjacente. 15 20 25 30 10 15 20 25 30 Lors de la mise sous pression de la couche de renfort et d'écartement sur l'âme centrale, puis celle de la peau supérieure externe sur ladite couche, la résine thermodurcissable flue vers les premiers pores ouverts de ladite couche et les remplit, de manière à obtenir un ensemble présentant une bonne cohésion grâce à la couche intermédiaire de liaison qui est imbriquée en partie dans ladite couche de renfort et d'écartement. De ce fait, la peau externe présente une meilleure résistance aux impacts des objets susceptibles de venir en contact. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la couche alvéolaire inférieure est constituée par un empilement de tissu à mailles, sous forme de treillis par exemple, les couches de tissu étant décalées les unes des autres suivant un angle approprié, le plus souvent 45 . Selon une autre caractéristique de la présente invention une couche d'étanchéité est interposée entre l'âme centrale et la couche alvéolaire inférieure de manière à éviter un fluage de la colle dans les mailles des treillis. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront mieux à la lecture d'un mode de réalisation préféré de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - la figure unique est une vue partielle éclatée et agrandie de la structure de la paroi selon un mode préféré de l'invention, les éléments représentés n'étant pas à l'échelle les uns par rapport aux autres. La paroi 1 selon l'invention comprend de l'intérieur vers l'extérieur, une peau inférieure ou interne 2, une couche de tissu alvéolaire 3, une couche de séparation étanche 4, une âme centrale 5, une couche de mousse 6 et une peau supérieure ou externe 7. relative displacement with respect to adjacent elements, even when connected by a wire passing through said elements. In the latter solution, lateral spacers, integral with the central core thus produced, support the extreme skins. However, all the known structures have disadvantages essentially due to the fact that the nature of the extreme skins which must be of very thin thickness compared to that of the other constituents of the structure has not been taken into consideration. Indeed, the impact of any object, a bird for example, on the radome damages the outer skin and consequently modifies the very functioning of the radar, when the damage affects one or more of the layers underlying said outer skin damaged. It is an object of the present invention to overcome the aforementioned disadvantages by providing a radome structure such that the outermost skin which is susceptible to damage is enhanced while having the required radio properties. The present invention relates to a radome wall, of the type comprising a central core of dielectric material, disposed between two outer and inner skins whose dielectric constant is equivalent to that of the central core, two layers of reinforcement and spacing of dielectric constant lower than that of the central core and disposed on either side of said central core and is characterized in that at least one of said reinforcing and spacing layers is provided with cavities on the surface in which is introduced by creep a bonding material disposed between said reinforcing layer and spacer and the adjacent skin. When pressurizing the reinforcing and spacing layer on the central core, then that of the outer top skin on said layer, the thermosetting resin flows towards the first open pores. of said layer and fills them, so as to obtain an assembly having a good cohesion thanks to the intermediate bonding layer which is nested partly in said reinforcing layer and spacing. As a result, the outer skin has a better resistance to the impacts of objects likely to come into contact. According to another characteristic of the present invention, the lower cellular layer is constituted by a stack of mesh fabric, in the form of a mesh, for example, the layers of fabric being offset from one another at an appropriate angle, most often 45. According to another characteristic of the present invention a sealing layer is interposed between the central core and the lower alveolar layer so as to prevent creep of the glue in the meshes of the lattices. Other advantages and features of the present invention will emerge more clearly on reading a preferred embodiment of the invention, as well as the appended drawings in which: the single figure is an exploded and enlarged partial view of the structure of the invention; the wall according to a preferred embodiment of the invention, the elements shown not being in scale with respect to each other. The wall 1 according to the invention comprises, from the inside to the outside, a lower or inner skin 2, a layer of cellular tissue 3, a sealed separation layer 4, a central core 5, a foam layer 6 and a upper or outer skin 7.

La couche de tissu alvéolaire 3 est constituée par un empilement de tissus tricotés ou de treillis 8, les tissus ou treillis étant décalés les uns des autres lors de l'empilage, de préférence à 45 . Le nombre de tissus ou treillis 8 empilés les uns sur les autres est fonction des caractéristiques radioélectriques qu'on souhaite obtenir. De préférence, le nombre de nappes de tissu ou treillis 8 est choisi pour obtenir une constance diélectrique de la couche 3, comprise entre 1,3 et 1,8. The cellular fabric layer 3 is constituted by a stack of knitted fabrics or mesh 8, the fabrics or lattices being staggered from one another during stacking, preferably to 45. The number of fabrics or mesh 8 stacked on each other depends on the radio characteristics that are desired. Preferably, the number of sheets of fabric or mesh 8 is chosen to obtain a dielectric constant of the layer 3, between 1.3 and 1.8.

Dans un exemple préféré de réalisation suivant l'invention, la couche alvéolaire 3 est obtenue soit par drapage de secteurs, soit par empilement de préformes tricotées. Les mailles de chaque tissu ou treillis sont approximativement des carrés de 5 mm de côté qui, lors de la mise en place, se déforment suivant des losanges. La nature des fils utilisés pour la confection du tissu tricoté ou du treillis est également prise en considération. C'est ainsi que pour un ajustement précis de la permitivité ou constante diélectrique , on utilise des fils de verre E, verre D ou fils de silice, ou encore des fils d'aramide. Le tissu ou treillis peut également être préimprégné de résine avant le drapage ou mise en place, par exemple d'une résine époxyde ou bismaléimide. In a preferred embodiment according to the invention, the cellular layer 3 is obtained either by lay-up of sectors or by stacking of knitted preforms. The meshes of each fabric or lattice are approximately 5 mm squares which, during the implementation, are deformed in lozenges. The nature of the yarns used to make the knitted fabric or the lattice is also taken into consideration. Thus, for a precise adjustment of the permitivity or dielectric constant, son of glass E, glass D or silica son or aramid son are used. The fabric or mesh may also be prepreged with resin prior to lay-up or lay-up, for example an epoxy or bismaleimide resin.

L'épaisseur finale après usinage de la couche alvéolaire 3 est de l'ordre de 5 mm et la masse volumique de la couche 3 ainsi obtenue est de l'ordre de 350 kg/m3. De la même façon, on choisit une masse volumique de la couche de mousse 6 comprise entre 50 et 170 kg/m3 de manière à obtenir une rigidité suffisante et une constante diélectrique comprise entre 1,04 et 1,3. L'âme centrale 5, les peaux interne 2 et externe 7 ainsi que la couche étanche 4 présentent une constante diélectrique de même grandeur et comprise entre 2 et 5. The final thickness after machining of the cellular layer 3 is of the order of 5 mm and the density of the layer 3 thus obtained is of the order of 350 kg / m3. In the same way, a density of the foam layer 6 of between 50 and 170 kg / m 3 is chosen so as to obtain sufficient rigidity and a dielectric constant of between 1.04 and 1.3. The central core 5, the inner skin 2 and outer skin 7 and the sealed layer 4 have a dielectric constant of the same size and between 2 and 5.

Selon une autre caractéristique de l'invention, on réalise le collage des différentes couches entre elles au moyen d'un film de colle ou suivant le cas d'une résine capable de fluer, présentant une constante diélectrique d'environ 3. On peut bien évidemment faire varier la constante diélectrique de la résine par une addition de charges creuses ou pleines appropriées. Avec des charges creuses de silice, la permitivité de la résine est réduite à 1,7, alors qu'avec des charges d'alumine pleines, la permitivité peut atteindre la valeur de 5. Le mode opératoire consiste à disposer sur un moule 9 la peau interne 2 qui est ensuite usinée avec une précision de plus ou moins 2/100 mm, puis à déposer sur la face libre de la peau interne 2 un film de colle ou une couche de résine 10. Après quoi, on dispose les nappes de tissus ou treillis 8 qui sont préimprégnées et empilées directement sur la peau interne 2. On presse la couche 3 de nappes 8 et la peau interne 2 sur le moule 9 de manière à permettre à la résine 10 et/ou à la résine de préimprégnation de fluer dans les premières mailles 11 de la nappe 8 la plus inférieure de l'empilement. Ce fluage de résine permet de réaliser une couche de liaison de grande cohésion puisqu'en fait on réalise une couche intermédiaire 12 représentée en pointillés sur la figure, qui est imbriquée dans la nappe la plus inférieure tout en réalisant une ferme adhésion avec la peau interne 2. La mise sous pression a lieu après un certain temps de mûrissement de façon que le fluage de la résine ne remplisse que partiellement les mailles 11 de la nappe de tissu 8 ou treillis la plus inférieure. On usine la nappe de treillis 8 supérieure à une précision de plus ou moins 2/100 mm et on applique sur ladite nappe supérieure un film étanche 4 constitué par un tissu ou une préforme préimprégnée de même nature que l'âme centrale. De préférence, l'épaisseur du film étanche est de l'ordre de 25/100 mm. Ceci permet de réaliser une séparation étanche entre l'âme centrale 5 et l'empilement ou couche 3 de nappes de treillis 8. L'âme centrale est constituée de préformes tissées, préimprégnées de résine chargée ou non, la nature du fil pouvant être du verre E, verre D, silice ou aramide. According to another characteristic of the invention, the different layers are bonded together by means of an adhesive film or, as the case may be, of a resin capable of flowing, having a dielectric constant of approximately 3. obviously to vary the dielectric constant of the resin by adding appropriate hollow or solid charges. With hollow silica fillers, the permitivity of the resin is reduced to 1.7, whereas with full alumina charges, the permitivity can reach the value of 5. The procedure consists in placing on a mold 9 the internal skin 2 which is then machined with an accuracy of plus or minus 2/100 mm, and then to deposit on the free face of the inner skin 2 a film of glue or a layer of resin 10. After which, the sheets of fabrics or mesh 8 which are pre-impregnated and stacked directly on the inner skin 2. The layer 3 of webs 8 and the inner skin 2 are pressed onto the mold 9 so as to allow the resin 10 and / or the pre-impregnation resin to flowing in the first meshes 11 of the lowest layer 8 of the stack. This resin creep makes it possible to produce a highly cohesive bonding layer since in fact an intermediate layer 12 is shown in dashed lines in the figure, which is embedded in the lowest layer while achieving firm adhesion with the internal skin. 2. The pressurization takes place after a certain ripening time so that the creep of the resin only partially fills the meshes 11 of the lowest fabric web 8 or lattice. The upper mesh ply 8 is machined to an accuracy of plus or minus 2/100 mm and a sealed film 4 is applied to said upper ply constituted by a fabric or a pre-preform preform of the same nature as the central core. Preferably, the thickness of the sealed film is of the order of 25/100 mm. This makes it possible to achieve a tight separation between the central core 5 and the stack or layer 3 of trellises 8. The central core consists of woven preforms, pre-impregnated with charged resin or not, the nature of the wire being able to be E-glass, D-glass, silica or aramid.

L'épaisseur de l'âme centrale est d'environ 3 mm. Le film étanche 4 empêche ainsi la résine des préformes de pénétrer dans la couche alvéolaire 3. Une fois que l'âme centrale 5 adhère sur le film étanche 4, elle est usinée avec une précision de plus ou moins 2/100 mm avant le dépôt d'un film de colle ou d'une couche de résine 13 sur la face supérieure de ladite âme centrale. puis, on applique des secteurs de mousse thermoformés d'une épaisseur d'environ 6 mm avant usinage. La mousse peut être du type polyuréthane, métacrylate, PVC, etc.., avec une densité comprise entre 50 et 170 kg/m3. Lors de la mise en pression à chaud et sans mûrissement, le film de colle ou la résine flue vers les premiers pores ouverts 14 de la couche de mousse 6 et réalise de la même manière que précédemment une couche de liaison et de cohésion intermédiaire 15 représentée en pointillés sur la figure. De la même manière, et après usinage avec une précision de plus ou moins 5/100 mm de ladite couche de mousse 6, on applique une autre couche de résine ou film de colle appropriée 16 sur la face supérieure pour former une autre couche intermédiaire 17 représentée en pointillés sur la figure avant d'appliquer la peau externe 7. L'ensemble est mis sous pression et usiné avec la même précision. The thickness of the central core is about 3 mm. The sealed film 4 thus prevents the resin of the preforms from penetrating into the cellular layer 3. Once the central core 5 adheres to the waterproof film 4, it is machined with an accuracy of plus or minus 2/100 mm before filing. an adhesive film or a resin layer 13 on the upper face of said central core. then, thermoformed foam sectors with a thickness of about 6 mm are applied before machining. The foam may be of the polyurethane, methacrylate, PVC, etc. type, with a density of between 50 and 170 kg / m3. During the hot pressurization and without curing, the adhesive film or resin flows to the first open pores 14 of the foam layer 6 and performs in the same way as above an intermediate bonding and bonding layer 15 shown dashed in the figure. In the same way, and after machining with an accuracy of plus or minus 5/100 mm of said foam layer 6, another layer of resin or appropriate adhesive film 16 is applied on the upper face to form another intermediate layer 17 dashed in the figure before applying the outer skin 7. The assembly is pressurized and machined with the same precision.

La couche de résine 16 entre la peau externe 7 et la couche de mousse 6 peut ne pas être appliquée lorsque, et cela est préférable, on utilise une peau externe 7 constituée par du tissu préimprégné. The resin layer 16 between the outer skin 7 and the foam layer 6 may not be applied when, and this is preferable, an outer skin 7 made of prepreg fabric is used.

Lorsqu'on utilise un film de colle, il est préférable d'utiliser la colle référencée 300-2 d'American Cyanamide. Enfin, on peut, si on le désire, déposer un film de peinture protecteur anti-érosion (18) qui peut être un film d'élastomère fluoré ou de polyuréthane, d'épaisseur d'environ 2/10 de mm. When using a glue film, it is best to use the glue referenced 300-2 American Cyanamide. Finally, it is possible, if desired, to deposit an anti-erosion protective paint film (18) which may be a film of fluoroelastomer or polyurethane, approximately 2/10 mm thick.

Claims

Radome wall, of the type comprising a central core (5) made of dielectric material, disposed between two outer (7) and inner (2) skins whose dielectric constant is equivalent to that of the central core (5), two layers of reinforcing and spacing (3, 6) of dielectric constant lower than that of the central core (5) and disposed on either side of said central core (5) characterized in that at least one said reinforcing and spacing layers (3, 6) are provided with surface cavities (11, 14) in which a connecting material (10, 13, 16) disposed between said reinforcing layer is introduced by creep and spacing and adjacent skin (2, 7).

2. Radome wall according to claim 1, characterized in that the connecting material is disposed between each skin (2, 7) and the adjacent reinforcing layer and spacer (3, 6).

3. Radome wall according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least one (3) of the reinforcing and spacing layers is constituted by knitted fabric or lattice (8) and in that the hollow spaces consist of the meshes (11) of the fabric or lattice.

4. Radome wall according to one of claims 1 to 3, characterized in that a reinforcing layer and spacer (6) is constituted by foam.

5. Radome wall according to claims 1 or 3, characterized in that a sealing layer (4) is disposed between the central core (5) and the layer of fabric or mesh (3).

6. wall for radome according to claim 1, characterized in that an anti-erosion film (18) is disposed on the upper face of the outer skin (7).

7. Radome wall according to one of claims 1 to 5, characterized in that each sheet of knitted fabric or mesh is prepreg of resin.

8. wall for radome according to claim 7, characterized in that the tissue webs are offset from each other by an angle of about 45.

9. wall for radome according to one of claims 7 or 8, characterized in that the density of the layer of fabric webs (3) is of the order of 350 kg / m3.

10. Radome wall according to one of claims 1 to 6, characterized in that the foam layer (6) has a density of between 50 and 170 kg / m3.

11. Radome wall according to one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting material (10, 13, 16) is constituted by thermosetting resin.

12. wall for radome according to claim 11, characterized in that the resin is loaded by hollow charges.

13. Radome wall according to claim 11, characterized in that the resin is loaded with solid fillers.

14. Radome wall according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer skin (7) consists of prepreg fabric.