低成本模块化多姿态发动机低散射载体

摘要

本发明公开的低成本模块化多姿态发动机低散射载体，用以承载航空发动机并放置在测试支架上进行试验，其包括锥形基座、U型结构设置的托架、U型结构设置的连接环、泡沫材料制成的壳体前体上段、泡沫材料制成的壳体前体下段、泡沫材料制成的壳体后体尖锥，所述基座+托架+连接环用以承载发动机，其中：锥形基座两端均采用圆柱止口结构加螺钉连接方式分别与测试支架及U型托架定心固定；U型结构设置的托架一端开口，且在开口端与所述连接环以可拆卸的方式连接；发动机放置在所述托架上通过所述连接环进行紧固，安装后将所述壳体前体上段、壳体前体下段和壳体后体尖锥包裹发动机并放置在所述测试支架上进行试验。

权利要求

1.一种低成本模块化多姿态发动机低散射载体，用以承载航空发动机并放置在测试支架上进行试验，其特征在于，所述航空发动机放置在发动机腔体内，包括锥形基座、U型结构设置的托架、U型结构设置的连接环、泡沫材料制成的壳体前体上段、泡沫材料制成的壳体前体下段、泡沫材料制成的壳体后体尖锥，所述托架用以承载所述发动机腔体，其中：所述锥形基座两端均采用圆柱止口结构的方式分别与所述测试支架和托架连接；

所述托架一端开口，且在开口端与所述连接环以可拆卸的方式连接；

所述发动机腔体放置在所述托架上通过所述连接环进行紧固，安装后将所述壳体前体上段、壳体前体下段和壳体后体尖锥包裹发动机腔体并放置在测试支架上进行试验。

2.根据权利要求1所述的低成本模块化多姿态发动机低散射载体，其特征在于，所述托架底面中央区域安装有连接螺钉，所述托架通过所述连接螺钉与锥形基座固定并安装在测试支架上。

3.根据权利要求1所述的低成本模块化多姿态发动机低散射载体，其特征在于，所述托架的开口位置且沿轴向方向分别设置有第一翻边，两个所述第一翻边上且沿所述托架轴向设置有长腰型槽，以适用不同尺寸发动机的固定。

4.根据权利要求3所述的低成本模块化多姿态发动机低散射载体，其特征在于，所述连接环的两端分别设置有与所述第一翻边尺寸相适配的第二翻边，所述第二翻边上设置有短腰型槽，所述第一翻边和第二翻边通过螺栓进行固定。

5.根据权利要求1所述的低成本模块化多姿态发动机低散射载体，其特征在于，所述壳体前体上段、壳体前体下段和壳体后体尖锥以泡沫材料和吸波材料耦合制成。

说明书

低成本模块化多姿态发动机低散射载体

技术领域

[0001] 本发明属于航空发动机雷达隐身测试的技术领域，尤其涉及一种低成本模块化多姿态发动机低散射载体。

背景技术

[0002] 第四代发动机普遍具有雷达隐身特性指标要求，为准确获取发动机部件实际装机状态的散射特性，需设计低散射载体嵌套发动机，以便遮挡部件外壁面、管路系统等结构，排除装机时非暴露面散射干扰。

[0003] 现有技术中的方案有，1、定制化专用全金属框架蒙皮型面低散射载体，例如，专利CN109613502A、CN110954868A、CN113687323A；2、采取一定程度结构模块设计实现可更换后体，例如，专利CN113532865A、CN113418937A。

[0004] 现有技术中低散射载体存在如下缺点：

[0005] 1、全金属框架蒙皮型面低散射载体，其主体设计与发动机尺寸及接口强关联，蒙皮型面设计与发动机的特征尺寸（直径、长度等）强关联，因此均大部分零组件为一次性耗材不具备通用性，导致发动机雷达隐身测试载体资源浪费及使用、重设计成本上升；

[0006] 2、可更换后体全金属框架蒙皮型面低散射载体，由于其机理仍为通过外形设计抑制雷达波反射信号，其背景抑制水平仍与载体外形强关联，仅能对发动机出口特征尺寸微调时通用，若差异显著，载体外形仍需重新匹配设计无法通用。

[0007] 3、上述的两个方案中的共性不足之处，由于与测试平台均无刚性固定结构，导致在大角度俯仰时（通常大于5°）往往由于载体重力分量大于摩擦力而使载体存在发生空间偏移甚至滑落的可能，尤其在外场有风环境测试时，存在风速较大造成载体偏移脱落严重威胁试验安全的风险，无法满足大俯仰角雷达隐身测试需求。

发明内容

[0008] 有鉴于此，本发明提供一种低成本模块化多姿态发动机低散射载体，至少部分解决现有技术中的载体成本较高、背景抑制水平相对低且无法适用大俯仰角测试的技术问题。

[0009] 提供一种低成本模块化多姿态发动机低散射载体，用以承载航空发动机并放置在测试支架上进行试验，测试支架为测试方提供的用于固定本载体用的结构。所述航空发动机放置在发动机腔体内，包括锥形基座、U型结构设置的托架、U型结构设置的连接环、泡沫材料制成的壳体前体上段、泡沫材料制成的壳体前体下段、泡沫材料制成的壳体后体尖锥，所述托架用以承载所述发动机腔体，其中：

[0010] 所述锥形基座两端均采用圆柱止口结构的方式分别与所述测试支架和托架连接；

[0011] 所述托架一端开口，且在开口端与所述连接环以可拆卸的方式连接；

[0012] 所述发动机腔体放置在所述托架上通过所述连接环进行紧固，安装后将所述壳体前体上段、壳体前体下段和壳体后体尖锥包裹发动机腔体并放置在测试支架上进行试验。

[0013] 本发明的技术有益效果：

[0014] 发动机放置在所述托架上通过所述连接环进行紧固，安装后将所述壳体前体上段、壳体前体下段和壳体后体尖锥包裹发动机并放置在测试支架上进行试验。使用吸波材料对电磁波进行吸收衰减，提升了载体背景抑制能力，低散射壳体的雷达散射截面‑30dBsm～‑40dBsm，相对于现有技术中使用金属包裹的方案（金属一般为‑20dBsm～‑30dBsm）提升发动机雷达隐身特性测试精度和准确性，同时，可降低对载体外形敏感度，有利于载体外形重用降低成本。

附图说明

[0015] 为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0016] 图1为本发明提出的低散射载体的结构轴侧图；

[0017] 图2为本发明壳体前体上段、壳体前体下段和壳体后体尖锥包裹发动机的主视图；

[0018] 图3为本发明壳体前体上段、壳体前体下段和壳体后体尖锥包裹发动机的正立体图；

[0019] 图4为本发明中连接环与托架装配的示意图；

[0020] 图5为本发明的第一翻边开有长腰形槽的示意图；

[0021] 其中：1、基座；2、托架；3、连接环；4、壳体前体上段；5、壳体前体下段；6、壳体后体尖锥；7、发动机腔体；11、连接螺钉；21、第一翻边；211、长腰型槽；31、第二翻边。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

[0023] 以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

[0024] 要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

[0025] 在发动机研制阶段，基于平台化系列化派生发展的刚性需求，通常需要并行开展不同批次多方案加力喷管的对比验证，此外，基于对不同姿态发动机雷达特性的测量需求，设计一种可适应不同方案发动机测试需求的低成本、模块化、多姿态雷达测试用低散射载体。

[0026] 如图1所示的低成本模块化多姿态发动机低散射载体，用以承载航空发动机并放置在测试支架上进行试验。其包括锥形基座1、U型结构设置的托架2、U型结构设置的连接环3、泡沫材料制成的壳体前体上段4、泡沫材料制成的壳体前体下段5、泡沫材料制成的壳体后体尖锥6，托架2用以承载发动机腔体7，发动机腔体7内安装发动机，具体的：

[0027] 锥形基座1两端均采用圆柱止口结构的方式分别与测试支架和托架2定心固定，托架2一端开口，且在开口端与连接环3以可拆卸的方式连接。发动机腔体7放置在托架2上通过连接环3进行紧固，安装后将壳体前体上段4、壳体前体下段5和壳体后体尖锥6包裹发动机腔体7并放置在锥形基座1上进行试验，三者间最终胶接固定（如图2或图3所示）。基于型面复杂多变、低载荷、低散射的特点及需求，采用复合吸波材料高密度泡沫成型设计替代了金属蒙皮，通过吸波材料特性降低了散射特性对载体外形的敏感度，从而可简化外型复杂度及加工成本，此外还可分解为主体及尖端模块，原则上不同构型仅需替换尖端使用，进而降低使用及设计成本。

[0028] 技术效果：

[0029] 一是：使用吸波材料对电磁波进行吸收衰减，提升了载体背景抑制能力，低散射壳体的雷达散射截面‑30dBsm～‑40dBsm，相对于现有技术中使用金属包裹的方案（金属一般为‑20dBsm～‑30dBsm）提升发动机雷达隐身特性测试精度和准确性，同时，可降低对载体外形敏感度，有利于载体外形重用降低成本。

[0030] 二是：将低散射载体功能相近零组件形成独立功能模块，可实现模块化更换及组合重构，直接收益为加快不同构型载体设计方案迭代、极大提高载体资源利用率及降低设计及使用成本，同时简化了安装、吊运流程步骤，相比全金属壳体换装状态时间由5小时缩短至1小时内。

[0031] 三是：通过增加锥形基座1、托架轴向可调设计及整体减重设计，保障了大俯仰角测试安全性，进而综合性的降低试验成本。在锥形基座1上试验时可满足多姿态测量需求，同时结合泡沫壳体设计，同等发动机特征尺寸下相比全金属壳体重量降低约20%，自重大幅降低同时可通过轴向调节、预偏安装实现俯仰力矩平衡，从而减小了对测试架的承载能力限制，可拓宽试验单位、场地选择多样性，间接降低测试成本。

[0032] 工作原理

[0033] 本发明中的低散射壳体外域采用外形与材料相结合的技术路径。通过外形设计控制雷达波的反射方向，降低壁面外域雷达探测角域散射量；通过具备雷达波强损耗的宽频吸波材料，对入射雷达波能量进行损耗，降低雷达反射波能量。外形与材料相结合的技术方案较全金属低散射壳体的雷达散射截面降低约1个数量级以上，使得被测发动机的背景信号更低，不仅测试精度有大幅提升，也可对极低雷达散射发动机的雷达测试提供技术支撑。

[0034] 作为本案所提供的具体实施方式，如图4所示，托架2底面中央区域安装有锥形基座1，且托架2与锥形基座1的一端通过连接螺钉11进行固定。锥形基座1外锥面角度优选45°，提高俯仰状态下整体抗弯刚性，基座1高度在平台转顶基础上应尽量压缩以减小俯仰力矩。

[0035] 作为本案所提供的具体实施方式，如图5所示，托架2的开口位置且沿轴向方向分别设置有第一翻边21（两侧位置均设置有第一翻边21），两个第一翻边21上沿托架2轴向设置有长腰型槽211；

[0036] 连接环3的两端分别设置有与第一翻边21尺寸相适配的第二翻边31，第二翻边31上沿垂直两端面设置有短腰型槽，第一翻边21和第二翻边31通过螺栓进行固定，目的是连接环3可适应不同尺寸发动机外廓及接口匹配重新设计及单独更换，以便适应多方案发动机固定需求。

[0037] 作为本案所提供的具体实施方式，壳体前体上段4、壳体前体下段5和壳体后体尖锥6以泡沫材料和吸波材料混合制成，对于探测波形成漫反射和部分吸收。优选的，壳体前体上段4、壳体前体下段5、壳体后体尖锥6共同形成载体低散射型面，为保证0±45°均为低散射角域，并留有一定余量，将泡沫载体后体尖锥的尖端夹角设计成60°，使边缘强散射峰值位置偏移至60°以外，偏离头向区域15°以上。载体后缘采用圆弧形过渡，可以减小行波散射贡献，也可以有效避免载体RCS在低散射角域内的起伏，进一步耦合电磁吸波材料后经RCS仿真计算其背景拟制均值不低于‑40dBsm。

[0038] 以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。