RU2209494C1 - Головной антенный обтекатель ракеты - Google Patents

Головной антенный обтекатель ракеты Download PDF

Info

Publication number
RU2209494C1
RU2209494C1 RU2002109247A RU2002109247A RU2209494C1 RU 2209494 C1 RU2209494 C1 RU 2209494C1 RU 2002109247 A RU2002109247 A RU 2002109247A RU 2002109247 A RU2002109247 A RU 2002109247A RU 2209494 C1 RU2209494 C1 RU 2209494C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thickness
fairing
power element
external heat
rocket
Prior art date
Application number
RU2002109247A
Other languages
English (en)
Inventor
А.Г. Ромашин
М.Ю. Русин
П.И. Камнев
А.И. Туманов
А.Н. Хора
Е.И. Суздальцев
Л.В. Големенцев
Ю.С. Мещанкин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority to RU2002109247A priority Critical patent/RU2209494C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2209494C1 publication Critical patent/RU2209494C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к конструкциям головных керамических обтекателей ракет. Техническим результатом является повышение несущей способности и надежности. Сущность изобретения заключается в том, что радиопрозрачная оболочка состоит из радиопрозрачного внутреннего силового элемента из пористой кварцевой керамики с введенным в поры полимером и внешнего теплозащитного элемента из пористой кварцевой керамики, причем толщина внутреннего силового элемента составляет 0,05-0,1 от общей толщины стенки оболочки или равномерно увеличивается от носка к основанию до величины, соответствующей 0,1-0,9 от общей толщины стенки, а толщина внешнего теплозащитного элемента меняется в обратной зависимости с сохранением общей электрической толщины стенки оболочки, при этом на наружную поверхность теплозащитного элемента нанесено влагозащитное покрытие. В зоне соединения со шпангоутом, выполненным из инвара, силовой элемент оболочки может быть выполнен дискретным. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к конструкциям головных антенных обтекателей ракет.
Для изготовления высоконагруженных теплосиловыми воздействиями радиопрозрачных обтекателей ракет применяются неорганические материалы. Одним из них является пористая кварцевая керамика, обладающая хорошими диэлектрическими, теплофизическими и технологическими характеристиками. По сравнению с другими неорганическими материалами (алюмооксидная керамика, ситаллы и пр. ) невысокая прочность пористой кварцевой керамики ограничивает ее применение в конструкциях высоконагруженных ракет.
Надежность конструкции обтекателя складывается из надежности его элементов. Одним из них является радиопрозрачный элемент из кварцевой керамики, применяемой для современных ракет.
Известен антенный обтекатель, по пат. США 4520364, МПК 6 Н 01 Q 1/28, 1/42, 1985 г., включающий радиопрозрачный теплозащитный элемент из пористой кварцевой керамики.
Отсутствие влагозащиты материала радиопрозрачной пористой стенки обтекателя и упрочняющих элементов конструкции стенки обтекателя не позволяют обеспечить требуемые эксплуатационные прочностные и радиотехнические характеристики.
Известен антенный обтекатель по пат. РФ 2090956, МПК 6 Н 01 Q 1/42, 1994 г. , выбранный в качестве прототипа, включающий радиопрозрачную оболочку из кварцевой керамики и шпангоут из инвара, соединенные слоем герметика.
Отсутствие в известной конструкции элементов влагозащиты материала пористой стенки, а также упрочняющих элементов в конструкции стенки существенно снижает эксплуатационные характеристики обтекателя.
Эта конструкция отработана, оптимизирована и серийно освоена в производстве, что позволяет проводить статистический сравнительный анализ этой конструкции с предлагаемой.
Современная ракетная техника характеризуется высокими скоростями, следовательно, высокими температурами аэродинамического нагрева, при этом температура на внешней поверхности обтекателя распределяется неравномерно. В носовой части она может достигать свыше 2000oС, а к основанию значительно снижается.
Температура на внутренней поверхности обтекателя за счет теплоизолирующего свойства стенки значительно ниже температуры на его внешней поверхности. Поэтому к растягивающим напряжениям от силового аэродинамического воздействия, которые достигают у основания обтекателя максимального значения (в 10-20 раз превышающие напряжения от силового аэродинамического воздействия в носовой части обтекателя), присоединяются температурные напряжения из-за градиента температур по толщине стенки обтекателя.
В общем случае зона максимальных растягивающих напряжений в керамическом элементе находится во внутреннем слое стенки обтекателя.
Одним из путей увеличения несущей способности обтекателя является упрочнение зон керамического элемента, наиболее подверженных растягивающим напряжениям.
При эксплуатации обтекатель подвергается наружным климатическим воздействиям - дождь, иней и т.д. - и внутренним - запотевание, конденсат. Влага, проникающая в поры кварцевой керамики, существенно снижает радиотехнические характеристики обтекателя и поэтому необходимо обеспечить влагозащиту его пористой стенки для сохранения радиотехнических характеристик, достигаемых обтекателем из пористой кварцевой керамики в нормальных условиях, т.е. без воздействия влаги.
Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности антенного обтекателя с оболочкой из кварцевой керамики путем увеличения его несущей способности при обеспечении заданных радиотехнических параметров.
Указанный технический результат достигается тем, что:
1. Головной антенный обтекатель ракеты, включающий радиопрозрачную оболочку из кварцевой керамики, соединенную слоем герметика со шпангоутом из инвара, отличается тем, что оболочка состоит из радиопрозрачного внутреннего силового элемента из пористой кварцевой керамики с введенным в поры полимером и внешнего теплозащитного элемента, причем толщина внутреннего силового элемента составляет 0,05-0,1 от общей толщины стенки оболочки или равномерно увеличивается от носка к основанию до величины, соответствующей 0,1-0,9 от общей толщины стенки, а толщина внешнего теплозащитного элемента меняется в обратной зависимости с сохранением общей электрической толщины стенки оболочки, при этом на наружную поверхность теплозащитного элемента нанесено влагозащитное покрытие;
2. Головной антенный обтекатель ракеты по п.1, отличающийся тем, что внутренний силовой элемент выполнен дискретным в зоне соединения со шпангоутом.
В заявляемом изобретении:
- внутренний силовой элемент из пористой кварцевой керамики с введенным в поры полимером обладает большей конструкционной прочностью по сравнению с внешним теплозащитным элементом из пористой кварцевой керамики, например, в результате снижения концентраций напряжений в области пор. Этот эффект усиливается при увеличении толщины силового элемента, но величина ее ограничивается температурой деструкции полимера в порах керамики, так как деструкция полимера отрицательно влияет на радиотехнические характеристики (РТХ) обтекателя и поэтому толщина внутреннего силового элемента выбирается на основе анализа результатов статистических исследований конструкций различных обтекателей из соотношения его толщины к общей толщине стенки обтекателя от 0,05-0,1 в носке до 0,1-0,9 в основании обтекателя;
- влагозащита внутренней поверхности обтекателя обеспечивается беспористой пленкой полимера на внутренней поверхности силового элемента;
- теплозащитный элемент стенки обтекателя из пористой кварцевой керамики эффективно обеспечивает защиту от деструкции теплостойкого полимера в порах внутреннего силового элемента и материал теплозащитного элемента имеет диэлектрические характеристики, соизмеримые в широком диапазоне температур с диэлектрическими характеристиками материала внутреннего силового элемента. Диэлектрическая проницаемость для обоих материалов элементов стенки по результатам экспериментальных исследований составляет 3, 38 - 3, 46, что позволяет получить радиотехнические характеристики предлагаемого обтекателя такими же, как и у обтекателя с радиопрозрачной оболочкой из пористой кварцевой керамики;
- влагозащита теплозащитного элемента обеспечивается влагозащитным покрытием (ВЗП). В зависимости от режима эксплуатации, характеризующегося величиной температуры на наружной поверхности (Тн) обтекателя и длительностью теплового аэродинамического воздействия, ВВП может быть различным. В случае жесткого режима эксплуатации, когда Тн в начале полета ракеты в наименее нагретой зоне основания обтекателя более 1000oС в течение 5-10 секунд, материал ВЗП выбирается из условия полного его сгорания без остатков, ухудшающих РТХ обтекателя. В случае мягкого режима эксплуатации обтекателя (Тн=300...600oС на всем протяжении полета) материал ВЗП выбирается из группы кремнийорганических полимеров или из неорганических глазурей с диэлектрическими характеристиками и геометрическими параметрами, учитываемыми в радиотехнических расчетах разрабатываемого обтекателя.
В некоторых случаях эксплуатационного теплового воздействия, конструктивного исполнения шпангоута и выбранного полимера для формирования силового элемента оболочки проявляется некоторое снижение теплопрочностной связи герметика с силовым элементом оболочки обтекателя. В этих случаях целесообразно выполнение силового элемента в зоне соединения со шпангоутом дискретным, прерывающимся преимущественно в средней зоне соединения, составляющей большую часть длины клеевого шва.
На фиг. 1 представлено продольное сечение конструктивной схемы предлагаемого головного антенного обтекателя ракеты.
Радиопрозрачная оболочка обтекателя состоит из внутреннего силового элемента 1, внешнего теплозащитного элемента 2, влагозащитного покрытия 3 и соединена с инваровым шпангоутом 4 слоем герметика 5.
На фиг. 2 представлен антенный обтекатель, в котором силовой элемент 1 выполнен дискретным.
Обтекатели предлагаемой конструкции реализованы в различных вариантах исполнения.
Для охвата всех видов апробированных и внедренных в производство вариантов предлагаемой конструкции можно рассмотреть следующие:
- Изготовлен обтекатель из кварцевой керамики с толщиной стенки 10 мм, предназначенный для мягкого режима эксплуатации. Внутренний силовой элемент, выполняющий в основном роль ВЗП внутренней поверхности, имеет толщину 0,5-1,0 мм, выполнен с помощью пропитки внутренней поверхности ободочки из пористой кварцевой керамики на заданную глубину раствором блок-полимера на основе фенолформальдегидного и титанкремнийорганического олигомера ТМФТ горячего отверждения, при полимеризации образующим на пропитываемой поверхности глянцевую водонепроницаемую пленку, при этом на наружную поверхность оболочки обтекателя нанесено методом напыления ВЗП горячего отверждения, представляющее собой кремнийорганическую эмаль КО 5189.
- Разработан обтекатель по предлагаемому изобретению для жесткого режима эксплуатации. Обтекатель представляет собой оболочку из пористой кварцевой керамики с толщиной стенки 10 мм, которая пропитывается с внутренней стороны раствором кремнийорганической смолы МФСС-8 спироциклического строения на глубину 0,5-1,0 мм в носовой части и с равномерным увеличением глубины пропитки к основанию до 5-6 мм с местным прерыванием пропитки в средней 80%-ной зоне соединения временной гидроизоляцией оболочки, подвергается температурной полимеризации, на наружную поверхность методом напыления наносится ВЗП горячего отверждения, состоящее из слоев эпоксидной грунтовки и фторопластовой эмали ФП 566.
Сравнительный статистический анализ результатов экспериментальных исследований радиотехнических и прочностных характеристик обтекателей из пористой кварцевой керамики с монолитной полуволновой стенкой в сравнении с характеристиками обтекателей со слоистой стенкой показал, что наличие полимера в порах внутреннего силового слоя не влияет на РТХ, но существенно увеличивает несущую способность обтекателей за счет увеличения прочности и стабильности прочностных характеристик внутреннего силового элемента.
Результаты теплопрочностных испытаний и оценка влияния тепловых воздействий и повышенной влажности на РТХ опытных партий обтекателей заявляемой конструкции следующие:
- вероятность безотказной работы обтекателей, выполненных согласно прототипу, при наземной реализации заданных теплосиловых и климатических воздействий соответствует 0,5-0,9 и увеличивается до 0,99-0,999 у обтекателей, выполненных согласно предлагаемого изобретения, в зависимости от толщины силового элемента, т.е. надежность существенно увеличивается;
- при превышении границы допустимой толщины силового элемента, за которой происходит деструкция полимера в порах кварцевой керамики при тепловом эксплуатационном воздействии, ухудшаются РТХ обтекателей;
- при отсутствии ВЗП на наружной поверхности обтекателя и проникновении влаги в поры также недопустимо ухудшаются радиотехнические характеристики обтекателей;
- в случаях проявления отрицательного влияния начала деструкции полимера в силовом элементе на теплопрочность герметика и при отсутствии этого влияния на РТХ временная гидроизоляция части зоны соединения в процессе формирования силового элемента дискретным обеспечивает исключение этого отрицательного эффекта без снижения несущей способности и надежности обтекателя.
Таким образом, результаты всесторонних экспериментальных исследований конструкции обтекателя по предлагаемому изобретению показали, что заданную надежность выполнения высоких требований по теплопрочности и радиотехническим параметрам в условиях эксплуатации обтекателей современных ракет различных классов обеспечивает лишь предлагаемая конструкция.
Источники информации
1. Патент США 4520364, МПК 6 Н 01 Q 1/42, 1/28, 1985 г.
2. Патент РФ 2090956, МПК 6 Н 01 Q 1/42, 1994 г. - прототип.

Claims (2)

1. Головной антенный обтекатель ракеты, включающий радиопрозрачную оболочку из кварцевой керамики, соединенную слоем герметика со шпангоутом из инвара, отличающийся тем, что радиопрозрачная оболочка состоит из радиопрозрачного внутреннего силового элемента из пористой кварцевой керамики с введенным в поры полимером и внешнего теплозащитного элемента из пористой кварцевой керамики, причем толщина радиопрозрачного внутреннего силового элемента составляет 0,05-0,1 от общей толщины стенки радиопрозрачной оболочки или равномерно увеличивается от носка к основанию до величины, соответствующей 0,1-0,9 от общей толщины стенки, а толщина внешнего теплозащитного элемента меняется в обратной зависимости с сохранением общей электрической толщины стенки радиопрозрачной оболочки, при этом на наружную поверхность внешнего теплозащитного элемента нанесено влагозащитное покрытие.
2. Головной антенный обтекатель ракеты по п.1, отличающийся тем, что радиопрозрачный внутренний силовой элемент выполнен дискретным в зоне соединения со шпангоутом.
RU2002109247A 2002-04-09 2002-04-09 Головной антенный обтекатель ракеты RU2209494C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002109247A RU2209494C1 (ru) 2002-04-09 2002-04-09 Головной антенный обтекатель ракеты

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002109247A RU2209494C1 (ru) 2002-04-09 2002-04-09 Головной антенный обтекатель ракеты

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2209494C1 true RU2209494C1 (ru) 2003-07-27

Family

ID=29211794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002109247A RU2209494C1 (ru) 2002-04-09 2002-04-09 Головной антенный обтекатель ракеты

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2209494C1 (ru)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451372C1 (ru) * 2011-04-11 2012-05-20 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") Антенный обтекатель
RU2474013C1 (ru) * 2011-06-29 2013-01-27 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") Антенный обтекатель
RU2474932C1 (ru) * 2011-09-12 2013-02-10 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Антенный обтекатель
RU2536361C1 (ru) * 2013-07-12 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Антенный обтекатель
RU2570446C1 (ru) * 2014-09-18 2015-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Полимерная радиопрозрачная композиция
RU2631917C1 (ru) * 2016-08-08 2017-09-28 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Головной антенный обтекатель
RU2639548C1 (ru) * 2016-10-31 2017-12-21 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Способ получения антенных обтекателей ракет из кварцевой керамики
RU2665778C1 (ru) * 2017-09-25 2018-09-04 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Способ получения композиционного материала
RU183918U1 (ru) * 2018-01-19 2018-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Зенитная управляемая ракета
CN108767422A (zh) * 2018-04-11 2018-11-06 深圳市可信华成通信科技有限公司 一种陶瓷天线制作方法和陶瓷天线及陶瓷后盖
RU2730901C1 (ru) * 2019-10-07 2020-08-26 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» Антенный обтекатель
RU2748531C1 (ru) * 2019-12-20 2021-05-26 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» Антенный обтекатель

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451372C1 (ru) * 2011-04-11 2012-05-20 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") Антенный обтекатель
RU2474013C1 (ru) * 2011-06-29 2013-01-27 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") Антенный обтекатель
RU2474932C1 (ru) * 2011-09-12 2013-02-10 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Антенный обтекатель
RU2536361C1 (ru) * 2013-07-12 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Антенный обтекатель
RU2570446C1 (ru) * 2014-09-18 2015-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Полимерная радиопрозрачная композиция
RU2631917C1 (ru) * 2016-08-08 2017-09-28 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Головной антенный обтекатель
RU2639548C1 (ru) * 2016-10-31 2017-12-21 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Способ получения антенных обтекателей ракет из кварцевой керамики
RU2665778C1 (ru) * 2017-09-25 2018-09-04 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Способ получения композиционного материала
RU183918U1 (ru) * 2018-01-19 2018-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Зенитная управляемая ракета
CN108767422A (zh) * 2018-04-11 2018-11-06 深圳市可信华成通信科技有限公司 一种陶瓷天线制作方法和陶瓷天线及陶瓷后盖
RU2730901C1 (ru) * 2019-10-07 2020-08-26 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» Антенный обтекатель
RU2748531C1 (ru) * 2019-12-20 2021-05-26 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» Антенный обтекатель

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2209494C1 (ru) Головной антенный обтекатель ракеты
US5738750A (en) Method of making a broadband composite structure fabricated from an inorganic polymer matrix reinforced with ceramic woven cloth
US4151800A (en) Thermal insulation protection means
US5672389A (en) Low-density resin impregnated ceramic article and method for making the same
CN107253853B (zh) 表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法
US6400253B1 (en) Electronic component and method of manufacture therefor
US3179531A (en) Method of coating a laminated plastic structure
MXPA03006171A (es) Compuestos de carbon con una base de resina de silicon para inhibir la oxidacion.
JP2002265212A (ja) 膨張黒鉛製含浸体
JPH0993022A (ja) 熱遮蔽付きレードームを備えた装置
EP0747661A2 (en) Hybrid composite articles and missile components, and their fabrication
US6607851B2 (en) Multi-layer ceramic fiber insulation tile
US20090044896A1 (en) High temperature ceramic-based thermal protection material
CN106565262A (zh) 一种低密度难熔抗氧化碳陶复合材料的制备方法
RU2017140090A (ru) Комбинированная изолирующая неоксидная система тепловой защиты повышенной жесткости и способ изготовления неоксидного керамического композита для ее создания
US6955853B1 (en) Secondary polymer layered impregnated tile
CN113788684A (zh) 一种梯度密度碳-陶瓷复合材料及其制备方法
RU2256262C1 (ru) Антенный обтекатель ракеты
US4706912A (en) Structural external insulation for hypersonic missiles
JP2019039693A (ja) ガスセンサ素子及びガスセンサ
RU2267837C1 (ru) Антенный обтекатель ракеты
US4029836A (en) Resilient heat resistant laminated composite
RU2748531C1 (ru) Антенный обтекатель
RU2310668C2 (ru) Связующий состав для пропитки армирующего материала при бронировании зарядов твердого ракетного топлива методом обмотки
RU2474013C1 (ru) Антенный обтекатель

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120926

PD4A Correction of name of patent owner