[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2810828C1 - Method for reducing radar signature of aircraft antennas - Google Patents

Method for reducing radar signature of aircraft antennas Download PDF

Info

Publication number
RU2810828C1
RU2810828C1 RU2023111658A RU2023111658A RU2810828C1 RU 2810828 C1 RU2810828 C1 RU 2810828C1 RU 2023111658 A RU2023111658 A RU 2023111658A RU 2023111658 A RU2023111658 A RU 2023111658A RU 2810828 C1 RU2810828 C1 RU 2810828C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
antennas
antenna
keel
radar signature
Prior art date
Application number
RU2023111658A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Юрьевич Стрелец
Владимир Александрович Рунишев
Алексей Сергеевич Булатов
Андрей Борисович Аленин
Дмитрий Германович Кононов
Никита Сергеевич Чистяков
Виктор Константинович Балбеков
Сергей Константинович Казеннов
Владимир Александрович Кравцов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК")
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК") filed Critical Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК")
Application granted granted Critical
Publication of RU2810828C1 publication Critical patent/RU2810828C1/en

Links

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: method for reducing the radar signature of aircraft antennas. The method consists in selecting an element of the aircraft that can be isolated from the body of the aircraft without changing its theoretical contour, material and design, calculating the impedance in relation to the element of the aircraft, isolating the element of the aircraft from the body of the aircraft, for which purpose it is installed between the element and the aircraft body dielectric bearings or dielectric spacers, and use the element as an aircraft antenna.
EFFECT: reducing the radar signature of an aircraft.
4 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, в частности к способу снижения радиолокационной заметности самолетных антенн, и может быть использовано для снижения радиолокационной заметности самолетных антенн, в частности антенн диапазона километровых волн (КЛМВ) и декаметровых волн (ДКМВ).The invention relates to the field of aviation, in particular to a method for reducing the radar signature of aircraft antennas, and can be used to reduce the radar signature of aircraft antennas, in particular kilometer wave (KWW) and decameter wave (DKMV) antennas.

Уменьшение радиолокационной заметности летательных аппаратов является одним из важнейших факторов эффективности применения летательных аппаратов. Использование самолетов с низким значением эффективной площади рассеивания (ЭПР) обеспечивает успешное преодоление системы противовоздушной обороны. ЭПР является основной характеристикой, определяющей свойства самолета как отражающего электромагнитные излучения объекта. Величина ЭПР характеризует способность рассеивающего тела преобразовывать падающую на него электромагнитную волну в рассеянную волну определенной поляризации, распространяющейся в направлении приемника.Reducing the radar signature of aircraft is one of the most important factors in the effectiveness of the use of aircraft. The use of aircraft with a low effective dispersion area (RCS) ensures successful penetration of the air defense system. EPR is the main characteristic that determines the properties of an aircraft as a reflector of electromagnetic radiation from an object. The ESR value characterizes the ability of a scattering body to convert an electromagnetic wave incident on it into a scattered wave of a certain polarization, propagating in the direction of the receiver.

Из уровня техники известны самолетные антенны диапазона КЛМВ и ДКМВ следующих конструкций: антенны с емкостной связью, так называемые колпачковые или с изолированной частью корпуса летательного аппарата, антенны с индуктивной связью, антенны с кондуктивной связью или шлейфовые антенны, антенны с дифракционной связью или пазовые антенны.The following designs are known from the prior art: antennas with capacitive coupling, so-called cap or with an insulated part of the aircraft body, antennas with inductive coupling, antennas with conductive coupling or loop antennas, antennas with diffraction coupling or slot antennas.

Основным недостатком применения подобных конструкций на современных летательных аппаратах, к которым предъявлены требования по малой радиолокационной заметности, является наличие конструктивных элементов, выходящих на теоретический контур летательного аппарата и высокий уровень ЭПР.The main disadvantage of using such structures on modern aircraft, which are subject to low radar signature requirements, is the presence of structural elements that extend onto the theoretical contour of the aircraft and a high level of ESR.

Из патента RU 2565158 С1, опублик. 20.10.2015, известен способ снижения радиолокационной заметности летательных аппаратов, заключающийся в размещении антенны в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью и введении пучка электронов в смесь. Однако плазмообразование и эффективность поглощения радиоволн плазмой зависит от параметров смеси газов, как при хранении, так и при полете и не являются стабильными. В целом такой способ является сложным для реализации и стоимости летательного аппарата, снижает надежность летательного аппарата и не обеспечивает существенного уменьшения ЭПР.From patent RU 2565158 C1, published. 10.20.2015, there is a known method for reducing the radar signature of aircraft, which consists of placing the antenna in a sealed cavity of a radio-transparent fairing, filling the cavity with a plasma-forming gas mixture and introducing an electron beam into the mixture. However, plasma formation and the efficiency of absorption of radio waves by plasma depend on the parameters of the gas mixture, both during storage and during flight, and are not stable. In general, this method is difficult to implement and cost the aircraft, reduces the reliability of the aircraft and does not provide a significant reduction in the ESR.

К недостаткам известных из уровня техники летательных аппаратов и способов снижения радиолокационной заметности летательных аппаратов относится недостаточное эффективное снижение радиолокационной заметности антенн, как следствие увеличенная ЭПР летательных аппаратов, необходимость применения дополнительных специальных мероприятий для снижения ЭПР летательных аппаратов, вызывающих увеличение веса самолета.The disadvantages of aircraft known from the prior art and methods for reducing the radar signature of aircraft include the insufficient effective reduction of the radar signature of antennas, as a result of increased ESR of aircraft, the need to use additional special measures to reduce the ESR of aircraft, causing an increase in the weight of the aircraft.

Задачей изобретения является снижение радиолокационной заметности летательных аппаратов.The objective of the invention is to reduce the radar signature of aircraft.

Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении отсутствия элементов антенны, выходящих на теоретический контур самолета, снижении эффективной площади рассеивания антенны и снижении радиолокационной заметности летательного аппарата.The technical result of the claimed invention is to ensure the absence of antenna elements extending onto the theoretical contour of the aircraft, reducing the effective dispersion area of the antenna and reducing the radar signature of the aircraft.

Технический результат обеспечивается способом, заключающегося в том, что выбирают элемент летательного аппарата который можно изолировать от корпуса летательного аппарата без изменения его теоретического контура, материала и конструкции, осуществляют расчет импеданса в отношении элемента летательного аппарата, изолируют элемент летательного аппарата от корпуса летательного аппарата для чего устанавливают между элементом и корпусом летательного аппарата диэлектрические подшипники или диэлектрические проставки, и используют элемент в качестве антенны летательного аппарата.The technical result is achieved by a method consisting in selecting an element of the aircraft that can be isolated from the body of the aircraft without changing its theoretical contour, material and design, calculating the impedance in relation to the element of the aircraft, isolating the element of the aircraft from the body of the aircraft, for which purpose dielectric bearings or dielectric spacers are installed between the element and the aircraft body, and the element is used as an antenna of the aircraft.

В качестве элемента летательного аппарата выбирают рулевые поверхности, кили летательного аппарата, горизонтальное оперение, вертикальное оперение, элероны, флапероны, элевоны, интерцепторы, поворотные наплывы.As an element of the aircraft, control surfaces, aircraft fins, horizontal tail, vertical tail, ailerons, flaperons, elevons, spoilers, and rotary beads are selected.

Элементы летательного аппарата могут быть использованы в качестве антенн, в частности диапазонов километровых волн (КЛМВ) и декаметровых волн (ДКМВ), гектометровых волн (ГКМВ) и мириаметровых волн (МРМВ).Elements of the aircraft can be used as antennas, in particular in the ranges of kilometer waves (KWW) and decameter waves (DKW), hectometer waves (HCW) and myriameter waves (MRW).

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

фиг. 1 - самолеты с антенной с емкостной связью;fig. 1 - aircraft with a capacitively coupled antenna;

фиг. 2 - самолет с антенной с индуктивной связью;fig. 2 - aircraft with an inductively coupled antenna;

фиг. 3 - самолеты с антенной с кондуктивной связью (шлейфовой антенной);fig. 3 - aircraft with a conductive antenna (loop antenna);

фиг. 4 - самолеты с антенной с дифракционной связью (пазовой антенной;fig. 4 - aircraft with a diffraction-coupled antenna (slot antenna;

фиг. 5 - киль летательного аппарата;fig. 5 - keel of the aircraft;

фиг. 6 - киль летательного аппарата с антенного пазового типа;fig. 6 - keel of the aircraft with a slot-type antenna;

фиг. 7 - киль летательного аппарата, используемый в качестве антенны летательного аппарата;fig. 7 - keel of the aircraft, used as an antenna of the aircraft;

фиг. 8 - активная часть импеданса антенны;fig. 8 - active part of the antenna impedance;

фиг.9 - реактивная часть импеданса антенны.Fig.9 - reactive part of the antenna impedance.

фиг. 10 - диаграммы обратного рассеяния (ДОР) киля и киля с антенного пазового типа;fig. 10 - backscatter diagrams (BSD) of the keel and keel from a slot-type antenna;

Фиг. 1-4 демонстрируют самолеты с антеннами известными из уровня техники.Fig. 1-4 show aircraft with antennas known from the prior art.

На фиг. 8 используются следующие обозначения:In fig. 8 the following notations are used:

1 - киль летательного аппарата;1 - keel of the aircraft;

2 - диэлектрический подшипник.2 - dielectric bearing.

На фиг. 7 изображен киль летательного аппарата 1, который изолирован от корпуса летательного аппарата с помощью диэлектрических подшипников 2, и используется в качестве антенны.In fig. 7 shows the fin of the aircraft 1, which is isolated from the body of the aircraft by dielectric bearings 2, and is used as an antenna.

Способ снижения радиолокационной заметности самолетных антенн заключается в том, что в качестве антенны используются существующие элементы летательного аппарата без изменения их теоретического контура, материалов и конструкции в целом. При этом вклад в ЭПР будет равен нулю. Реализация заявленного способа происходит следующим образом.A way to reduce the radar signature of aircraft antennas is to use existing elements of the aircraft as antennas without changing their theoretical contour, materials and design as a whole. In this case, the contribution to the EPR will be zero. The implementation of the claimed method occurs as follows.

Для использования в качестве антенны выбирают элемент конструкции летательного аппарата, который возможно изолировать от корпуса летательного аппарата без изменения его теоретического контура, материалов и конструкции в целом. Такими элементами являются: элероны, флапероны, элевоны, интерцепторы, горизонтальное и вертикальное оперение, поворотные наплывы и т.д.To use as an antenna, select a structural element of the aircraft that can be isolated from the body of the aircraft without changing its theoretical contour, materials and design as a whole. Such elements are: ailerons, flaperons, elevons, spoilers, horizontal and vertical tails, rotary beads, etc.

В отношении выделенного элемента проводится расчет импеданса как антенно-фидерного устройства, т.е. антенны. Электрические характеристики антенно-фидерных устройств, установленных на летательном аппарате, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 50860-2009.In relation to the selected element, the impedance is calculated as an antenna-feeder device, i.e. antennas. The electrical characteristics of antenna-feeder devices installed on the aircraft must comply with the requirements of GOST R 50860-2009.

Расчет импеданса проводится путем математического моделирования методом моментов - точным методом решения интегральных уравнений Максвелла в частотной области через систему линейных алгебраических уравнений. Точность метода зависит от качества аппроксимации поверхности конечно-элементной сеткой, поскольку точное решение достигается в узловых точках элементов, называемых базисными функциями. Численное определение поля основывается на аналитическом решении задачи о возбуждении структуры элементарным источником тока. Такое решение в математике имеет название функции Грина. Метод моделирования моментов оказывается эффективным, если функция Грина записана аналитически в простой форме.Impedance calculation is carried out by mathematical modeling by the method of moments - an exact method for solving Maxwell's integral equations in the frequency domain through a system of linear algebraic equations. The accuracy of the method depends on the quality of the surface approximation by the finite element mesh, since the exact solution is achieved at the nodal points of the elements, called basis functions. The numerical determination of the field is based on the analytical solution of the problem of excitation of the structure by an elementary current source. In mathematics, such a solution is called the Green's function. The moment modeling method is effective if the Green's function is written analytically in a simple form.

Поверхность самолета подвергается дискретизации, при этом металлические элементы анализируемой структуры заменяются эквивалентными электрическими поверхностными токами. Для аппроксимации тока в пределах элементарных площадок используются постоянные, линейные и треугольные базисные функции. Таким образом, граничные условия на поверхности металла в методе математического моделирования выполняются приближенно, а именно в нескольких точках в пределах каждой элементарной площадки.The surface of the aircraft is subjected to sampling, with the metal elements of the analyzed structure being replaced by equivalent electrical surface currents. To approximate the current within elementary areas, constant, linear and triangular basis functions are used. Thus, the boundary conditions on the metal surface in the mathematical modeling method are satisfied approximately, namely at several points within each elementary area.

В результате задания граничных условий в дискретных точках получается система линейных алгебраических уравнений относительно коэффициентов при базисных функциях, которые имеют смысл амплитуд токов, текущих в пределах элементарной площадки. Данная система линейных алгебраических уравнений решается с помощью известного метода исключения Гаусса.As a result of specifying boundary conditions at discrete points, a system of linear algebraic equations is obtained for the coefficients of the basis functions, which have the meaning of the amplitudes of currents flowing within the elementary area. This system of linear algebraic equations is solved using the well-known Gaussian elimination method.

Далее рассчитываются параметры антенны, в частности импеданс, для чего антенна представляется в виде сверхвысокочастотного излучающего многополюсника (матрицы S,Y,Z). Причем многополюсник имеет выходы (порты) в виде линий передачи, чаще всего одноволновых линий передачи. В этой линии передачи устанавливается некоторое сечение, называемое отсчетной плоскостью, в котором определяются амплитуды падающих и отраженных волн, токи и напряжения и т.д. Эти параметры позволяют далее найти матрицы Y, Z или S многополюсника.Next, the antenna parameters are calculated, in particular the impedance, for which the antenna is represented in the form of a microwave radiating multiport network (S,Y,Z matrix). Moreover, the multi-port network has outputs (ports) in the form of transmission lines, most often single-wave transmission lines. In this transmission line, a certain section is established, called a reference plane, in which the amplitudes of the incident and reflected waves, currents and voltages, etc. are determined. These parameters allow you to further find the Y, Z or S matrices of the multiport network.

Предполагается, что за пределами многополюсника в линии передачи поля могут существовать только в виде падающей и отраженной волн. Однако в линии передачи всегда существуют высшие типы волн, затухающие вдоль линии передачи. Эти волны возбуждаются в многополюснике и всегда создают конечное поле в любом сечении выходной линии передачи. Но, так как отсчетная плоскость находится на достаточном расстоянии от места возбуждения реактивных волн, то их амплитуда в этом месте будет пренебрежимо малой.It is assumed that outside the multiport network in the transmission line, fields can only exist in the form of incident and reflected waves. However, in a transmission line, there are always higher types of waves that are attenuated along the transmission line. These waves are excited in a multiport network and always create a finite field in any section of the output transmission line. But, since the reference plane is located at a sufficient distance from the place of excitation of reactive waves, their amplitude in this place will be negligible.

Для определения, например, матрицы рассеяния многополюсника, необходимо проделать N опытов, состоящих в том, что к одному из портов устройства подключается идеальный генератор, а к другим подключаются идеальные согласованные нагрузки, а затем измеряются амплитуды отраженных от многополюсника волн. В качестве идеально согласованной нагрузки может выступать бесконечная линия передачи, в которой нет источников отражений или какая-то гипотетическая согласованная нагрузка. Таким образом, возникает проблема, как создать модель бесконечной линии передачи. Сделать это чисто электродинамическими методами достаточно трудно, так как все структуры, подлежащие численному анализу должны быть конечными. Кроме всего прочего, эта модель должна логично входить в общую схему решения электродинамической задачи, в схему моделирования методов моментов, заканчивающуюся портами. На практике это чаще всего коаксиальные разъемы, к которым присоединяются одноволновые коаксиальные кабели. Такие разъемы неидеально согласованы, но решается задача создать модель идеального разъема, не вызывающего отражений.To determine, for example, the scattering matrix of a multiport network, it is necessary to perform N experiments, consisting of connecting an ideal generator to one of the ports of the device, and connecting ideal matched loads to the others, and then measuring the amplitudes of the waves reflected from the multiport network. An ideally matched load can be an endless transmission line in which there are no sources of reflection or some hypothetical matched load. Thus, the problem arises of how to create an infinite transmission line model. It is quite difficult to do this using purely electrodynamic methods, since all structures subject to numerical analysis must be finite. Among other things, this model should be logically included in the general scheme for solving the electrodynamic problem, in the scheme for modeling moment methods, ending with ports. In practice, these are most often coaxial connectors to which single-wavelength coaxial cables are connected. Such connectors are not perfectly matched, but the problem is being solved to create a model of an ideal connector that does not cause reflections.

Крайний слой, примыкающий к металлической стенке, используется для описания порта. Номера ячеек в этом слое меняются от 1 до N. В случае операторного уравнения к которому затем применяется моделирование методов моментов на основании граничных условий, это граничные условия на поверхности полоскового проводника, требующие равенства нулю тангенциального электрического поля. Данное граничное условие справедливо для всех ячеек сетки, кроме тех, что используются для описания порта. Установим здесь другие условия, а именно равенство электрического поля на крайних площадках не нулю а некоторой величине, определяемой напряжением в зазоре между проводником и стенкой.The outermost layer adjacent to the metal wall is used to describe the port. The cell numbers in this layer vary from 1 to N. In the case of an operator equation, which is then applied to moment method modeling based on boundary conditions, these are boundary conditions on the surface of the strip conductor, requiring the tangential electric field to be zero. This boundary condition is valid for all grid cells except those used to describe the port. Let us establish other conditions here, namely, the equality of the electric field at the outermost areas not to zero, but to a certain value determined by the voltage in the gap between the conductor and the wall.

Предполагая, что размер ячейки достаточно мал, для напряжения в зазоре закон Ома:Assuming the cell size is small enough, Ohm's law for gap voltage is:

гдеWhere

Е0 - ЭДС, включенная в зазор,E 0 - EMF included in the gap,

Z - включенное в зазор сосредоточенное сопротивление,Z is the concentrated resistance included in the gap,

J - полный продольный ток, текущий по проводнику.J is the total longitudinal current flowing through the conductor.

Соотношение есть ни что иное, как закон Ома для участка цепи. Эта цепь моделирует два процесса: поглощение волны, распространяющейся из схемы в нагрузку и возбуждение схемы падающей извне волной. Сопротивление Z равно волновому сопротивлению полосковой линии передачи, подходящей к порту.The relationship is nothing more than Ohm's law for a section of a circuit. This circuit models two processes: absorption of a wave propagating from the circuit to the load and excitation of the circuit by a wave incident from outside. Resistance Z is equal to the characteristic impedance of the stripline transmission line approaching the port.

Полный ток J определяется через интеграл по сечению проводника. В условиях дискретной сетки он заменяется суммой токов элементов сетки.The total current J is determined through the integral over the cross section of the conductor. Under discrete grid conditions, it is replaced by the sum of the grid element currents.

Также необходимо учитывать, что токи имеют две компоненты, следовательно, базисные и тестовые функции являются вектор - функциями. Описанная выше модель порта не является строгой. Она основана на предположении, что сосредоточенная нагрузка может обеспечить идеальное согласование полосковой линии передачи. Это, строго говоря, верно только для достаточно низких частот. Однако практика применения такой модели показала, что она дает хорошие результаты в большинстве практически важных случаев. Аналогичную модель в виде сосредоточенного источника используют не только для описания печатных схем, но также при анализе вибраторных и проволочных антенн, когда реальную питающую линии передачи заменяют сосредоточенным генератором с конечным внутренним сопротивлением.It is also necessary to take into account that currents have two components, therefore, the basis and test functions are vector functions. The port model described above is not strict. It is based on the assumption that a concentrated load can provide perfect matching to a stripline transmission line. This, strictly speaking, is only true for fairly low frequencies. However, the practice of using such a model has shown that it gives good results in most practically important cases. A similar model in the form of a lumped source is used not only to describe printed circuits, but also in the analysis of dipole and wire antennas, when the real supply transmission line is replaced by a lumped generator with finite internal resistance.

Получившиеся значения импеданса выбранного элемента летательного аппарата проверяются на соответствие требованиям ГОСТ Р 50860-2009. Для использования выбранного элемента летательного аппарата в качестве антенны летательного аппарата необходимо удостовериться, что его характеристики соответствуют требованиям ГОСТ Р 50860-2009.The resulting impedance values of the selected aircraft element are checked for compliance with the requirements of GOST R 50860-2009. To use the selected aircraft element as an aircraft antenna, you must make sure that its characteristics comply with the requirements of GOST R 50860-2009.

Далее осуществляют изоляцию выбранного элемента летательного аппарата, для чего проводится проработка изоляции выбранного элемента путем подбора диэлектрических подшипников или диэлектрических подшипников диэлектрических проставок между корпусом летательного аппарата и выбранным элементом по характеристикам прочности, ресурса и электрической емкости.Next, the selected element of the aircraft is insulated, for which the insulation of the selected element is studied by selecting dielectric bearings or dielectric bearings of dielectric spacers between the body of the aircraft and the selected element according to the characteristics of strength, service life and electrical capacitance.

Способ снижения радиолокационной заметности самолетных антенн был испытан на самолете Су-57. В качестве антенн летательного аппарата диапазона КЛМВ и ДКМВ, а именно антенны верхнего питания импульсно-фазовой радионавигационной системы (АВП-ИФРНС) и антенны верхнего питания декаметровых волн (АВП-ДКМВ), было выбрано цельно поворотное вертикальное оперение летательного аппарата, т.е. левый киль и правый киль. Изолирование элементов оперения летательного аппарата выполнено при помощи высоконагруженного подшипника или изоляционных площадок с диэлектрическим крепежом.A method for reducing the radar signature of aircraft antennas was tested on the Su-57 aircraft. As the antennas of the aircraft in the KLMV and DKMV ranges, namely the top-feed antenna of the pulse-phase radio navigation system (AVP-IFRNS) and the top-feed antenna of decameter waves (AVP-DKMV), a one-piece rotating vertical tail of the aircraft was chosen, i.e. left keel and right keel. The insulation of the aircraft tail elements is carried out using a highly loaded bearing or insulating pads with dielectric fasteners.

Аэродинамические распределенные (воздушные) нагрузки в виде сил давления и разрежения воспринимаются обшивками киля и через заклепочные, болтовые и клеевые соединения передаются на элементы каркаса цельно поворотное вертикальное оперение.Aerodynamic distributed (air) loads in the form of pressure and vacuum forces are perceived by the keel skins and are transmitted through riveted, bolted and adhesive connections to the frame elements of the one-piece rotating vertical tail.

Перерезывающая сила по стенке диафрагмы законцовки передается через уголок срезом штыря на стенку концевой нервюры, далее через уголки по стенкам лонжерона и по передней стенке она передается срезам болтов и заклепок крепления уголков на стенку корневой нервюры, а оттуда сдвигом и изгибом на полуось киля.The shearing force along the wall of the tip diaphragm is transmitted through the angle by the cut of the pin to the wall of the end rib, then through the angles along the walls of the spar and along the front wall it is transferred to the cuts of the bolts and rivets securing the angles to the wall of the root rib, and from there by shear and bending to the keel axle axis.

Изгибающий момент растяжением-сжатием обшивки законцовки и поясов диафрагмы законцовки передается на болты крепления законцовки и далее через накладки растяжением-сжатием поясов лонжерона и обшивок передается на стыковочные болты, а с них на пояса полуоси и саму полуось киля.The bending moment by tension-compression of the winglet skin and winglet diaphragm flanges is transmitted to the tip fastening bolts and then through the tension-compression linings of the spar flanges and casings is transferred to the connecting bolts, and from them to the axle shaft flanges and the keel axle shaft itself.

Крутящий момент воспринимается контуром законцовки и далее, через поток касательных сил по концевой нервюре контуром между передней стенкой и хвостовым профилями обшивками уравновешивается потоком касательных сил на корневой нервюре и передается парой сил на полуось.The torque is perceived by the tip contour and then, through the flow of tangential forces along the end rib, the contour between the front wall and the tail profiles of the skins is balanced by the flow of tangential forces on the root rib and is transmitted by a pair of forces to the axle shaft.

Таким образом, все нагрузки с цельно поворотного вертикального оперения передаются на полуось. При этом перерезывающая сила и изгибающий момент передаются на опоры полуоси в виде реакций (полуось работает на срез и изгиб), а крутящий момент уравновешивается моментом на кронштейне привода. От действия крутящего момента полуось работает на кручение.Thus, all loads from the solidly rotating vertical tail are transferred to the axle shaft. In this case, the shearing force and bending moment are transmitted to the axle shaft supports in the form of reactions (the axle shaft works for shearing and bending), and the torque is balanced by the moment on the drive bracket. The axle shaft rotates due to torque.

Для изолирования киля была принята, как наиболее простая и, в то же время, обеспечивающая необходимый уровень защиты - одноступенчатая изоляция. В связи с достаточно большими величинами реакций в опорах, для снижения удельного давления использована изоляция по внешнему кольцу подшипника.To insulate the keel, single-stage insulation was adopted as the simplest and, at the same time, providing the necessary level of protection. Due to the rather large magnitudes of reactions in the supports, insulation along the outer ring of the bearing was used to reduce the specific pressure.

На фиг. 7 показана конструкция антенны летательного аппарата в качестве которой служит киль летательного аппарата.In fig. Figure 7 shows the design of the aircraft antenna, which serves as the keel of the aircraft.

Вертикальное оперение, включающее в себя правый киль и левый киль, использованное в качестве антенн летательного аппарата относится к антеннам типа шлейф-вибратора Пистолькорса. При этом в качестве вибратора используется внешняя поверхность киля, в качестве шлейфов используются оплетки фидеров антенн диапазонов метровых волн и дециметровых волн, размещаемых в радиопрозрачной законцовке киля. Противовесом антенны служит вся поверхность планера летательного аппарата. На киле, используемом в качестве антенны, устанавливается типовое с другими типами антенн согласующее устройство. В основании киля размещены ферритовые вставки (дросселя) используемые для съема помех, наводимых в тракт от антенн диапазона километровых волн, метровых волн и декаметровых волн.The vertical tail, including the right keel and the left keel, used as antennas of the aircraft belongs to the Pistolkors plume-vibrator type antennas. In this case, the outer surface of the keel is used as a vibrator, and the braided antenna feeders of the meter wave and decimeter wave ranges, placed in the radio-transparent tip of the keel, are used as loops. The antenna's counterweight is the entire surface of the aircraft's airframe. On the keel, used as an antenna, a matching device, standard with other types of antennas, is installed. At the base of the fin there are ferrite inserts (chokes) used to remove interference induced into the path from antennas in the range of kilometer waves, meter waves and decameter waves.

Значение импеданса, а именно его активная и реактивная части, в отношении вертикального оперения летательного аппарата используемого в качестве антенны верхнего питания декаметровых волн (АВП-ДКМВ) диапазона, полученного в рамках межведомственных испытаний (МВИ) данной антенны, приведены на фиг.8, 9.The impedance value, namely its active and reactive parts, in relation to the vertical tail of the aircraft used as an antenna for the upper supply of decameter waves (AVP-DKMV) of the range, obtained as part of interdepartmental tests (IUT) of this antenna, are shown in Figs. 8, 9 .

Аналогичные характеристики получены в отношении вертикального оперения летательного аппарата используемого в качестве антенны верхнего питания импульсно-фазовой радионавигационной системы (АВП-ИФРНС).Similar characteristics were obtained for the vertical tail of an aircraft used as an antenna for the upper feed of a pulse-phase radio navigation system (APP-IFRNS).

На фиг. 10 приведены диаграммы обратного рассеяния (ДОР) киля и киля с антенного пазового типа. Графические данные показывают, что диаграммы обратного рассеяния антенн, выполненных из элементов летательного аппарата, не отличается от собственных диаграмм обратного рассеяния таких элементов, в частности левого киля и правового киля летательного аппарата. Для сравнения на графике приведены кривая выполненная пунктирной линией, характеризующая диаграмму обратного рассеяния киля с пазовой антенной, и кривая выполненная сплошной линией, характеризующая диаграмму обратного рассеяния киля, использованного в качестве антенны. Кривые показывают, что вклад в ЭПР киля с пазовой антенной достаточно высокий, тогда как диаграммы обратного рассеяния антенны, выполненной в виде киля, не отличается от собственных диаграмм обратного рассеяния киля, и не вносит вклад в ЭПР.In fig. Figure 10 shows backscatter diagrams (BSD) of the keel and the keel from a slot-type antenna. Graphic data shows that the backscatter diagrams of antennas made from elements of the aircraft do not differ from the own backscatter diagrams of such elements, in particular the left keel and the right keel of the aircraft. For comparison, the graph shows a curve made with a dotted line, characterizing the backscatter diagram of the keel with a slot antenna, and a curve made with a solid line, characterizing the backscatter diagram of the keel used as an antenna. The curves show that the contribution to the EPR of a keel with a slot antenna is quite high, while the backscatter patterns of an antenna made in the form of a keel do not differ from the own backscatter patterns of the keel and do not contribute to the ESR.

Кроме того, предложенное техническое решение обеспечивает диэлектрическую развязку и передает нагрузки с вертикального оперения на конструкцию летательного аппарата. Это достигается за счет установки диэлектрических подшипников на оси вертикального оперения летательного аппарата, передающего на конструкцию летательного аппарата перерезывающие силы с оси вертикального оперения и изгибающий момент, а также за счет диэлектрического подшипника, установленного между качалкой вертикального оперения и приводом вертикального оперения, передающую крутящий момент с оси вертикального оперения на привод вертикального оперения.In addition, the proposed technical solution provides dielectric isolation and transfers loads from the vertical tail to the aircraft structure. This is achieved by installing dielectric bearings on the vertical tail axis of the aircraft, which transmits shearing forces from the vertical tail axis and bending moment to the aircraft structure, as well as by a dielectric bearing installed between the vertical tail rocker and the vertical tail drive, transmitting torque with the vertical tail axis to the vertical tail drive.

В результате изготовления и экспериментальной отработки опытных образцов достигнуты результаты, подтверждающие эффективность способа снижения радиолокационной заметности самолетных антенн, а именно полное устранение вклада в ЭПР летательного аппарата от антенн диапазонов КЛМВ и ДКМВ, электрическая изоляция рулевой поверхности от поверхности летательного аппарата, обеспечив при этом сочетание простоты конструкции с потенциалом унификации.As a result of the manufacture and experimental testing of prototypes, results were achieved confirming the effectiveness of the method for reducing the radar signature of aircraft antennas, namely the complete elimination of the contribution to the aircraft's EPR from antennas of the KLMV and DKMV ranges, electrical insulation of the control surface from the surface of the aircraft, while ensuring a combination of simplicity designs with potential for unification.

Стоит отметить, что конструктивное исполнение вертикального оперения цельно поворотным не является определяющим критерием для выбора элемента летательного аппарата в качестве антенны. В качестве антенны летательного аппарата может применятся и неподвижное оперение, и другие элементы летательного аппарата. При этом вклад в ЭПР элементов летательного аппарата используемых в качестве антенн будет равен нулю.It is worth noting that the design of the vertical tail, which is solidly rotatable, is not the determining criterion for choosing an aircraft element as an antenna. Fixed tail surfaces and other elements of the aircraft can be used as an aircraft antenna. In this case, the contribution to the EPR of the aircraft elements used as antennas will be zero.

Таким образом, использование элементов летательного аппарата в качестве антенны летательного аппарата обеспечивает отсутствие элементов антенны, выходящих на теоретический контур самолета, снижение эффективной площади рассеивания, и обеспечивает снижение радиолокационной заметности летательного аппарата.Thus, the use of aircraft elements as an aircraft antenna ensures the absence of antenna elements extending onto the theoretical contour of the aircraft, reduces the effective dispersion area, and ensures a reduction in the radar signature of the aircraft.

Claims (4)

1. Способ снижения радиолокационной заметности самолетных антенн, характеризующийся тем, что выбирают элемент летательного аппарата, который можно изолировать от корпуса летательного аппарата без изменения его теоретического контура, материала и конструкции, осуществляют расчет импеданса в отношении элемента летательного аппарата, изолируют элемент летательного аппарата от корпуса летательного аппарата для чего устанавливают между элементом и корпусом летательного аппарата диэлектрические подшипники или диэлектрические проставки, и используют элемент в качестве антенны летательного аппарата.1. A method for reducing the radar signature of aircraft antennas, characterized by selecting an element of the aircraft that can be isolated from the body of the aircraft without changing its theoretical contour, material and design, calculating the impedance in relation to the element of the aircraft, isolating the element of the aircraft from the body aircraft, for which purpose dielectric bearings or dielectric spacers are installed between the element and the aircraft body, and the element is used as an antenna of the aircraft. 2. Способ по п. 1, в котором в качестве элемента летательного аппарата выбирают рулевые поверхности, кили летательного аппарата, горизонтальное оперение, вертикальное оперение, элероны, флапероны, элевоны, интерцепторы, поворотные наплывы.2. The method according to claim 1, in which control surfaces, fins of the aircraft, horizontal tail, vertical tail, ailerons, flaperons, elevons, spoilers, and rotary extensions are selected as an element of the aircraft. 3. Способ по п. 1, в котором самолетные антенны являются антеннами диапазонов километровых волн (КЛМВ) и декаметровых волн (ДКМВ).3. The method according to claim 1, in which the aircraft antennas are antennas of the kilometer wave ranges (KWW) and decameter waves (DKWM). 4. Способ по п. 1, в котором самолетные антенны являются антеннами диапазонов гектометровых волн (ГКМВ) и мириаметровых волн (МРМВ).4. The method according to claim 1, in which the aircraft antennas are antennas of the hectometer wave (HCW) and myriameter wave (MMW) ranges.
RU2023111658A 2023-05-05 Method for reducing radar signature of aircraft antennas RU2810828C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2810828C1 true RU2810828C1 (en) 2023-12-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2242200A (en) * 1938-12-01 1941-05-13 Bell Aircraft Corp Airplane structure
RU97114102A (en) * 1996-09-12 1999-06-20 ТРВ Инк. MULTIFUNCTIONAL STRUCTURAL INTEGRATED VHF / UHF AIRPLANE ANTENNA SYSTEM
JP2000151246A (en) * 1998-10-23 2000-05-30 Trw Inc Antenna system for airplane
CN201163658Y (en) * 2008-03-03 2008-12-10 苑洪祥 Antenna apparatus of simulated aeromodelling airplane
CN215451765U (en) * 2021-07-27 2022-01-07 中航西飞民用飞机有限责任公司 Aircraft dorsal fin shortwave antenna house structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2242200A (en) * 1938-12-01 1941-05-13 Bell Aircraft Corp Airplane structure
RU97114102A (en) * 1996-09-12 1999-06-20 ТРВ Инк. MULTIFUNCTIONAL STRUCTURAL INTEGRATED VHF / UHF AIRPLANE ANTENNA SYSTEM
JP2000151246A (en) * 1998-10-23 2000-05-30 Trw Inc Antenna system for airplane
CN201163658Y (en) * 2008-03-03 2008-12-10 苑洪祥 Antenna apparatus of simulated aeromodelling airplane
CN215451765U (en) * 2021-07-27 2022-01-07 中航西飞民用飞机有限责任公司 Aircraft dorsal fin shortwave antenna house structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Georgakopoulos et al. HIRF penetration through apertures: FDTD versus measurements
US20090128393A1 (en) Vehicle integrated antenna
CN101383449A (en) Method for enhancing antenna separation degree
Senior et al. Backscattering from tapered resistive strips
Campbell et al. Modeling and analysis of anechoic chamber using CEM tools
RU2810828C1 (en) Method for reducing radar signature of aircraft antennas
Zhang et al. Analysis of a suspended patch antenna excited by an electromagnetically coupled inverted microstrip feed
Johnson The notch aerial and some applications to aircraft radio installations
Eberle et al. The flared slot: A moderately directive flush-mounted broad-band antenna
Harima Numerical simulation of far-field gain determination at reduced distances using phase center
Tran et al. Analysis of microstrip lines coupled through an arbitrarily shaped aperture in a thick common ground plane
Fubara et al. Design and Simulation of the Slotted E-Patch Microstrip Dual Band Antenna for Wifi Applications
CN103872447A (en) Super high-frequency antenna sensor for local discharging of electrical equipment
Vukovic et al. Installed antenna performance in airborne radomes of different profiles
Harima Accurate gain determination of LPDA by considering the phase center
Murthy et al. Coupling Analysis of Antennas on Electrically Large Structures using Equivalent Source Method
Tanner Shunt and notch-fed HF aircraft antennas
Jiang et al. Miniaturization design of VHF broadband directional radiation TEM horn antenna
Dimitrijević et al. TLM modelling of an annular ring coupled to a circular patch with a shorting pin
Herd Full wave analysis of proximity coupled rectangular microstrip antenna arrays
Dong et al. Design of Airborne VLF Dual Trailing Wire Antenna
Hasani Remote antenna impedance measurement in waveguide
Clemente et al. Antenna measurements from 50 MHz to millimeter wave frequencies at the CEA-Leti far-field facility
Wang et al. A wideband open TEM cell to measure the frequency response of a frequency selective surface
Liu et al. Design of Space-borne Broadband VHF/UHF Beacon Antenna