飛しょう体用レドーム
【課題】 従来からアンテナを空力荷重や空力加熱から保護するための飛しょう体用レドームに使用されてきたセラミクスは、耐熱温度８００℃以上の耐熱性能を有しているが、広帯域の電波に対して優れた電波透過性を得ることは困難であった。一方、飛しょう体用レドームにFRPの多層構造を用いた場合、広帯域の電波に対して優れた電波透過性を得ることができるが耐熱性に問題があった。
【解決手段】 ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）サンドイッチ材の外気側表面にセラミックファイバー成形層を配置する。これにより、耐熱性および広帯域電波透過特性を有する飛しょう体用レドームを実現する。
【解決手段】 ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）サンドイッチ材の外気側表面にセラミックファイバー成形層を配置する。これにより、耐熱性および広帯域電波透過特性を有する飛しょう体用レドームを実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は飛しょう体のレーダ用アンテナを保護するレドームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の目標に向けて飛しょうする飛しょう体の先端部には目標を探知するためのレーダ用アンテナが備えられているが、飛しょう体の先端部は空力荷重や空力加熱を受けやすい部位でもあるため、アンテナを空力荷重や空力加熱から保護するためのレドームを必要とする。レドームはレーダ用アンテナが送受信する電波を透過させる必要があるが、透過する電波の帯域を広帯域化する方法としてレドームを誘電体材料の多層構造とする方法がある。具体的にはアルミナやコージェライト、ヒューズドシリカ焼結体などのセラミクスやFRP（繊維強化プラスチック、Fiber Reinforced Plastics）材などが用いられている（たとえば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２１７１３号公報
【特許文献２】特開平７−１６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アンテナを空力荷重や空力加熱から保護するためのレドームに従来から使用されてきたセラミクスは耐熱温度８００℃以上の耐熱性能を有しているが、脆性材料であることから厚さの低減には加工上の限界があり、広帯域の電波に対して優れた電波透過性を得ることは困難であった。
【０００５】
また、レドームを透過する電波の帯域を広帯域化するための多層構造は、透過損失を低減するためにFRP材製のレドームを薄肉化する一方、空力荷重に対応する強度を確保するため、薄肉化した２層のレドームの間隙をハニカム材やフォーム材などのコア材を埋めて結合したものである。レドームの広帯域化のためにFRPの多層構造を用いた場合、FRPのプラスチックが空力加熱による温度上昇により熱分解するなどしてレーダ用アンテナの保護の役割を喪失してしまい、所望の性能が得られないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、耐熱性と広帯域電波透過特性を両立させた飛しょう体用レドームを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る飛しょう体用レドームは、耐熱ポリイミドFRPまたは耐熱ポリイミドFRPを表皮とするサンドイッチ材の外気側表面にセラミックファイバー成形層を接着・配置したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、セラミックファイバー成形層を配置したことで、その耐熱性および断熱特性により、従来のFRP材製レドームでは実現不可能であった、５００〜１０００℃程度の耐熱性が得られる。一方、セラミックファイバー成形層は例えば誘電率がアルミナやコージェライトなどの従来のセラミクスに比べ誘電率が小さいため、広帯域な電波透過特性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１による飛しょう体用レドームを示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態２による飛しょう体用レドームを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る飛しょう体用レドームを示す断面図である。
実施の形態１に係る飛しょう体用レドームは、耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５と、セラミックファイバー成形層６とから構成される。
耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５は、耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２、耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３および耐熱ポリイミド発泡コア材４により構成される。耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２および耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３の構成繊維としては誘電体繊維を用いるが、クォーツ繊維が好ましい。耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材は、例えばメス型状金型およびオス型状金型を用いてそれぞれ耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２および耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３を成形した後、該表皮材と耐熱ポリイミド発泡コア材４とを耐熱ポリイミドワニスなどで接着することにより作製される。
【００１１】
耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２の外気側表面にはセラミックファイバー成形層６が接着されている。セラミックファイバー成形層６は、例えばセラミックファイバーを解繊、分散させたスラリーの中に、レドーム形状をしたネット状金型を投入し、真空吸引により作製することができる。セラミックファイバーはアルミナシリケート繊維が好ましい。セラミックファイバー成形層６の表面硬度はシリカゾルを表面に塗布し、乾燥させることにより調整可能で、本発明に使用するセラミックファイバー成形層６の表面硬度は、形状保持のため、ＪＩＳ Ｓ ６０５０準拠硬度計で７０〜９０程度が望ましい。この時、該成形層の空隙率は４０〜６０％、嵩密度は０．６〜０．７ｇ／ｃｍ３程度となり、耐熱温度１２００℃、熱伝導率は８００℃で０．１８〜０．２５の特性を有する。耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５とセラミックファイバー成形層６の接着は、耐熱ポリイミドワニスを接着剤として行うことが好ましいが、耐熱ポリイミドFRPプリプレグを接着剤として用いてもよい。セラミックファイバー成形層６の厚さは耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５との接着後に切削または研削加工によって調整することができる。
【００１２】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施形態２に係る飛しょう体用レドームを示す断面図である。
実施の形態２に係る飛しょう体用レドームは、耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８と、セラミックファイバー成形層６とから構成される。
耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８は、耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２、耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３および耐熱ポリイミドFRPコア材７により構成される。耐熱ポリイミドFRPコアはハニカムコアまたはフレックスハニカムコアが好ましい。耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２および耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３の構成繊維としては誘電体繊維を用いるが、クォーツ繊維が好ましい。耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８は例えばメス型状金型およびオス型状金型を用いてそれぞれ耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２および耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３を成形した後、該表皮材と耐熱ポリイミドFRPコア材７とを耐熱ポリイミドワニスなどで接着することにより作製される。
【００１３】
耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２の外気側表面にはセラミックファイバー成形層６が接着されている。セラミックファイバー成形層６は、例えばセラミックファイバーを解繊、分散させたスラリーの中に、レドーム形状をしたネット状金型を投入し、真空吸引により作製することができる。セラミックファイバーはアルミナシリケート繊維が好ましい。セラミックファイバー成形層６の表面硬度はシリカゾルを表面に塗布し、乾燥させることにより調整可能で、本発明に使用するセラミックファイバー成形層６の表面硬度は、形状保持のため、ＪＩＳ Ｓ ６０５０準拠硬度計で７０〜９０程度が望ましい。この時、該成形層の空隙率は４０〜６０％、嵩密度は０．６〜０．７ｇ／ｃｍ３程度となり、耐熱温度１２００℃、熱伝導率は８００℃で０．１８〜０．２５の特性を有する。耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８とセラミックファイバー成形層６の接着は、耐熱ポリイミドワニスを接着剤として行うことが好ましいが、耐熱ポリイミドFRPプリプレグを接着剤として用いてもよい。セラミックファイバー成形層６の厚さは耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８との接着後に切削または研削加工によって調整する。耐熱ポリイミドFRPコア材７を用いた耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８は耐熱ポリイミド発泡コア材４を用いた耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５よりも曲面形状の成形性が劣るが、耐熱ポリイミドFRPコア材７の誘電率は耐熱ポリイミド発泡コア材４よりも小さいため、電波損失を小さくすることが可能である。
【符号の説明】
【００１４】
１ 飛しょう体用レドーム、２ 耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材、３ 耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材、４ 耐熱ポリイミド発泡コア材、５ 耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材、６ セラミックファイバー成形層、７ 耐熱ポリイミドFRPコア材、８ 耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材。
【技術分野】
【０００１】
この発明は飛しょう体のレーダ用アンテナを保護するレドームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の目標に向けて飛しょうする飛しょう体の先端部には目標を探知するためのレーダ用アンテナが備えられているが、飛しょう体の先端部は空力荷重や空力加熱を受けやすい部位でもあるため、アンテナを空力荷重や空力加熱から保護するためのレドームを必要とする。レドームはレーダ用アンテナが送受信する電波を透過させる必要があるが、透過する電波の帯域を広帯域化する方法としてレドームを誘電体材料の多層構造とする方法がある。具体的にはアルミナやコージェライト、ヒューズドシリカ焼結体などのセラミクスやFRP（繊維強化プラスチック、Fiber Reinforced Plastics）材などが用いられている（たとえば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２１７１３号公報
【特許文献２】特開平７−１６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アンテナを空力荷重や空力加熱から保護するためのレドームに従来から使用されてきたセラミクスは耐熱温度８００℃以上の耐熱性能を有しているが、脆性材料であることから厚さの低減には加工上の限界があり、広帯域の電波に対して優れた電波透過性を得ることは困難であった。
【０００５】
また、レドームを透過する電波の帯域を広帯域化するための多層構造は、透過損失を低減するためにFRP材製のレドームを薄肉化する一方、空力荷重に対応する強度を確保するため、薄肉化した２層のレドームの間隙をハニカム材やフォーム材などのコア材を埋めて結合したものである。レドームの広帯域化のためにFRPの多層構造を用いた場合、FRPのプラスチックが空力加熱による温度上昇により熱分解するなどしてレーダ用アンテナの保護の役割を喪失してしまい、所望の性能が得られないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、耐熱性と広帯域電波透過特性を両立させた飛しょう体用レドームを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る飛しょう体用レドームは、耐熱ポリイミドFRPまたは耐熱ポリイミドFRPを表皮とするサンドイッチ材の外気側表面にセラミックファイバー成形層を接着・配置したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、セラミックファイバー成形層を配置したことで、その耐熱性および断熱特性により、従来のFRP材製レドームでは実現不可能であった、５００〜１０００℃程度の耐熱性が得られる。一方、セラミックファイバー成形層は例えば誘電率がアルミナやコージェライトなどの従来のセラミクスに比べ誘電率が小さいため、広帯域な電波透過特性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１による飛しょう体用レドームを示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態２による飛しょう体用レドームを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る飛しょう体用レドームを示す断面図である。
実施の形態１に係る飛しょう体用レドームは、耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５と、セラミックファイバー成形層６とから構成される。
耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５は、耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２、耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３および耐熱ポリイミド発泡コア材４により構成される。耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２および耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３の構成繊維としては誘電体繊維を用いるが、クォーツ繊維が好ましい。耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材は、例えばメス型状金型およびオス型状金型を用いてそれぞれ耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２および耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３を成形した後、該表皮材と耐熱ポリイミド発泡コア材４とを耐熱ポリイミドワニスなどで接着することにより作製される。
【００１１】
耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２の外気側表面にはセラミックファイバー成形層６が接着されている。セラミックファイバー成形層６は、例えばセラミックファイバーを解繊、分散させたスラリーの中に、レドーム形状をしたネット状金型を投入し、真空吸引により作製することができる。セラミックファイバーはアルミナシリケート繊維が好ましい。セラミックファイバー成形層６の表面硬度はシリカゾルを表面に塗布し、乾燥させることにより調整可能で、本発明に使用するセラミックファイバー成形層６の表面硬度は、形状保持のため、ＪＩＳ Ｓ ６０５０準拠硬度計で７０〜９０程度が望ましい。この時、該成形層の空隙率は４０〜６０％、嵩密度は０．６〜０．７ｇ／ｃｍ３程度となり、耐熱温度１２００℃、熱伝導率は８００℃で０．１８〜０．２５の特性を有する。耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５とセラミックファイバー成形層６の接着は、耐熱ポリイミドワニスを接着剤として行うことが好ましいが、耐熱ポリイミドFRPプリプレグを接着剤として用いてもよい。セラミックファイバー成形層６の厚さは耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５との接着後に切削または研削加工によって調整することができる。
【００１２】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施形態２に係る飛しょう体用レドームを示す断面図である。
実施の形態２に係る飛しょう体用レドームは、耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８と、セラミックファイバー成形層６とから構成される。
耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８は、耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２、耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３および耐熱ポリイミドFRPコア材７により構成される。耐熱ポリイミドFRPコアはハニカムコアまたはフレックスハニカムコアが好ましい。耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２および耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３の構成繊維としては誘電体繊維を用いるが、クォーツ繊維が好ましい。耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８は例えばメス型状金型およびオス型状金型を用いてそれぞれ耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２および耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材３を成形した後、該表皮材と耐熱ポリイミドFRPコア材７とを耐熱ポリイミドワニスなどで接着することにより作製される。
【００１３】
耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材２の外気側表面にはセラミックファイバー成形層６が接着されている。セラミックファイバー成形層６は、例えばセラミックファイバーを解繊、分散させたスラリーの中に、レドーム形状をしたネット状金型を投入し、真空吸引により作製することができる。セラミックファイバーはアルミナシリケート繊維が好ましい。セラミックファイバー成形層６の表面硬度はシリカゾルを表面に塗布し、乾燥させることにより調整可能で、本発明に使用するセラミックファイバー成形層６の表面硬度は、形状保持のため、ＪＩＳ Ｓ ６０５０準拠硬度計で７０〜９０程度が望ましい。この時、該成形層の空隙率は４０〜６０％、嵩密度は０．６〜０．７ｇ／ｃｍ３程度となり、耐熱温度１２００℃、熱伝導率は８００℃で０．１８〜０．２５の特性を有する。耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８とセラミックファイバー成形層６の接着は、耐熱ポリイミドワニスを接着剤として行うことが好ましいが、耐熱ポリイミドFRPプリプレグを接着剤として用いてもよい。セラミックファイバー成形層６の厚さは耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８との接着後に切削または研削加工によって調整する。耐熱ポリイミドFRPコア材７を用いた耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材８は耐熱ポリイミド発泡コア材４を用いた耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材５よりも曲面形状の成形性が劣るが、耐熱ポリイミドFRPコア材７の誘電率は耐熱ポリイミド発泡コア材４よりも小さいため、電波損失を小さくすることが可能である。
【符号の説明】
【００１４】
１ 飛しょう体用レドーム、２ 耐熱ポリイミドFRP外気側表皮材、３ 耐熱ポリイミドFRPレーダ側表皮材、４ 耐熱ポリイミド発泡コア材、５ 耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材、６ セラミックファイバー成形層、７ 耐熱ポリイミドFRPコア材、８ 耐熱ポリイミドFRPサンドイッチ材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体の先端部に設けられる飛しょう体用レドームであって、
コア材の両面をＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）の表皮材で挟んだ構成のＦＲＰサンドイッチ材と、
前記ＦＲＰサンドイッチ材の外気側にあたる前記表皮材の表面に設けられたセラミックファイバー成形層と、
からなることを特徴とする飛しょう体用レドーム。
【請求項２】
前記セラミックファイバー成形層はアルミナシリケート繊維からなり、ＪＩＳ−Ｓ−６０５０に規定される硬度計で計測した表面硬度が７０〜９０であることを特徴とする請求項１記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項３】
前記セラミックファイバー成形層は、空隙率が４０〜６０％、嵩密度が０．６〜０．７ｇ／ｃｍ３程度であることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項４】
前記セラミックファイバー成形層は、前記表皮材の表面に、耐熱耐熱ポリイミドワニスを接着剤として接着されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項５】
前記ＦＲＰは耐熱ポリイミドＦＲＰであり、前記コア材は耐熱ポリイミド発泡材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項６】
前記ＦＲＰは耐熱ポリイミドＦＲＰであり、前記コア材は耐熱ポリイミドＦＲＰであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項１】
飛しょう体の先端部に設けられる飛しょう体用レドームであって、
コア材の両面をＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）の表皮材で挟んだ構成のＦＲＰサンドイッチ材と、
前記ＦＲＰサンドイッチ材の外気側にあたる前記表皮材の表面に設けられたセラミックファイバー成形層と、
からなることを特徴とする飛しょう体用レドーム。
【請求項２】
前記セラミックファイバー成形層はアルミナシリケート繊維からなり、ＪＩＳ−Ｓ−６０５０に規定される硬度計で計測した表面硬度が７０〜９０であることを特徴とする請求項１記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項３】
前記セラミックファイバー成形層は、空隙率が４０〜６０％、嵩密度が０．６〜０．７ｇ／ｃｍ３程度であることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項４】
前記セラミックファイバー成形層は、前記表皮材の表面に、耐熱耐熱ポリイミドワニスを接着剤として接着されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項５】
前記ＦＲＰは耐熱ポリイミドＦＲＰであり、前記コア材は耐熱ポリイミド発泡材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項６】
前記ＦＲＰは耐熱ポリイミドＦＲＰであり、前記コア材は耐熱ポリイミドＦＲＰであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の飛しょう体用レドーム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２１１５２１（Ｐ２０１１−２１１５２１Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７７７２２（Ｐ２０１０−７７７２２）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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