SE515526C3 - Anordning för skydd av en antenn - Google Patents

Description

30 .515 526 ß I I I I i 2(9) Genom US 5,542,624 är ett, för ett flygplan eller delar av ett flygplan, blixtnedslagsskydd känt, vilket har fäststag i metall (aluminium) nära men på ett avstånd från flyplansväggens inneryta.

Fäststagen är försedda med kulleder, från vilka utskott står ut från flygplanets ytteryta och inom det statiska urladdningrnaterialet. Stagen är kopplade till en samlingsskena, vilken sträcker sig i flygplanets längd och vilken i sin tur är kopplad till urladdare för blixtnedslag, även dessa bildade av metallstag placerade på och med avstånd från flygplanets vägg och med utskott, vilka sträcker sig genom flygplansväggen. Tillämpningen av skyddssystemet mot blixtnedslag vid radomer, antenner, pitorör, kolfiberförstärkta plastkonstruktioner är diskuterade, i de två första fallen finns metallstag inrättade att sträcka sig in i nollfältet hos en anordning inuti radonien eller antennen. Monteringen av de konduktiva stagen på ett avstånd från flygplanets vägg innebär att de på ett säkert sätt kan ta emot elektromotoriska kraftstötar orsakad av blixtnedslag utan att skada flygplanets väggstomme.

US 5,353,038 visar en ytkonforrnerad riktantenn integrerad med ett flygplans ytskikt genom att avlägsna ett rektangulärt, krökt stycke av metalliserad yttre ytskikt av komposit. Den kvarvarande inre metalliserade delen, isolerad från den yttre metalliserade sektionen bildar ett riktantennselenient. Den inre metalliserade delen är kopplad till en ADF-radiomottagare för att fungera som en riktantenn tillsammans med en slingantenn. Mellanrummet mellan den metalliserade inre delen av den yttre metalliserade sektionen medger, att energi från blixten laddas ur däremellan. Modifieringen medför ej någon viktökning eller någon luftinotståndsökning samt minskar ej kompositflygplanets blixtskydd.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett av ändarnålen med den föreliggande uppfinningen är, att tillhandahålla en enkel och ändå effektiv blixtskyddsanordning, vilken skyddar en antenn, företrädesvis en flygburen radarantenn, både invändigt och utvändigt.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en skyddsanordning, vilken vid sidan av ett mekaniskt antennskydd också ger ett effektivt skydd för elektroniska och elektriska delar kopplade till antennen. lO 15 20 25 30 515526 - _ - . .. m. H 3(9) På grund av dessa orsaker innefattar den inledningsvis nämnda antennen ett hus, bestående av åtminstone en första sida, en andra sida, en tredje sida och en fjärde sida, åtminstone en av den tredje eller den fjärde sidan släpper åtminstone igenom elektromagnetiska vågor.

Skyddsanordningen är en inre skyddsanordning, vilken innefattar den första sidan elektriskt kopplad till den andra sidan genom åtminstone ett antennelement. Den första och den andra sidan består av konduktivt material. Den andra sidan år vidare sammankopplad med flygplanets kropp.

Anordningen innefattare vidare ett yttre skydd bestående av konduktiva ledare anordnade åtminstone på den tredje eller den fjärde sidan. I en utföringsform är den andra sidan en del av nämnda kropp.

För att hindra överslag består antennen åtminstone av en antennplatta. Vidare är den första och den andra sidan elektriskt sammankopplade med ett lågt motstånd genom antennelementet längs hela antennlängden.

Företrädesvis är den första och den andra sidan täckta av eller tillverkade av ett konduktivt material.

Dessutom är som en del av det yttre skyddet är de konduktiva ledarna anordnade att leda urladdningen i luften till åtminstone en av den första eller andra sidan.

Vidare kan antennen innefatta en femte och en sjätte konduktiv sida Enligt en uppfmningsenlig metod att internt skydda antennanordningen mot urladdningar i luften är antennen sammankopplad med flygplanets kropp, antennen innefattar ett hus, vilket består av åtminstone en första sida, en andra sida, en tredje sida och en fjärde sida. Åtminstone en av den tredje eller den fjärde sidan släpper åtminstone genom elektromagnetiska vågor, den första och den andra sidan består av konduktivt material. Metoden innefattar stegen att elektriskt sammankoppla den första sidan med den andra sidan genom åtminstone ett antennelement och koppla den andra sidan med flygplanets kropp. Metoden innerfattar vidare l5 20 25 30 5.15 526 . . . ~ .. u. n 4(9) steget att anordna den tredje och den fjärde sidan med konduktiva ledare, vilka ledare leder en urladdningsström mot den första eller den andra sidan.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Nedan kommer uppfinningen att ytterligare beskrivas på ett icke begränsande sätt med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka; Fig. 1 är en schematisk skiss av en flygburen radarantenn försedd med ett blixtskydd enligt den föreliggande uppfinningen med vissa yttre delar borttagna, Fig. 2 visar en snittad vy längs linje II-II i frg. l, och Fig. 3 är ett blockschema som visar uppfrnningens princip.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM Nedan visas ett exempel innefattande ett radarsystem, ERIEYE, en produkt från sökanden, vilket visas tillsammans med en beskrivning av uppfinningens aspekter. ERIEYE är ett högpresterande och med stor räckvidd Airbome Early Warning & Control (AEW&C) -system baserat på en AESA Dopplerradar. Emellertid är andra typer av mobila eller stationära antenner, radarantenner eller elektriska utrustningar tillverkade av konduktiva material och exponerade för urladdningar i luften inkluderade i uppfinningens omfång.

Fig. l och 2 visar en radar (ERIEYE) anordnad på en flygplanskropp ll (delvis visad).

Radarantennen 10 innefattar ett hus 12 stött av främre och bakre stöttor 13. Huset innefattar en övre del eller hölje 14, undre del eller botten 15, sidoväggar eller höger och vänster radorner l6a resp l6b, nos 17 och bakdel 18. I nosen finns en första öppning 19, som är samankopplad med en andra öppning 20 via en inre luftkanal 21. Radomerna l6a, l6b täcks av tvärgående och glest anordnande konduktiva trådar 23. De konduktiva trådarna 23 är företrädesvis koppartrådar och anordnade på utsidan av radomema och kan (men ej nödvändigtvis) stå i kontakt med hölj et 14 eller botten 15. Brytplattor 22 eller fyllmedel är anordnade mellan antennens inre delar för att ge antennen bättre skjuvningsmotstånd och stabilitet. 10 15 20 25 30 515.526 s(9) I fig. 1 är vissa delar av radomen borttagna, vilket exponerar ett antal longitudinellt anordnade vänster- och högerantennelement eller antennplattor 24. Enligt snittvyn i fig. 2 fimis det inuti antennen en inre stödjande H-konstruktion 25, vilken bl.a. uppbär elektriska ledare 26, stödjer anteiniplattorna 24 samt andra för uppfinningen ej relevanta delar. H-konstruktionen är till exempel tillverkad av kolfiber.

Antenplattorna 24 matas via matarkopplingar 27 kopplade till mikrovågskällor/mottagare (ej visade). Varje antennplatta är upphängd på och stödd av H-ramen 25 vid dess övre och undre del medelst fästen 28 resp. 29. Hölj et, botten och sidorna är sammankopplade medelst hållare 32.

Trådarna 30 förbinder galvaniskt hölj et 14 med antennplattorna 24 vid vardera sida. Hölj et är täckt av eller tillverkat av ett konduktivt material, företrädesvis sträckmetall. Antennplattorna 24 är också galvaniskt förbundna med husets botten 15 via trådar 31, visade med streckade linjer. Botten är också täckt av eller tillverkad av ett konduktivt material företrädesvis sträckmetall. Sålunda är höljet 14 kopplad, med låg resistans med botten via antennplattorna 24.

Botten är galvaniskt kopplad till stöttorna 13. Även nosen 17 och bakdelen 18 kan vara täckta eller tillverkade av ett konduktivt material, t.ex. sträckrnetall.

För att underlätta förståelsen av uppfinningen beskrivs antennen medelst ett blockschema i fig. 3. 1 blockschemat representeras höljet 14 av C, antennplattan 24 av AP, botten 15 av B, de konduktiva trådarna 23 av W, nosen 17 av N och bakdelen 18 av T. R, avser resistensen mellan hölj et och antennplattan samt även mellan antennplattan och botten; R, avser resistansen mellan hölj et och de konduktiva trådama resp. mellan botten och de konduktiva trådarna, varvid R, >> RI.

Sålunda är blixtskyddet enligt uppfinningen utfört i två delar: ett yttre skydd och ett inre skydd.

Det yttre skyddet innefattar radomen, vilken är försedd med glest anordnade konduktiva trådar 10 l5 25 5.15 526 6(9) W, vars funktion är att leda blixtens ström till hölj et och/eller botten. Trådarna är väsentligen tunna, så att de ej påverkar radams funktion.

Det andra skyddet innefattar hölj et C och botten B och företrädesvis också nosen N samt bakdelen T, vilka är täckta av eller tillverkade av konduktivt material. Både nosen och bakdelen kan vara kopplade till höljet och/eller botten. Botten är j ordad d v s kopplad till flygplanets kropp via ett förband (ej visad) eller stöttor 13. För att undvika höga spänningar, vilka kan ge överslag, haveri och skador äventyrlig för flygsäkerheten, kopplas hölj et och botten elektriskt samman med lågt motstånd R, längs radarantennens hela längd. Denna lågmotståndskoppling kan ej uppnås genom radomerna eftersom de konduktiva trådarna W inte står i kontakt med hölj et eller botten (mycket hög Rz). Därför uppnås lågmotståndskopplingen genom kontakt via antennplattoma, vilka utgör del av blixtledaren.

När en blixt träffar antennen, troligtvis vid ett av höljen C, nosen N, bakdelen T och/eller sidoradomerna leder de konduktiva trådarna den genererade strömmen till hölj et C och/eller botten B. Strömmen som letts till botten B leds vidare till flygplanets kropp (jord). Strömmen som letts till hölj et C leds via kablar 30, antennplattan AP, kablar 31 och botten B till flygplanets kropp (jord). Härav följer att om det inte fanns någon lågmotståndskoppling mellan höljet och botten skulle den ström som leds från hölj et till botten kunna orsaka överslag.

Det är naturligtvis möjligt att låta andra ledande delar (tex. bakom antennplattorna) att leda strömmen från blixtnedslaget. Emellertid måste denna typ av koppling garantera en koppling med låg impedans, så att det inte genereras några överslag mellan elementet och antennplattorna eller andra delar.

Det är klart möjligt att eliminera höljet eller botten genom att använda flygplanets kropp såsom en av dessa delar. Vidare hänvisar termerna ”hölj e” och ”botten” till sidor hos konstruktionen och kan utgöra sidsektioner i t.ex. ett kubformat antennarrangemang.

Uppfinningen begränsas ej av de visade utföringsformerria utan kan varieras på ett antal olika sätt utan att avvika från de bifogade patentkravens omfång och anordningen och metoden kan utföras på olika sätt beroende av applikation, funktion, behov och krav osv.

Claims (10)

10 15 20 25 30 515 526 u. I. 7 PATENTKRAV

1. Skyddsanordning mot atmosfärisk urladdning för en antenn (10) anordnad sammariltopplad med en flygplanskropp (1 l), vilken antenn innefattar ett hus, vilket innefattar åtminstone en första sida (14), en andra sida (15), en tredje sida (16a) och en fjärde sida (l6b), varvid åtminstone en av den tredje eller den fjärde sidan är åtminstone transparent för elektromagnetiska vågor, kännetecknad av, att skyddsanordningen innefattar en inre skyddsanordning innefattande den första sidan (14) elektriskt kopplad till den andra sidan (15) via åtminstone ett antennelement (24) och att den andra sidan är sammankopplad med flygplanskroppen (1 1).

2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att den vidare innefattar ett yttre skydd i form av konduktiva ledare (23) anordnade åtminstone på den tredje eller den fjärde sidan.

3. Anordning enligt patentkrav l eller 3, kännetecknad av, att antennelementet är en antennplatta.

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den första sidan (14) och den andra sidan (15) är elektriskt sammankopplade medelst ett lågt motstånd genom antennelementet längs antennens hela längd.

5. 5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den första och den andra sidan (14, 15) är åtminstone delvis täckt av eller tillverkad av ett konduktivt material. 10 15 20 25 515 526 ,=| f,

6. Anordning enligt patentkrav 2, kännetecknad av, att den konduktiva ledaren är inrättad att leda lufturladdningen till åtminstone en av den första eller den andra sidan.

7. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att antennen innefattar en femte (17) och en sjätte (18) konduktiv sida.

8. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den andra sidan utgör en del av kroppen.

9. Metod att internt skydda en antennanordning mot atrnosfariska urladdningar, vilken antenn är sammankopplad med en flygplanskropp (1 1) och innefattar ett hus som består åtminstone av en första sida (14), en andra sida (15), en tredje sida (l6a) och en fjärde sida (16b), åtminstone en av den tredje eller den fjärde sidan är åtminstone transparent för elektromagnetiska vågor, den första och den andra sidan består av ett konduktivt material, kännetecknad av, att elektriskt sammankoppla den första sidan (14) med den andra sidan (15) via åtminstone ett antennelement (24) och att sammankoppla den andra sidan med flygplanskroppen (1 1).

10. Metod enligt patentkrav 9, kännetecknad av, att anordna den tredje och den fjärde sidan förses med konduktiva ledare (23), vilka leder en urladdningsström till den första eller den andra sidan