DE3605430C2 - Device for reducing radar reflection - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verringerung der Ra­ darrückstrahlung von Triebwerkseinläufen durch Absorption eintretender elektromagnetischer Energie.The invention relates to a device for reducing the Ra re-radiation from engine inlets by absorption of incoming electromagnetic energy.

Aus der US-PS 3 509 568 ist ein Triebwerkseinlauf bekannt, bei dem zur Verminderung der elektromagnetischen Energie am Strömungseingang des Triebwerks ein Gitter angeordnet ist, dessen elektrisch leitende Struk­ tur mit einem die elektromagnetische Energie absorbierenden Material be­ schichtet ist.From US-PS 3 509 568 an engine inlet is known in which for Reduction of electromagnetic energy at the flow inlet of the Engine is arranged a grid, the electrically conductive structure structure with a material that absorbs the electromagnetic energy is layered.

Eine ähnliche Ausführungsform offenbart die US 3 487 410. Auch hier er­ folgt die Einleitung der Radarenergie über einen im Luftstrom angeordne­ ten Reflektor am bzw. im Einlaufkanal. Abgesehen davon, daß jegliche An­ ordnungen im Strömungskanal unvorteilhaft sind, trifft im vorliegenden Fall die Radarstrahlung auch unter einem streifenden Einfallswinkel auf den Absorber und weist daher eine entsprechend schlechte Absorptionswir­ kung auf. Dasselbe gilt auch für die von der Anmelderin in der DE 34 26 990 A1 vorgeschlagene Ausführungsform, bei der vorgeschlagen wird, Ra­ darstrahlabsorber im oder am Lufteinlauf des Triebwerkes anzuordnen, wo­ bei diesen ein speziell ausgebildeter Reflektor im Strömungskanal zuge­ ordnet ist.US 3,487,410 discloses a similar embodiment follows the introduction of the radar energy via one arranged in the air flow th reflector on or in the inlet channel. Apart from the fact that any An Orders in the flow channel are disadvantageous, applies here If the radar radiation is also noticeable at a grazing angle of incidence the absorber and therefore has a correspondingly poor absorption kung on. The same also applies to that of the applicant in DE 34 26 990 A1 proposed embodiment in which it is proposed to Ra Arrange the absorber in or on the air intake of the engine, where in these a specially trained reflector in the flow channel is arranged.

Eine weitere Ausführungsform offenbart die US 3 806 928 in Form einer speziellen Sandwich-Konstruktion, die jedoch äußerst aufwendig ist. Die Möglichkeit einer Trennung der Gasströmung von der elektromagnetischen Energieströmung ist nicht erkannt worden.Another embodiment discloses US 3 806 928 in the form of a special sandwich construction, which is extremely complex. The Possibility of separating the gas flow from the electromagnetic Energy flow has not been recognized.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei vorgegebener Gesamt­ absorptionsfläche die Absorberwirkung erhöht und bei vorgegebener Absor­ berwirkung die Absorbereinrichtung aufwandsloser konzipiert werden kann, in beiden Fällen aber keine Beeinträchtigung des Triebwerks in Leistung, Funktion und Wirkungsgrad gegeben ist. The present invention has for its object a device to create of the type mentioned, with the given total absorption area increases the absorber effect and with a given absorber the absorber device can be designed with less effort, in both cases, however, no impairment of the engine's performance, Function and efficiency is given.  

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Maßnahmen ge­ löst.This task is ge by the measures listed in claim 1 solves.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele erläu­ tert und schematisch in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Es zeigenAdvantageous refinements are specified in the subclaims and in the description below, exemplary embodiments are explained tert and shown schematically in the figures of the drawing. Show it

Fig. 1a eine perspektivische Skizze über die Energieflußlinien des elek­ tromagnetischen Wellenfeldes für eine vertikale Stabantenne, FIG. 1a is a perspective sketch of the Energieflußlinien of elec tromagnetic wave field for a vertical rod antenna,

Fig. 1b eine perspektivische Darstellung der Grenzstromfläche im Stau­ punkt P der Stabempfangsantenne, FIG. 1b is a perspective view of the limiting current storage area in the P point of the rod receiving antenna,

Fig. 2 eine Skizze für ein Ausführungsbeispiel eines elektrisch leiten­ den Auslaßkanals mit radartransparenter Abdeckung des Kanalein­ gangs und einem radarabsorbierenden Kanalabschluß, Fig. 2 is a sketch of an embodiment of an electrically conduct the outlet channel with radar transparent cover Kanalein gangs and a radar-absorbing channel ending,

Fig. 3 ein Diagramm bezüglich der Reduzierung des Volumenstromes bei 5, 10 und 20 hintereinander angeordneten Senken, Fig. 3 is a graph relating to the reduction of the volume flow at 5, 10 and 20 successively arranged lowering,

Fig. 4a eine Skizze eines Ausführungsbeispiels für die Ausgestaltung mehrerer hintereinander/nebeneinander angeordneter elektrisch leitender Auslaßkanäle mit den Radarabsorberräumen, FIG. 4a is a diagram of one embodiment of side by side electrically conductive for the design of several consecutively / outlet ports with the radar anechoic chambers,

Fig. 4b eine Skizze eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4a, FIG. 4b is a diagram of another embodiment according to Fig. 4a,

Fig. 5 eine Ansichtsskizze für die Anbringung der Absorberräume an ei­ nem Triebwerkseinlaufquerschnitt. Fig. 5 is a view sketch for the attachment of the absorber spaces to egg nem engine inlet cross-section.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß zwischen den Energieflußlinien des elektromagnetischen Wellenfeldes und den Stromlinien der entsprechenden reibungsfreien Strömung eine große Ähnlichkeit besteht, schlägt die vor­ liegende Erfindung neue, strömungsgünstigere Absorptionsmaßnahmen für den Triebwerkseinlauf zur Lösung der gestellten Aufgabe vor.Based on the knowledge that between the energy flow lines of the electromagnetic wave field and the streamlines of the corresponding there is a great similarity between frictionless flow, she suggests lying invention new, more aerodynamic absorption measures for the engine inlet to solve the task.

Wie in den Fig. 1a und 1b veranschaulicht, besitzen die Energieflußli­ nien für eine vertikale Stabempfangsantenne in der horizontalen und ver­ tikalen Symmetrieebene einen solchen Verlauf, daß sich stromabwärts der Energiesenke ein Staupunkt P ausbildet. Die in der Fig. 1b dargestellte Grenzstromfläche, die den Punkt P umschließt, trennt den in die Senke einströmenden Energiefluß von dem an der Senke vorbeifließenden Fluß. Man kann hier von einem Fangquerschnitt sprechen, der in der Elektrody­ namik mit Antennenwirkfläche bezeichnet wird.As illustrated in FIGS . 1a and 1b, the Energieflussli lines for a vertical rod receiving antenna in the horizontal and ver vertical plane of symmetry have such a course that a stagnation point P is formed downstream of the energy sink. The boundary current area shown in FIG. 1b, which encloses point P, separates the energy flow flowing into the sink from the flow flowing past the sink. One can speak of a cross-section here, which is called antenna active area in electrodynamics.

Auf diesen Erkenntnissen baut die Erfindung auf und schlägt nun vor, die Radarenergie über elektrisch leitende Auslaßkanäle 11 aus der Einlauf­ röhre 10 in seitlich zur Strömungsrichtung liegende Radarabsorberräume 11a bis n zu leiten. Eine Systemskizze hierzu zeigt die Fig. 2. Durch Abdeckung der Auslaßkanäle 11 mit radartransparentem Material RTM können die unterschiedlichen Anforderungen aus der Elektrodynamik und der Strö­ mungsmechanik miteinander in Einklang gebracht werden.Based on these findings, the invention builds up and now proposes to direct the radar energy via electrically conductive outlet channels 11 from the inlet tube 10 into radar absorber spaces 11 a to n lying laterally to the direction of flow. A system sketch of this is shown in FIG. 2. By covering the outlet channels 11 with radar-transparent material RTM, the different requirements from the electrodynamics and the flow mechanics can be brought into harmony with one another.

Die eindimensionale Strömungstheorie lehrt, daß eine Reihe von "n" Sen­ ken bzw. Auslaßräumen, die hintereinander in der Wand der Stromröhre 10 angeordnet werden, den Volumenstrom um den FaktorOne-dimensional flow theory teaches that a series of "n" Sen ken or outlet spaces, which are arranged one behind the other in the wall of the flow tube 10 , the volume flow by the factor

(1-S_Fang/S_Röhre)ⁿ (1-S _catch / S _tube ) ⁿ

reduziert, wobei S_Fang die Fangfläche der Einzelsenke bzw. des Radar­ absorberraumes 11a bis 11n und S_Röhre die Querschnittsfläche der Stromröhre bzw. Einlaufröhre 10 bezeichnen.reduced, where S _catch the catch area of the individual sink or the radar absorber chamber 11 a to 11 n and S _tube denote the cross-sectional area of the flow tube or inlet tube 10 .

In der Fig. 3 ist die obige Gleichung im Diagramm für n = 5, n = 10 und n = 20 in Abhängigkeit vom Flächenverhältnis n·S_Fang/S_Röhre ge­ zeigt. Dieses Ergebnis kann nun näherungsweise auf die in den Fig. 4a und 4b gezeigten Ausführungsformen der Aneinanderreihung von Absorber­ räumen 11a bis n angewandt werden, wobei sich der Fangquerschnitt in diesen Fällen aus der Fläche des radartransparenten "Fensters" berechnen läßt. Die Proportionalitätskonstante zwischen beiden Flächen wird im Versuch ermittelt. In Fig. 3, the above equation in the diagram for n = 5, n = 10 and n = 20 depending on the area ratio n · S _catch / S _tube ge is shown. This result can now be approximated to in FIGS. Embodiments shown 4a and 4b of the series of anechoic chambers 11 a applied to n, where the capture cross-section can in such cases be calculated from the area of the radar transparent "window". The proportionality constant between the two surfaces is determined in the experiment.

Soll die vorgeschlagene Konzeption für alle Polarisationsrichtungen bis zu einer größten Wellenlänge λmax wirksam sein, so darf die geringste lichte Weite der Absorberräume 11a bis 11n den Wert λmax/2 nicht un­ terschreiten. Mit einer lichten Weite von beispielsweise 6 cm kann der Frequenzbereich f ≧ 2,5 GHz abgedeckt werden.If the proposed design for all polarization directions up to a maximum wavelength λmax be effective, so the lowest internal width of the spaces 11 may absorber a to 11 n λmax value / 2 is not fallen short un. With a clear width of 6 cm, for example, the frequency range for 2.5 GHz can be covered.

Berücksichtigt man, daß nicht nur die einlaufende sondern auch die aus­ laufende Welle bedämpft wird, so kann mit einer Fenstergesamtfläche von 2 bis 3 Diffusorquerschnittsflächen eine Dämpfung von 10 bis 20 dB er­ zielbar sein.Taking into account that not only the incoming but also the out running wave is damped, so with a total window area of 2 to 3 diffuser cross-sectional areas an attenuation of 10 to 20 dB be targetable.

Zur Veranschaulichung sei hingewiesen, daß dieses Flächenverhältnis un­ gefähr den Werten für n = 10 in dem Diagramm gemäß Fig. 3 entspricht.As an illustration, it should be pointed out that this area ratio corresponds un dangerously to the values for n = 10 in the diagram according to FIG. 3.

Nun sind bei der Verteilung der Fenstergesamtfläche auf die Oberfläche der Einlaufröhre 10 noch folgende Gesichtspunkte zu beachten:Now, the following points should also be considered when distributing the total window area over the surface of the inlet tube 10 :

Eine über die Einlaufröhre 10 gleichmäßig verteilte Vielzahl von einzel­ nen Radarabsorberräumen 11a bis n ist wirksamer als ein gebündelter Ab­ sorber gleicher Fläche, weiterhin ist - wie sich gezeigt hat - eine Zeile von eng aneinander liegenden Radarabsorberräumen wirksamer, wenn sie quer zur Strömungs­ richtung ausgerichtet ist, als wenn sie parallel zur Einlaufachse gelegt wird.A uniformly distributed over the inlet tube 10 a plurality of individual NEN radar absorber spaces 11 a to n is more effective than a bundled absorber from the same area, furthermore - as has been shown - a row of closely spaced radar absorber spaces is more effective when aligned transversely to the flow direction is as if it is placed parallel to the inlet axis.

Für eine vorgegebene Fenstergesamtfläche besteht die ideale Verteilung aus n Radarabsorberräumen von jeweils 6 cm Breite, die gleichmäßig über die gesamte Länge der Einlaufröhre verteilt sind.The ideal distribution exists for a given total window area from n radar absorber rooms, each 6 cm wide, which are evenly the entire length of the inlet tube are distributed.

Ist eine solche Ideallösung aus Raum- und/oder Gewichtsgründen nicht realisierbar, so sollten die einzelnen Absorbersegmente - wie in der Fig. 5 veranschaulicht - einen möglichst großen Bereich des Einlaufröh­ renumfangs überdecken. If such an ideal solution cannot be realized for reasons of space and / or weight, the individual absorber segments - as illustrated in FIG. 5 - should cover the largest possible area of the inlet tube circumference.

Eine zusätzliche Erhöhung der Radarabsorption in den vorgeschlagenen Fällen ist durch den Einbau eines radarabsorbierenden Profils, also bei­ spielsweise einer metallischen Keilnase mit einem radartransparenten, mit RAM geschäumten Restprofil, gegeben.An additional increase in radar absorption in the proposed Is due to the installation of a radar-absorbing profile for example a metallic wedge nose with a radar transparent, with RAM foamed residual profile.

Zu den in den Fig. 4a und 4b gezeigten Ausführungsformen ist noch anzu­ führen, daß zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit in die Ra­ darabsorberräume 11a bis 11n im radartransparenten Material RTM Metall­ stifte 13 und Drahteinlagen 14 eingebettet sind. Die elektrisch leitende Einlaufstruktur 10b kann, wie in Fig. 4b gezeigt, die einzelnen Radarab­ sorberräume 11a bis 11n bilden, deren Einlaufflächen mit RTM abgedeckt sind, wobei in letzterem Drahteinlagen 14 und Metallstifte 13 den elek­ trischen Kontakt zur leitenden Einlaufstruktur 10b herstellen.To the embodiments shown in FIGS . 4a and 4b is to lead that pins 13 and wire inserts 14 are embedded in the radar-transparent material RTM metal 11 to 11 n to improve the electrical conductivity in the Ra. The electrically conductive inlet structure 10 b, as shown in Fig. 4b, the individual radar sorber rooms 11 a to 11 n form, the inlet surfaces are covered with RTM, with wire inserts 14 and metal pins 13 in the latter providing electrical contact with the conductive inlet structure 10 b produce.

In Fig. 4a ist die Konzeption etwas anders, hier ist eine großflächige Einlaufstruktur 10b gegeben, die mittels RTM in die Radarabsorberräume 11a bis 11n unterteilt wird und alle Wände dieser Räume 11a bis 11n mit leitender Metallfolie 15 ausgeschlagen sind. Diese leitenden Metallfo­ lien bilden den elektrischen Kontaktschluß mit den Drahteinlagen 14, den Metallstiften 13 und der leitenden Einlaufstruktur 10b.In Fig. 4a, the concept is somewhat different, here there is a large inlet structure 10 b, which is divided into the radar absorber rooms 11 a to 11 n by means of RTM and all walls of these rooms 11 a to 11 n are lined with conductive metal foil 15 . These conductive Metallfo lines form the electrical contact with the wire inserts 14 , the metal pins 13 and the conductive inlet structure 10 b.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Verringerung der Radarrückstrahlung des Triebwerkseinlaufes durch Absorption aus dem Einlaufkanal ausgeleiteter elektromagnetischer Energie, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einlaufröhre (10), außerhalb des Luftstromkanals (10a) elektrisch leitende Auslaßkanäle (11a-11n) angeordnet sind, die unter Ausnutzung der Energieflußlinien des elektromagnetischen Wellenfeldes einen Teil der einfallenden Radarenergie von dem Strömungskanal der Einlaufröhre (10) abtrennen und in Radarabsorber (RAM) leiten, die sich am Ende der Auslaßkanäle (11a-11n) befinden, deren lichte Weiten größer als dem Wert λmax/2 entsprechend ausgebildet sind, wobei die Auslaßkanäle (11a-11n) mit radartransparentem Material (RTM) abgedeckt sind, welches auch die äußere Begrenzung des Strömungskanals (10a) bildet.1. A device for reducing the radar reflection of the engine inlet by absorption of electromagnetic energy discharged from the inlet duct, characterized in that on the inlet tube ( 10 ), outside the air flow duct ( 10 a), electrically conductive outlet ducts ( 11 a- 11 n) are arranged, which Using the energy flow lines of the electromagnetic wave field, part of the incident radar energy is separated from the flow channel of the inlet tube ( 10 ) and conducted into radar absorbers (RAM), which are located at the end of the outlet channels ( 11 a- 11 n), the clear width of which is greater than that Value λmax / 2 are designed accordingly, the outlet channels ( 11 a- 11 n) being covered with radar-transparent material (RTM), which also forms the outer boundary of the flow channel ( 10 a). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radarabsorberräume (11a-11n) mit großflächiger Ausdehnung über die Ein­ laufröhre (10) gleichmäßig verteilt und eng aneinanderliegend angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the radar absorber spaces ( 11 a- 11 n) with a large area over the one running tube ( 10 ) are evenly distributed and arranged close together. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der elektrischen Leitfähigkeit in dem radartransparenten Material (RTM) Metallstifte (13) und drahtförmige Einlagen (14) einge­ bracht sind.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that in order to achieve the electrical conductivity in the radar-transparent material (RTM) metal pins ( 13 ) and wire-shaped inserts ( 14 ) are introduced. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wände der Radarabsorberräume (11a-11n) mit einer lei­ tenden Folie (15) versehen sind und den elektrischen Kontaktschluß zu den drahtförmigen Einlagen (14), den Metallstiften (13) sowie der lei­ tenden Einlaufstruktur (10b) bilden. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the walls of the radar absorber rooms ( 11 a- 11 n) are provided with a lei tend film ( 15 ) and the electrical contact to the wire-shaped inserts ( 14 ) Form metal pins ( 13 ) and the conductive inlet structure ( 10 b). 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrisch leitenden Auslaßkanäle (11) mit einer me­ tallischen Keilnase (16) als radarabsorbierendes Profil und mit einem radartransparenten (RTM) sowie mit RAM geschäumten Restprofil versehen sind.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electrically conductive outlet channels ( 11 ) are provided with a metallic tapered nose ( 16 ) as a radar-absorbing profile and with a radar-transparent (RTM) and with RAM-foamed residual profile.