用于飞行器的天线组件转让专利
申请号 : CN201910291755.4
文献号 : CN110391492B
文献日 : 2021-03-12
发明人 : U·M·尤尔根斯 , M·普罗克 , A·巴纳瓦斯 , S·纳卡瑞坎蒂
申请人 : 空中客车运作有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于飞行器(1)的天线组件,所述天线组件具有:-飞行器(1)的结构的结构区段(5),-所述结构区段具有互连的长形的纵向和横向加强元件(6,7)的组件和-外表层(9),所述外表层布置在纵向和横向加强元件(6,7)的所述组件(8)的一侧上并且固定在所述纵向和横向加强元件(6,7)处,其中所述外表层(9)的背离所述纵向和横向加强元件的表面形成所述结构区段(5)的外表面,-天线元件(16),
-无线电波可透过的遮盖物(13)以及-结构元件(15),
其中在所述外表层(9)中形成开口(12),所述开口由所述遮盖物(13)封闭,并且在所述开口(12)的区域中,所述纵向加强元件(6)中的至少一个和/或所述横向加强元件(7)中的至少一个具有中断部(11),在所述中断部中布置有所述结构元件(15),并且所述中断部将相应的纵向或横向加强元件(6,7)分成在所述中断部(11)的相反侧上的两个区段(6a,6b;
7a,7b),
其中所述两个区段(6a,6b;7a,7b)以这样的方式与所述结构元件(15)连接,使得在相应的纵向或横向加强元件(6,7)的纵向方向上作用的拉力和压力、在横向方向上作用的剪切力以及围绕纵轴作用的扭转力通过所述结构元件(15)在所述两个区段(6a,6b;7a,7b)之间传递,和/或其中所述外表层(9)以这样的方式与所述结构元件(15)连接,使得在所述外表层(9)中作用的剪切力通过所述结构元件(15)在所述开口(12)的相反侧之间传递,其中所述天线元件(16)在所述开口(12)的区域中布置在所述外表层(9)的与所述外表面相反的一侧上,并且
其中所述遮盖物(13)由所述结构元件(15)构成。
2.根据权利要求1所述的天线组件,其中所述结构元件(15)为板状的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的天线组件,其中具有所述中断部(11)之一的所述纵向和横向加强元件(6,7)中的每一个纵向和横向加强元件的所述两个区段(6a,6b;7a,
7b),在其位于所述中断部(11)两侧上的相反的末端区段处在面向所述外表面的一侧上分别具有延伸直至所述中断部(11)的加深部或延伸直至所述中断部(11)的加厚部,所述结构元件(15)的区段布置在所述加深部中,所述结构元件(15)的区段与之连接。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的天线组件,其中所述天线元件(16)安装在所述结构元件(15)处。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的天线组件,其中所述天线元件(16)与所述结构元件(15)在机械上解耦。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的天线组件,其中所述遮盖物(13)具有玻璃纤维增强的、石英纤维增强的、陶瓷纤维增强的或芳族聚酰胺纤维增强的复合材料。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的天线组件,其中具有所述中断部(11)之一的所述纵向和横向加强元件(6,7)中的每一个纵向和横向加强元件的所述两个区段(6a,6b;7a,
7b)在其位于所述中断部(11)的两侧上的相反的末端区段处加强。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的天线组件,所述天线组件此外还具有与所述天线元件(16)电连接的至少一个端子,用于与外部单元和/或至少一个电缆穿通开口(24)电连接。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的天线组件,其中所述遮盖物(13)是板状的,和/或其中所述遮盖物(13)的外表面与所述外表层(9)的外表面(10)齐平。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的天线组件,其中所述天线元件(16)是KU天线、KA天线或L波段天线。
11.一种具有结构和根据以上权利要求之一所述的天线组件(3)的飞行器,其中所述结构具有多个纵向和横向加强元件(6,7)以及外表层(9),并且其中所述结构区段(5)是所述结构的一部分。
说明书 :
用于飞行器的天线组件
技术领域
层、天线元件和无线电波可透过的遮盖物。
背景技术
燃料消耗,并且另一方面对于每种飞行器类型,对于每个天线和天线的每个定位,必须重新
计算在天线的外表面上发生的空气动力学压力和吸力,也称为飞行负载,使得实现高计算
和认证工作。另外有时通过基板将天线元件紧固在机身处,所述基板具有相对大的重量并
且与实际的天线元件一起向周围空气中突出。
和随后的更换是费时费力的,并且此外,它们的发射和接收特性可能受到飞行器运行中发
生的机身或外表层变形影响。
发明内容
供一种具有此类天线组件的飞行器。
无线电波可透过的遮盖物以及优选刚性的或坚硬的结构元件。
和横向加强元件的组件。所述互连的长形的纵向和横向加强元件的组件具有一个长形的纵
向加强元件或优选多个且优选相互平行延伸的长形的纵向加强元件以及一个长形的横向
加强元件或优选多个且优选相互平行延伸的长形的横向加强元件。所述纵向加强元件与所
述横向加强元件成一定角度地延伸,其中纵向加强元件在结构区段的安装到飞行器中的状
态中,优选在飞行器机身的纵向方向上延伸,并且横向加强元件在结构区段的安装到飞行
器中的状态中,优选在飞行器机身的周向方向上延伸。纵向加强元件也被称为桁条并且横
向加强元件被称为肋板。纵向和横向加强元件优选地以网格形式互连,使得它们整体上形
成网格布置。
在外表层与相应的纵向或横向加强元件之间没有其他元件的情况下直接进行或者通过中
间元件间接地进行,并且对于不同的纵向和横向加强元件,这种固定可以是不同的。例如可
以提出,将外表层直接放置在纵向加强元件上并且直接固定在其上,然而在横向加强元件
与外表层之间布置夹具,借助所述夹具将外表层固定在横向加强元件上。在每种情况下,外
表层的背离纵向和横向加强元件或背离纵向和横向加强元件组件而伸展的表面构成结构
区段的外表面或外侧面,并且在结构区段的安装到飞行器中的状态中构成整个飞行器的外
表面或外侧面。换句话说,所述外表层以如下方式布置且固定在纵向和横向加强元件上,使
得所述外表层的第一表面朝向纵向和横向加强元件组件,并且外表层的与第一表面相反的
第二表面构成结构区段的外表面或外侧面,所述外表面或外侧面在结构区段的安装到飞行
器中的状态中朝向飞行器的周围环境。
完全填充或完全覆盖所述开口。在后一种情况中应注意的是,优选的是,所述遮盖物布置在
外表层的与纵向和横向加强元件组件相反的一侧上,即,在外表层的外表面上。然而还可行
的是,所述遮盖物布置在外表层的相反侧上。此外,与之无关地还应注意,在所述遮盖物仅
部分地填充开口的布置中,所述开口可以通过遮盖物与一个或多个其他元件(例如,通过结
构元件的一个或多个区段)的组合来封闭。在每种情况下,在开口的区域中,所述纵向加强
元件中的至少一个和/或所述横向加强元件中的至少一个具有中断部,在所述中断部中布
置有结构元件,并且所述中断部将相应的纵向或横向加强元件分成在中断部的相反侧上的
两个区段。换句话说,当结构区段的外表面定义为指向上或以如下方式垂直于开口从而使
得外表层位于观察者与纵向和横向加强元件的组件之间时,每个这样的中断部完全或部分
地在开口下方延伸。所有这样的中断部一起形成在纵向和横向加强元件组件中(即尤其在
对应的网格布置中)的连续的中断部或挖空部。在网格布置中的连续的中断部或挖空部在
此被定义为如下区域:纵向和横向加强元件都不延伸穿过所述区域并且所述区域大于相邻
的纵向和横向加强元件之间的正常的间隙,即,大于对应的网格布置的“单元格”。
方向上作用的拉力和压力、在相应的纵向或横向加强元件的横向方向上作用的剪切力以及
在相应的纵向或横向加强元件中作用的弯曲力矩(并且例如尤其是围绕其强轴)通过结构
元件在所述两个区段之间传递。换句话说,相应的纵向或横向加强元件的两个端部在中断
部的相反侧上彼此相对,即,它们限制或限定了中断部,其中具有所述中断部之一的纵向和
横向加强元件中的每一个的两个端部以如下方式优选刚性地与结构元件连接,使得可以发
生所描述的力传递。就此而言需注意的是,取决于在安装到飞行器中的状态下纵向和横向
加强元件的取向和构型,并非所有提及的力和力矩都在操作中出现或至少不是在所有纵向
和横向加强元件中出现。如果纵向加强元件形成为桁条并且横向加强元件形成为肋板,则
例如在对应的飞机器的运行中在纵向加强元件中仅出现沿其纵向轴线的拉力和压力,而不
是剪切力和弯曲力矩,然而在横向加强元件中,所提到的所有力和力矩都出现并由横向加
强元件传递。相应地,具有中断部的纵向和横向加强元件这样与结构元件连接,使得所提到
的力和力矩(当其出现时)在区段之间传递。对应的纵向和横向加强元件的所述两个区段与
结构元件之间的连接可以例如通过铆接并且例如直接地或通过中间元件(例如连接支架)
来进行。
件上,确切地说以如下方式,优选刚性地连接或固定,使得在外表层中作用的剪切力通过结
构元件在开口的相反侧之间传递。在此优选的是,所述外表层沿着开口的整个圆周以所述
方式与结构元件连接。例如,所述结构元件可以具有包围环形开口的环形区段,并且所述外
表层可以用所述环形区段在其整个圆周上连接或固定到其上。外表层与结构元件之间的连
接可以再次例如通过铆接并且例如直接地或通过中间元件(例如连接支架)来进行。
开口周围没有分开的框架,所述框架相对于上述三种力传递中的一种或多种来将结构元件
从纵向和横向加强元件组件在机械上解耦。结构元件至少部分地或优选完全地替换纵向和
横向加强元件组件和外表层的由于中断部或开口而缺失的的负荷承载部分。
横向加强元件上。
进行:适当地设计并且尤其沿开口的整个圆周来设置结构元件与外表层之间的上述连接,
并且从飞行器内部观察,结构元件压力密封地封闭开口。替代地可行的是,将遮盖物设置为
所述开口的分开的压力密封的封闭件,其中于是对遮盖物的负荷承载能力提出了更高的要
求,或者提供了与开口的压力密封的封闭件不同的分开的遮盖物。
口下方。换句话说,在结构区段的安装到飞行器中的状态下,天线元件相对于外表层处于飞
行器的内部中。
由于天线元件不从结构区段或飞行器(例如在机身结构区段的情况下的飞行器机身)向外
突出,所以空气阻力不会受到不利影响,并且飞行器可以具有更好的视觉外观。此外,与将
天线元件作为层嵌入飞行器的外表层中不同,可以容易地将天线元件从所述结构在机械上
解耦,并且因此避免或者至少减少了由于天线元件与负荷之间的相互作用造成的对天线特
性的影响或结构中的变形。总的来说,可以保留外部安装的天线的优点,例如易于安装和维
护,然而同时避免它们的缺点,尤其是高空气阻力。
期间由其发射的无线电波从飞行器穿过遮盖物并且实现期望的发射方向和期望的发射角
度范围。在这个实施方式中,所述结构元件优选为板状的且可以例如具有平坦形状的或优
选拱形的或弯曲的板的形式。因此,所述结构元件可以与相应的纵向或横向加强元件的所
述两个区段连接,从而将外表层布置在结构元件与所述区段之间或者使得结构元件直接贴
靠所述区段。在这种实施方式中可行的是,所述结构元件以上文提及的方式仅与外表层连
接,即,不与纵向和横向加强元件连接,或者所述结构元件以同样上文提及的方式不仅与外
表层还与纵向和横向加强元件连接。例如,后者可以通过将遮盖物贴靠在开口周围的外表
层边缘区域上并且在这个区域中例如通过铆接与外表层连接,其中铆接设计成使其直接或
通过中间元件与纵向和横向加强元件产生连接。
的末端区段处在面向所述外表面的一侧上分别具有延伸直至所述中断部的加深部或延伸
直至所述中断部延伸的加厚部,所述结构元件的区段布置在所述加深部中,所述结构元件
的区段与之连接。通过加深部或加厚部,所述两个区段在其位于中断部两侧的相反的端部
处具有厚度变化的区域,所述区域例如通过阶梯与相应区段的正常厚度的区域分开。如果
设置加深部,所述结构元件,特别是如果它是板状的,例如可以布置成与外表层的外侧面齐
平或基本齐平,即,使所述结构元件具有比外表层更大的厚度。与之相对的,可以设置加厚
部以便在开口边缘的区域中实现局部增强。
所述天线元件至少部分地布置在所述容纳空间中。例如,所述结构元件可以有利地为槽形
或环形,其中环形围绕容纳空间的区段可以具有例如正圆形、圆形、椭圆形、多边形、矩形或
正方形形状。在槽形结构元件的情况下,所述容纳空间由槽内部形成,并且在环形结构元件
的情况下由环内部形成。然而还可行的是,设置环形结构元件并将天线元件布置在容纳空
间之外。如以上已经提及的,在总体上环形的结构元件的情况下,遮盖物或分开的部件必须
接纳飞行器中的内部压力。相反,槽形结构元件本身可以接纳内部压力并封闭外表层中的
开口。
是,所述天线元件也可以独立于结构元件而安装在飞行器内部。
装、固定在结构元件上或由其支撑。
的复合材料,例如以整体或夹层结构。此类材料能够提供高负载能力。
上与相应区段的其余部分相比。这可以例如以已经提到的加厚部的形式或者以其他方式进
行,例如通过改变的机械性能。以这种方式,区段(结构元件与所述区段的末端区段连接)与
结构元件之间的力传递可以得到改善。
尤其可以具有发送和/或接收电子器件,所述电子器件借助于天线元件发送或接收无线电
信号。如果设置端子,则所述端子可以例如有利地设置或安装在结构元件上,尤其是在结构
元件和遮盖物是分开的部件的实施方式中。与此无关地,所述端子可以有利地是标准天线
端子或者所述电缆穿通开口可以有利的是标准电缆穿通开口,使得不论天线元件的具体类
型如何都提供用于连接到飞行器的机载电子器件的标准接口。
侧面齐平或基本齐平。以这种方式可以最小化空气阻力。
行器中,例如在飞行器机身上或飞行器机身中,提供相对大的天线元件。
器。所述结构具有多个纵向和横向加强元件以及外表层。所述结构区段是所述结构的一部
分,即,天线组件的结构区段的纵向和横向加强元件尤其是所述结构的纵向和横向加强元
件的一部分。如果例如结构区段是机身结构区段,则飞行器包括机身和根据本文描述的构
型的天线组件。所述机身具有带有多个纵向和横向加强元件以及外表层的机身结构。所述
机身结构区段是所述机身结构的一部分,即,天线组件的机身结构区段的纵向和横向加强
元件尤其是机身的纵向和横向加强元件的一部分。
如在顶部、底部或侧向。同样的内容适用于在飞行器的其他部分(例如垂直尾翼或机翼)上
或其他部分中的布置。
附图说明
具体实施方式
身2向外突出。与之相对的,天线组件3的顶部与机身2的表面齐平或基本齐平,使得机身2的
空气阻力没有或基本上没有由于天线组件3而增加,并且没有或基本上没有增加的飞行负
载作用于天线组件上。在图1中,天线组件3例如安排在机身2的上侧。然而,天线组件也可以
位于机身2的任意其他位置,例如位于一侧或底部。机身2通常具有机身结构,所述机身结构
具有互连的纵向和横向加强元件的网格状布置,在所述网格状布置上布置有外表层(对于
图1中的飞行器未分开示出)。正如从其他图中可以看出的,天线组件3具有机身结构区段或
机身结构元件5,所述机身结构区段或机身结构元件是机身2的机身结构的一部分并且可以
与机身2的机身结构一体式形成或作为分开的部件整合到机身结构中。应指出的是,天线组
件3也可以设置在与机身2不同的位置,例如垂直尾翼或机翼处。附图仅示例性地示出了在
机身2上的布置。在其他位置的布置中,代替于机身结构区段5设置了飞行器的对应子结构
的结构区段,例如垂直尾翼结构区段或机翼结构区段。
件7,其相互连接并且一起形成纵向和横向加强元件6、7的组件8。在安装到机身2中的状态
下,纵向加强元件6在机身2的纵向方向上延伸,并且横向加强元件7垂直于纵向加强元件6
在机身2的周向方向上延伸。另一方面,机身结构区段5具有外表层9,所述外表层布置并固
定在组件8的一侧上。在安装到机身2中的状态下,外表层9的外表面10形成外表面或机身2
的外侧面的一部分。组件8位于外表层9的与外表面10相反的一侧上。
个相应的区段6a、6b或7a、7b。所有三个中断部11一起限定了组件8中的连续中断部,并且在
这个连续中断部中,在外表层9中形成开口12(参见图2b)。开口12由遮盖物13压力密封地封
闭,所述遮盖物以弯曲的板的形式形成并且布置在外表层9上的外表面10的侧面上并且完
全覆盖开口12。在此,遮盖物13的环绕的边缘区域14在开口12的整个圆周上延伸超过所述
开口,使其与外表层9的邻接开口12的部分重叠。在这个边缘区域14中,遮盖物13固定在外
表层9上,并且借助于外表层或通过外表层固定在被中断的纵向或横向加强元件6、7的相反
的区段6a、6b或7a、7b上。然而还可行的是,遮盖物13仅固定在外表层9上。
加强元件6、7作用的横向力或剪切力以及围绕纵向或横向加强元件6、7的纵向方向作用的
扭转力在被中断的纵向和横向加强元件6、7的区段6a、6b和7a、7b之间传递。以这种方式,可
以避免天线组件3的区域中的机身结构的弱化或至少将其保持得较低。
的机身2的内部。在此,天线元件16在机身2内部的布置基本上是任意的,只要由天线元件16
发射和接收的无线电波能够以期望的发射角度范围17穿过开口12和遮盖物13、15。本身被
设计为负荷承载结构元件15的遮盖物13、15对无线电波是可透过的并且可以例如由玻璃纤
维增强或石英纤维增强的复合材料组成或包括玻璃纤维增强或石英纤维增强的复合材料。
天线元件16可以独立于机身结构区段5和机身2的机身结构安装在飞行器内部,使得它可以
与机身结构和机身结构区段5的负荷和变形在机械上解耦。
图3a和3b的天线组件3还具有机身结构区段5,其构造对应于图2a至2c的构造,因此参考上
述说明。在图3a和3b中,在此仅示出了三个横向加强元件7,其中一个横向加强元件具有中
断部11。在中断部11中,开口12在外表层9中形成(参见图3b),并且开口12再次由遮盖物13
封闭,所述遮盖物形成为弯曲表层的形式并且在其边缘区域14中环绕地固定到结构元件15
处。
剪切力以及作用在横向加强元件7的区段7a、7b之间的横向加强元件7中的弯曲力矩,以及
为了传递作用在外表层9中的剪切力,在开口12的相反侧之间设置和匹配结构元件15,所述
结构元件与被中断的横向加强元件7的所述两个区段7a、7b的端部19a、19b直接刚性地连接
并且围绕槽开口的整个圆周与外表层9连接。区段7a、7b之间的力传递和扭矩传递以及在开
口12的相反侧上外表层9的区段之间的力传递通过结构元件15与遮盖物13无关地实现。
凸缘区段上,例如通过铆接25,如图3b和4b所示。由此可行的是,在这个实施例中,遮盖物13
以其边缘区域14固定在凸缘区段21处并与外表层9的外表面10齐平或基本齐平。
组件的外表面或飞行器的表面的尽可能平滑。
11,并且被中断的纵向和横向加强元件6、7的区段6a、6b和7a、7b分别通过刚性连接件22与
结构元件15处的突出部23连接。