RU2436204C1 - Antenna dome - Google Patents

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: antenna dome has a ceramic cladding and a docking ring joined to the ceramic cladding by a layer of sealant. There is a polymer coating on the outer surface of the ceramic cladding made from methyl phenyl spirosiloxane with addition of 35-85 wt % chromium oxide, and the coating has thickness of 50-200 mcm. ^ EFFECT: high emissivity of the ceramic cladding of the antenna dome. ^ 2 tbl

Description

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

Известен обтекатель (Патент на изобретение РФ №2132586, 1998 г.), содержащий трехслойную оболочку с наружными и внутренними слоями из композиционных материалов и промежуточным слоем из полимерного материала и энергопоглощающий слой, выполненный в виде конических слоев из перекрещивающихся спиралей сухих арамидных жгутов или нитей и слоев сухой синтетической ткани из арамидных нитей и размещенный между наружными слоями из композиционных материалов и промежуточным слоем из полимерного материала. Такое выполнение обтекателя позволяет повысить его стойкость к воздействию внешних ударных нагрузок с уровнями энергий высокой интенсивности.Known fairing (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2132586, 1998), containing a three-layer shell with outer and inner layers of composite materials and an intermediate layer of polymeric material and an energy-absorbing layer made in the form of conical layers of intersecting spirals of dry aramid tows or threads and layers of dry synthetic fabric from aramid yarns and placed between the outer layers of composite materials and the intermediate layer of polymeric material. This embodiment of the fairing allows you to increase its resistance to external shock loads with high energy levels.

К недостаткам известной конструкции относится то, что использование таких обтекателей ограничено использованием их в ракетах, имеющих скорости полета, не превышающие двух «Махов» (М), из-за недостаточной термостойкости (огнеупорности) материала, из которого выполнен обтекатель. Кроме того, обтекатели такого типа характеризуются большим изменением диэлектрических характеристик материала при эксплуатации, неоднородности материала в оболочке и плохим воспроизводством свойств от оболочки к оболочке.The disadvantages of the known design include the fact that the use of such fairings is limited to their use in missiles having flight speeds not exceeding two Machs (M), due to the insufficient heat resistance (fire resistance) of the material from which the fairing is made. In addition, fairings of this type are characterized by a large change in the dielectric characteristics of the material during operation, inhomogeneity of the material in the shell and poor reproduction of properties from shell to shell.

Наиболее близким техническим решением является антенный обтекатель (патент на изобретение РФ №2090956, 1994 г.), содержащий керамическую оболочку, стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика. Выполнение антенного обтекателя из керамических материалов позволяет повысить их работоспособность вплоть до скоростей ракет, равных 7 М. Кроме того, керамические материалы, используемые для производства антенных обтекателей (такие, как кварцевая керамика, ситаллы и т.д.), характеризуются постоянством диэлектрических характеристик, однородностью материала и хорошим воспроизводством свойств от оболочки к оболочке.The closest technical solution is the antenna cowl (patent for the invention of the Russian Federation No. 2090956, 1994), containing a ceramic shell, a docking frame connected to the ceramic shell through a layer of sealant. The implementation of the antenna fairing made of ceramic materials can improve their performance up to rocket speeds of 7 M. In addition, ceramic materials used for the manufacture of antenna fairings (such as quartz ceramics, ceramic, etc.) are characterized by the constancy of dielectric characteristics, homogeneity of the material and good reproduction of properties from shell to shell.

К недостаткам известной конструкции относится низкий коэффициент черноты керамической оболочки, что приводит к существенному снижению излучательной способности материала и, как следствие, к уменьшению его устойчивости в условиях воздействия высокотемпературных газовых потоков, что является чрезвычайно важным для антенных обтекателей скоростных ракет различных классов.The disadvantages of the known design include the low black coefficient of the ceramic shell, which leads to a significant decrease in the emissivity of the material and, as a result, to a decrease in its stability under the influence of high-temperature gas flows, which is extremely important for antenna fairings of high-speed rockets of various classes.

Задачей настоящего изобретения является повышение коэффициента черноты керамической оболочки антенного обтекателя.An object of the present invention is to increase the black coefficient of a ceramic shell of an antenna cowl.

Поставленная задача достигается тем, что предложен антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика, отличающийся тем, что на наружной поверхности керамической оболочки имеется полимерное покрытие из метилфенилспиросилоксана с добавлением оксида хрома от 35 до 85 вес.%, а толщина покрытия составляет от 50 до 200 мкм.This object is achieved by the fact that the proposed antenna cowl containing a ceramic shell, a docking frame connected to the ceramic shell through a sealant layer, characterized in that on the outer surface of the ceramic shell there is a polymer coating of methylphenylspirosiloxane with the addition of chromium oxide from 35 to 85 wt.% and the coating thickness is from 50 to 200 microns.

Авторы установили, что выполнение на наружной поверхности керамической оболочки полимерного покрытия из метилфенилспиросилоксана (продукт МФСС-8) с добавлением оксида хрома (Cr₂O₃) приводит к существенному многократному увеличению коэффициента черноты наружной поверхности антенного обтекателя. При этом установлено, что содержание Cr₂O₃ в полимере должно находиться в пределах от 35 до 85 вес.%, а толщина покрытия - от 50 до 200 мкм. Снижение содержания ниже минимального значения не обеспечивает равномерного распределения Cr₂O₃ по поверхности изделия, а превышение указанного интервала затрудняет сам процесс нанесения. Толщина покрытия меньше 50 мкм также не обеспечивает равномерного распределения Cr₂O₃ по поверхности изделия, а превышение толщины выше 200 мкм может привести к нарушению целостности покрытия.The authors found that the execution on the outer surface of the ceramic shell of a polymer coating of methylphenylspirosiloxane (product MFSS-8) with the addition of chromium oxide (Cr ₂ O ₃ ) leads to a significant multiple increase in the black factor of the outer surface of the antenna fairing. It was found that the content of Cr ₂ O ₃ in the polymer should be in the range from 35 to 85 wt.%, And the thickness of the coating from 50 to 200 microns. The decrease in the content below the minimum value does not provide a uniform distribution of Cr ₂ O ₃ on the surface of the product, and exceeding the specified interval complicates the application process. The coating thickness of less than 50 μm also does not provide a uniform distribution of Cr ₂ O ₃ on the surface of the product, and excess thickness above 200 μm can lead to a violation of the integrity of the coating.

Установлено, что нанесенное покрытие не оказывает негативного влияния на основные физико-технические характеристики керамической оболочки, как то диэлектрическая проницаемость (ε), тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ), предел прочности при статическом изгибе (σ_изг), водопоглощение (W).It is found that the deposited coating does not adversely affect the basic physical and technical characteristics of the ceramic shell, both the dielectric constant (ε), dielectric loss tangent (tgδ), tensile strength, static bending (σ _mfd), water absorption (W).

Экспериментально установлено, что покрытие, состоящее из смеси Cr₂O₃ и продукта МФСС-8, имеет хорошую адгезионную способность с материалом керамической оболочки вплоть до температур эксплуатации 1250°С. Выдерживает более 50 циклов термоциклирования по режиму: нагрев до 300°С с выдержкой 1 час и резкое охлаждение до 20°С.It was experimentally established that a coating consisting of a mixture of Cr ₂ O ₃ and the product MFSS-8 has good adhesion with the material of the ceramic shell up to operating temperatures of 1250 ° C. It withstands more than 50 cycles of thermal cycling according to the regime: heating to 300 ° C with a holding time of 1 hour and rapid cooling to 20 ° C.

Реализация предложенного технического решения представлена на примере.The implementation of the proposed technical solution is presented by example.

Из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава (материал ОТМ-357), использующейся для производства керамических оболочек антенных обтекателей, изготовили образцы: диски диаметром 50 мм и толщиной 5 мм, для определения диэлектрических характеристик; балочки 7×7×60 мм, для определения прочности при статическом изгибе. На исходных образцах определили основные физико-технические свойства. Данные представлены в таблице 1.Samples were made from glass-ceramic of lithium aluminum silicate composition (material OTM-357) used for the production of ceramic shells of antenna fairings: disks with a diameter of 50 mm and a thickness of 5 mm to determine dielectric characteristics; beams 7 × 7 × 60 mm, for determining the strength under static bending. The basic physical and technical properties were determined on the initial samples. The data are presented in table 1.

На полученные образцы нанесли покрытие, состоящее из смеси Cr₂O₃ и продукта МФСС-8, с различным содержанием компонентов. После проведения режима полимеризации на полученных образцах определили те же свойства. Полученные данные представлены в таблице 1.The obtained samples were coated with a mixture of Cr ₂ O ₃ and the product MFSS-8, with different content of components. After carrying out the polymerization regime on the obtained samples, the same properties were determined. The data obtained are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Содержание Cr₂O₃ в продукте МФСС-8, вес.%The content of Cr ₂ O ₃ in the product MFSS-8, wt.% СвойстваProperties Коэф-т чернотыBlack factor tgδ×10⁴ tgδ × 10 ⁴ εε W, %W% σ_изг, МПаσ _mfd, MPa Без покрытияWithout cover 0,1650.165 109109 7,217.21 0,0250,025 130130 3535 0,8450.845 112112 6,996.99 0,0050.005 139139 50fifty 0,8470.847 115115 6,946.94 0,0020.002 145145 8585 0,8550.855 112112 7,127.12 0,0040.004 157157

Другую партию образцов, покрытых смесью Cr₂O₃ и продукта МФСС-8, подвергли воздействию температур в интервале 500-1250°С с выдержкой при максимальной температуре 60 сек и последующем инерционном охлаждении в печи. В таблице 2 приведены полученные на образцах после термообработки свойства.Another batch of samples coated with a mixture of Cr ₂ O ₃ and the product MFSS-8 was subjected to temperatures in the range 500–1250 ° C with holding at a maximum temperature of 60 sec and subsequent inertial cooling in an oven. Table 2 shows the properties obtained on the samples after heat treatment.

Таблица 2table 2 Температура, °СTemperature ° C СвойстваProperties исходныеsource с покрытиемcoated tgδ×10⁴ tgδ × 10 ⁴ εε tgδ×10⁴ tgδ × 10 ⁴ εε W, %W% 500500 105105 7.057.05 105105 7.027.02 0.0050.005 600600 105105 7.067.06 121121 7.087.08 0.0010.001 700700 102102 7.147.14 109109 7.087.08 0.0000.000 800800 102102 7.157.15 111111 7.127.12 0.0030.003 900900 104104 7.097.09 112112 7.137.13 0.0000.000 10001000 105105 7.127.12 108108 7.147.14 0.0000.000 11001100 108108 7.127.12 114114 7.117.11 0.0020.002 12501250 103103 7.137.13 111111 7.077.07 0.0020.002

Все образцы, даже обработанные при температуре 1250°С, сохранили целостность покрытия. На качество покрытия не повлияло и термоциклирование (более 50 циклов) по режиму: нагрев до 300°С с выдержкой 1 час и резкое охлаждение до 20°С.All samples, even processed at a temperature of 1250 ° C, preserved the integrity of the coating. Thermal cycling (more than 50 cycles) was not affected by the quality of the coating according to the regime: heating to 300 ° C with an exposure of 1 hour and sudden cooling to 20 ° C.

Таким образом, как следует из представленных в таблицах 1 и 2 данных, нанесение на керамическую оболочку антенного обтекателя покрытия, состоящего из смеси Cr₂O₃ и полимера метилфенилспиросилоксана, приводит к более чем четырехкратному увеличению коэффициента черноты наружной поверхности обтекателя. При этом основные физико-технические свойства материала керамической оболочки остаются на высоком уровне.Thus, as follows from the data presented in tables 1 and 2, the deposition of a coating on the ceramic shell of an antenna cowl, consisting of a mixture of Cr ₂ O ₃ and a polymer of methylphenylspirosiloxane, leads to a more than fourfold increase in the black factor of the outer surface of the cowl. At the same time, the basic physical and technical properties of the material of the ceramic shell remain at a high level.

Изобретение просто в изготовлении и эксплуатации и позволяет существенно повысить коэффициент черноты керамической оболочки антенного обтекателя.The invention is simple to manufacture and operate and can significantly increase the black factor of the ceramic shell of the antenna cowl.

Источники информацииInformation sources

1. Патент на изобретение РФ №2132586, МПК 6 H01Q 1/42, 1998.1. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2132586, IPC 6 H01Q 1/42, 1998.

2. Патент на изобретение РФ №2090956, МПК 6 Н01Q 1/42, 1994 г.2. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2090956, IPC 6 H01Q 1/42, 1994

Claims (1)

Антенный обтекатель, содержащий керамическую оболочку, стыковочный шпангоут, соединенный с керамической оболочкой посредством слоя герметика, отличающийся тем, что на наружной поверхности керамической оболочки имеется полимерное покрытие из метилфенилспиросилоксана с добавлением оксида хрома от 35 до 85 вес.%, а толщина покрытия составляет от 50 до 200 мкм. Antenna fairing containing a ceramic shell, a docking frame connected to the ceramic shell by means of a sealant layer, characterized in that on the outer surface of the ceramic shell there is a polymer coating of methylphenylpyrosiloxane with the addition of chromium oxide from 35 to 85 wt.%, And the coating thickness is from 50 up to 200 microns.