Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Оптимальная толщина однослойного обтекателя кратна числу полуволн в диэлектрике при соотвезствующем угле прихода сигналов Рнс. Ь Структуры стенки обтсчазслн ч поперечном ссчемнм: а — аннослойння; б — ннухслойнан; в— трскслайнач; г — пнтнснойнан, а — множно слсйнан; е — ннэлектрнческая с металхмчс. слнмн нллычснннм».
305 Обтекатель с двухслойной стр уктурой. Наиболее широко распространенной для поперечного сечения стенки обтекателя является двухслойная структура, включазошая две сравнительно тонкие оболочки высокой плотности и внутренний наполнитель из материала меньшей плотности. Подобная конструкция.очалнаееся высоким соотношением прочности и массы. Оболочки пбуекаэвамгв.атой структурой изго~овляются обычно из стеклопластика, а напплмюмснейв'мвляетсн пеноматериал или материал с сотовой структурой. Зля высоких тем. иератур разработаны специальные неорганические материалы дла мбпнпчек и слоистые составы для наполнителя (2(.
Как правило, исходи пз электрических характеристик, слои структуры выполняют одинаковой толщины. Обтекатель с тргхслойной структурой. В трехслойной струнтуре оболочки имеют меньшую диэлектрическую постоянную, чем материал наполмнтеля. Обтекатель с такой структурой тяжелее, чем двухслойный, из-за сравни. тельно большей плотности материала наполнителя. Обтекатели с трехслойной струк~урий применяются ограниченно.
Обтекатель с пятислойной структурой имеет два внешних слоя, центральный и два промежуточных слоя наполнителя. Симметричная пятислойная структура включает фактически две двухслойных. Подобная структура используется в случаях, когда обычная двухслойная структура не обеспечивает достаточной механической прочности или не обладает подходящими электрическими характерстнками, что подробнее рассматривается в $ 7.2. Многослойный обтекатель.
Чтобы удовлетворить требования высокой прочности, необходимых электрических карактеристик и сравнительно небольшой массы, используют многослойные обтекатели, включающие 7, 9, ! ! и более слоев. В некоторых из этих обтекателей (3 — 5( имеются тонкие слои стеклопластика и наполнитель из материала с низкой плотностью, обеспечивающий высокий коэффициент передачи в широком диапазоне частот. Гл. 7 Ангенньге обгекпгели Лизлгктрический обтекатель с металлическими включениями. Металлы используются в многослойных диэлектрических структурах для обеспечения ширакополостнастн илн для снижения толщины стенки, а также при нзготовленни обтекателей с настройкой на определенные длины волн [6, 9).
Тонкие сяон металла выполняют при этом функции элемензав с сосредоточенными параметрамн, включенных параллельно в линию передачи. Например, металлическая сетка из параллельных проводников обладает свойствами шунтнруюшей индуктивной проводимости. Обтекитель с силовой каркасной конструкцией. Каркас абтекателя имеет ряд конструктивных элементов, воспринимающих основные нагрузки, наз. действующие на обтекатель. Сплавая конструкция каркаса в обтекателе обшнвается обычна сравнительно тонкими панелями нз стеклопластика, которые передагот нагрузки тояько на силовые элементы, выполненные, например, в виде стержней. Обтекатель этого типа чаще имеет форму усеченной сферы н используется в наземных РЛС.
В первых обтекателях каркасной конструкции нагрузки воспринимались стержнями, изготовленными из диэлектрика. В настоящее время почти исключительно применяются металлические конструкции ввиду нх более высокой прочности. Более высокий модуль упругости позволяет применять стер>яки с меньшим поперечным сечением н, следовательно, обеспечивать лучшие электрические характеристики, Покрытия н пленки для обтекателей наносятся на обтекателн для защиты ат внешнего воздействия.
Например, на некоторые самолетные обтекателн наносят покрытие, защищающее от дождевой эрозии. В других самолетных обтекателях применяются антистатические покрытия, предотвращающие накопление статических зарядов Обтекателя наземных РЛС покрываются, как правило, белым материалом нли пленкой, тто уменьшает влняние ультрафиолетовых лучей, которые прн дянтельнам воздействия вызывают поверхностные деформации, особенно в обтекателях из пеноматеркалов.
В качестве покрытий илн защитных пленок дяя обтекателей наземных РЛС прнменякпся специальные краски, например эпоксидная эмаль, акрнлоаая краска. Материалы покрытий используются обычно с двуокисью титана в качестве наполнителя, который придаег нм белый цвет н создает хорошую отражательную способность по отноц~енню к ультрафиолетовым лучам.
7.2. Теоретический анелиэ электрических характеристик плоских панелей Общие положення. Электрические характеристини плоских панелей имеют существенное значение прн конструнрованнн обтекателей кан с плоской, так н с выпуклой поверхностью. Рассматриваются лишь немагнитные материалы. Прннимается, что плоская волна падает на днэлектрнческнй слой, явлнющнйся нзотропным, однородным, с бесконечной длнной и находящийся в свободном пространстве. Прн анализе характеристик плоских панелей целесообразно рассмотреть два вида линейной поляризации. Плоскость паденвя определяется направлением распространения н нормалью к панели (рнс. 2). Прн перненднкулярной поляризации вектор электрического поля расположен перпендикулярно плоскости падения.
Прн параллельной поляризации вектор электрического поля находятся в плоскости падения. Угол падения 0 представляет собой угол между направлением распространеннн волны я нормалью к поверхности панели. Характеристики плоской панели при произвольной ориентации век. тора электрического поля относительно плоскости падения, а также при эллиптической полярнзацнн можно определить, рассматрнаая отдельно перпендикулярную и параллельную составляющие поляризации [10).
В общем 306 7.2. Теоретпчегкпй анализ электрических характеристик плогкик панелей случае произвольная палярнзацня падающей волны видоизменяется прн прохождении обтекзтеля. Один нз важных параметров обтекагеля — вносимая фазозая задержка. азот параметр характеризует фазу излучаемого сигнала относительно фазы свгяала в той же точке для случая, когда панель обекзтеля отсутствует. Слишком значительные вносимые фазовые изменения по апертуре антенны, обусловленные обтекателем, приводят к уменьшению КНД, изменению шарипы ДН, отк.юпенню луча н увеличению уровня боковых лепестков.
В работах [!1 — 15! рассмотрены методы, позволяющие осуществить расчет коэффнцнентов передачи н отражения для и-слойкой структуры стенки обтекателя. Однослойнан структура. Оптнмал наи толщина днэлектрнческого слоя без ~игорь чЛ вЂ” (ух 2 (е — з!Пз О) й р" прн п=0, 1, 2..., (1) гзе и — целое число; Л вЂ” длина волны в свободном пространстве; к— от носительная днзлектрнческая проннцаемость; 0 — угол падения. Выражение (1) азожно с достаточным приближением использовать н для расчета обтекателей из обычных материалов с малыми потерями Графнкн оптимальной толщнны для диэлектрических материалов с величиной к в пределах 2 — 10 прн и = 1 приведены на рнс.
3. Оптимальная толщина вычисляется по формуле (2) как для перпендикулярной, так н для параллельной полярнзацнн. Коэффнцнент передачи, равный 100оуо, можно получить в случае применения материалов без потерь прн нулевом коэффициенте отажения на внутренних границах воздух — диэлектрик (15). о достигается прн параллельной поляризации для углов падения, определяемых нз уравнення Рнс. т, Виды поляризации: а — перпендикулярна» (Е перпенднкулнрен плоскости чертежа>; б — парадлельнан (Е параллелен плоскости чертежа) 307 Ое — — агс(к((га), (2) где Ов — угол Врюстерз. Следовательно, прк параллельной поляризации можно получить оптнмальный коэффициент передачи, который яе завнснтот толщины материала.
Так называемый тонкостенный обтекатель соответствует случаю, когда и = О в (1). Прн уменьшеянн электрнческой толщнны материала до размеров, малых по сравнению с Л, достигаются условия высокой эффектнвностп передачи. Прн этом потери на поглощение обычно весьма малы н основные потери прн передаче обусловлены отражением. Получаемый прн этом коэффнциент передачи зависит от толщнны к диэлектрической проннцаемостн материала, рабочей длины волны н угла падения прнкодяшнх сигналов.
В общем случае для получення большого коэффнцяента передачи в материалах с высокой диэлектрической проняцаемостью н прн болыпнх углах падения требуется снижать отношение й(Л. Прн соответствующей конструкции тонкостенный обтекатель обладает малой массой н шнрокополосностыо. На рнс. ч — 11 даны графккв зависимости эффективности передачи энергия прн перпендикулярной в параллельной поляризациях для однослойных обтекателей с диэлектрической проннцаемостью в пределах 1,2 — 9 от угла надення н соотношения толщины слоя н рабочей длины волны.
Этн тнповые кривые необходимы для выбора толщины н определенна изменения излучаемой мощности в зависимости от угла пздення н толщины обтекателя. Гп. 7. Апгеннеге обтекагели На рис. 4 и 5 приведены графики для диэлектрической проницаемости 1, 2 и тангенса угла диэлектрических потерь 0,003. Подобную зависимость имеют некоторые пенополиуретанозые материалы для наземных и корабельных обтекателей, нмегощих плотность порядка !60 кг/мз. Как видно из графиков, однослойный обтекатель с низкой г обладает достаточной широкополосностью прн углах падения до 70'.
Кривые зависимости коэффициента передачи для однослойного обтекателя с е = 3,1 и 18 6 = 0,030 показаны на рис. 6 и 7. Подобные параметры характерны для некоторых надувных обтекателей. Сравнительна большая величина 1я 6 обусловливает существенные потери нз поглощение при полузолновой (и =. !) и одноволноаой (л = 2) толщиве стенки, особенно при боль- ее ь йд ф ь~~ П,2 ь тр,г 2 Ф б Ю ку Дпзлекприеесккз лдрки цавнрзте к рис. 3. Оптннепьнеп тонщние стенки нз Ипелеитриие без потерь. ших углах падения. Однако надувные обтекатели имеют, как правило, тонкуго стенку. Сравнительно невысокая диэлектрическая проницаемость позволяет получать высокий коэффициент передачи даже прн больших углах падения и отношении толщины стенки к Х=.О,ОЗ или меньше.
Кривые зависимости коэффициента передачи для однослойного обтекателя с е = 4,2 и 1й 6 = 0,0!4 приведены на рис. 8 и 9. Эти значения параметров характерны для стеклопластиков, широко использующихся в тонкостенных и полуволновых обтекателях наземных и самолетных РЛС. Преимущества обтекателей с толщиной степки в полволны (л = 1 в формуле (!)) перед обтекателями с толщиной стенки в длину ьолпы (и =- 2] ясно видны из графика рис. 8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
