具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器及安装结构的制作方法

1.本发明属于隐身飞行器技术领域，具体地说，涉及一种具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器及其安装结构。


背景技术：

2.大气数据系统是用于测量表征飞行器的运动与来流空气相互关系的飞行大气参数，通过传感器采集的气压高度、升降速度、指示空速、真空速、马赫数等信息表征了飞行器的飞行状态，用于引导飞行器控制操作。
3.随着飞行器相关技术发展，对隐身飞行器、飞翼式飞机等飞行器上安装的各种设备的雷达隐身性能提出了更高的要求。
4.专利公开号为cn110987285 a的中国发明专利申请中公开了一种用于飞翼式飞机的全嵌入式大气数据系统，提出将压力传感器嵌入式安装在飞机蒙皮中。嵌入式大气压力传感器因其本身具有气动特性好、对飞行器整体性能影响小、低雷达散射截面积小等优点确实能够保证一定的隐身性能。
5.但是，现有设计中对嵌入式大气压力传感器与飞行器蒙皮之间的安装缝隙的外形并无特殊要求，传感器蒙皮外表面也保持金属本色。虽然嵌入式大气压力传感器的外表面与安装位置处的飞行器蒙皮外形共型，但嵌入式大气压力传感器与飞行器蒙皮之间的安装缝隙及自身的外表面依然可以反射一定程度的雷达波。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术中压力传感器与飞行器蒙皮之间的安装缝隙反射雷达波对飞行器隐身性能的影响，提出了一种具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器，嵌入式大气压力传感器与飞行器蒙皮之间的安装缝隙采用斜边设计，且从隐身飞行器俯视或仰视角度观察时斜边与隐身飞行器的前缘或后缘平行，将对缝引起的散射能量偏转到rcs减缩的重点方位角范围，大大降低嵌入式大气压力传感器的安装缝隙对隐身飞行器隐身性能的影响。
7.本发明提供了一种具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器，安装在隐身飞行器上。
8.所述嵌入式大气压力传感器包括传感器本体和传感器蒙皮；所述传感器蒙皮为平行四边形；所述传感器本体安装在所述传感器蒙皮的内表面，并位于隐身飞行器内部。
9.所述传感器本体位于隐身飞行器内部，是指相对于裸露在隐身飞行器外表面的结构而言。本发明中所述传感器本体隐藏在传感器蒙皮之下。
10.本发明中所述传感器蒙皮可以看作是形成整个隐身飞行器外表面蒙皮的一部分。只是为了更清楚说明结构，本发明中将形成整个隐身飞行器外表面蒙皮分为传感器蒙皮和飞行器蒙皮，且所述传感器蒙皮与周围小区域范围内的飞行器蒙皮外表面共型。进一步地，此处描述“所述传感器蒙皮与周围小区域范围内的飞行器蒙皮外表面共型”是因为飞行器
蒙皮在机身前缘、机翼后缘等位置都会发生较大幅度的弯曲，而嵌入式大气压力传感器整体尺寸很小，其传感器蒙皮外表面不需要与整个飞行器蒙皮外表面共型，仅需要与安装位置周围小区域范围内的飞行器蒙皮外表面共型即可。共型是为了保证嵌入式大气压力传感器安装好以后，飞行器外表面对应嵌入式大气压力传感器位置无明显凸起结构，从而进一步保证飞行器的隐身性能。
11.进一步地，一般来说，本发明所述传感器蒙皮的平行边与隐身飞行器外形任意段边缘在水平投影上呈平行关系，就比无此结构限制的隐身飞行器具有较好的隐身性能。而所述传感器蒙皮的平行边与隐身飞行器外形边缘在水平投影上形成平行关系的匹配情况越多，整个隐身飞行器的隐身性能越好。
12.所以本发明提出所述传感器蒙皮的一组平行边与所述隐身飞行器任一侧的机身前缘、机翼侧缘、机翼后缘、机尾后缘中至少一个边缘结构的水平投影轮廓线平行。
13.也就是说，在俯视隐身飞行器或仰视隐身飞行器的角度，所述传感器蒙皮的平行边与隐身飞行器机身前缘、机翼侧缘、机翼后缘、机尾后缘任一边缘对应的水平轮廓线平行。
14.更进一步地，本发明所述机身前缘包括机头前缘、机翼前缘。
15.本发明还提供了一种将上述具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器安装在飞行器上所对应的安装结构。所述安装结构包括设置在隐身飞行器上的传感器安装腔和设置有传感器安装口的飞行器蒙皮；所述传感器安装口呈与传感器蒙皮形状、大小一致的平行四边形，且所述传感器蒙皮的外表面与所述传感器安装口周围的飞行器蒙皮的外表面共型。
16.本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：（1）本发明的嵌入式大气压力传感器蒙皮形状与隐身飞行器机身机身前缘、机翼侧缘、机翼后缘、机尾后缘任一边缘对应的水平轮廓线平行，降低了安装缝产生的镜面反射及对飞行器整体隐身性能的影响。
17.（2）本发明的嵌入式大气压力传感器安装结构与嵌入式大气压力传感器的蒙皮形状一致，降低了嵌入式大气压力传感器安装后安装缝产生的镜面反射及对飞行器整体隐身性能的影响。
附图说明
18.图1是本发明实施例中具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器外形示意图。
19.图2是本发明实施例中具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器蒙皮组合。
20.图3是本发明实施例中安装具有低雷达散射效能嵌入式大气压力传感器的飞行器俯视图。
21.图4是安装不具有低雷达散射效能的传统大气压力传感的飞行器俯视图。
22.图5是本发明实施例中嵌入式大气压力传感器雷达散射效能分布曲线图。
23.图6是本发明实施例中10ghz时斜边外形嵌入式大气压力传感器与传统非斜边外形安装缝雷达散射效能对比图。
24.图7是本发明实施例中15.2ghz时斜边外形嵌入式大气压力传感器与传统非斜边
外形安装缝雷达散射效能对比图。
25.其中，100、传感器蒙皮；200、传感器本体；1、第一斜边；2、第二斜边；3、第三斜边；4、第四斜边；5、隐身涂层；61、左机身前缘；62、右机身前缘；71、左机翼侧缘；72、右机翼侧缘；81、左机翼后缘；82、右机翼后缘；91、左机尾后缘：92、右机尾后缘。
具体实施方式
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.统一说明，本技术所有投影均是指水平投影，投影形成的视图如隐身飞行器的俯视图、隐身飞行器的仰视图；水平投影轮廓线均是指物体水平投影时外部轮廓对应的线条。
28.实施例1：本实施例提供了一种具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器。
29.如图1所示，作为嵌入式大气压力传感器自身而言，所述嵌入式大气压力传感器包括传感器本体200和传感器蒙皮100；所述传感器蒙皮100为平行四边形，所述传感器本体200安装在所述传感器蒙皮100的内表面。
30.如图2所示，为了更好的说明嵌入式大气压力传感器的自身结构及嵌入式大气压力传感器的安装结构，定义传感器蒙皮100的四条斜边分别记为：第一斜边1、第二斜边2、第三斜边3、第四斜边4；且相互平行的第一斜边1、第三斜边3共同组成平行四边形的第一组平行边b1，相互平行的第二斜边2、第四斜边4共同组成平行四边形的第二组平行边b2。
31.进一步说明，因为本实施例并不涉及改变嵌入式大气压力传感器信号采集、数据发送等功能，因此实施例中所述传感器本体200可以直接采用市售的各种符合飞行器设计要求的各种类型的压力传感器。更进一步，本实施例可以扩展到除压力传感器以外的其他类型传感器。
32.本实施例描述的传感器本体200可以是用于测量飞行器飞行气压的嵌入式大气数据系统中的嵌入式大气压力传感器，也可以是用于感受飞行器飞行过程中静压的机身压力传感器。
33.本实施例还提供一种将上述具有低雷达散射效能的嵌入式大气压力传感器安装在飞行器上所对应的安装结构。所述安装结构包括设置在隐身飞行器上的传感器安装腔和设置有传感器安装口的飞行器蒙皮；所述传感器安装口呈与传感器蒙皮100形状、大小一致的平行四边形，且所述传感器蒙皮100的外表面与所述传感器安装口周围的飞行器蒙皮的外表面共型。
34.将上述结构的嵌入式大气压力传感器安装到隐身飞行器上，所述传感器本体200
是被隐藏在隐身飞行器机身内部的，此时所述传感器蒙皮100与周围的飞行器蒙皮共型，连接处也无明显凸起或形状突变。
35.实施例2：本实施例在实施例1的基础上结合具体应用场景进行具体说明。
36.通常而言，飞行器最强烈的雷达反射源主要是一些腔体反射（例如：进气道、尾喷管、座舱、雷达罩）、二面角（例如：机翼与机身、机翼与挂架，垂尾与水平尾翼等连接处）以及机头前缘、机翼前缘形成的曲面或镜面反射，机翼、尾翼前后缘的边缘绕射以及机身上各处接缝形成的镜面反射。
37.不同型号的隐身飞行器的外部结构并不完全相同，但基本都具有机头前缘、机翼前缘、机翼侧缘、机翼后缘、机尾后缘这些边缘结构。其中，现在主流的隐身飞行器其机头前缘、机翼前缘大多采用一体化设计而统称为机身前缘。再者机身前缘、机翼侧缘、机翼后缘、机尾后缘通常对称分布在隐身飞行器一左一右的两侧，但各个边缘结构是否平行是隐身飞行器自身结构设计决定的，可能存在多种平行关系的组合，而隐身飞行器自身边缘结构对应的平行关系与传感器结构无关。
38.也正是如此，所述传感器蒙皮100的平行边不一定能够同时与多个隐身飞行器的边缘结构平行，只要所述传感器蒙皮100对应平行四边形的任一组平行边与左机身前缘61、右机身前缘62、左机翼侧缘71、右机翼侧缘72、左机翼后缘81、右机翼后缘82、左机尾后缘91、右机尾后缘92中至少一个边缘对应的水平投影轮廓线平行即可。也就是说，只要所述传感器蒙皮100有一组平行边与所述隐身飞行器的任一个边缘结构的水平投影轮廓线平行，就能改善隐身性能。
39.在此基础上，针对所述传感器蒙皮100的平行边与所述隐身飞行器的边缘结构的平行对应关系，本实施例罗列一部分较为典型的平行对应设计：a、两组平行边分别与所述隐身飞行器两侧的机身前缘平行；b、两组平行边分别与所述隐身飞行器两侧的机翼侧缘平行；c、两组平行边分别与所述隐身飞行器两侧的机翼后缘平行；d、两组平行边分别与所述隐身飞行器两侧的机尾后缘平行；e、第一组平行边b1同时与所述隐身飞行器的左机身前缘61、左机翼后缘81平行；第二组平行边b2同时与左机翼侧缘71、左机尾后缘91平行；f、第二组平行边b2同时与所述隐身飞行器的右机身前缘62、右机翼后缘82平行；第一组平行边b1同时与右机翼侧缘72、右机尾后缘92平行；g、第一组平行边b1同时与所述隐身飞行器的左机身前缘61、右机翼侧缘72、左机翼后缘81平行；第二组平行边b2与左机尾后缘91平行；h、第二组平行边b2同时与所述隐身飞行器的右机身前缘62、左机翼侧缘71、右机翼后缘82平行；第一组平行边b1与右机尾后缘92平行。
40.实施例3：本实施例在实施例1或实施例2的基础上，针对如图3、图4所示的一种典型的隐身飞行器结构进行说明。如图3、图4所示的隐身飞行器，在水平面投影上，隐身飞行器两侧的机身前缘、机翼侧缘、机翼后缘、机尾后缘对应的多个水平投影轮廓线分成两大组平行轮廓线。需要说明的是，图3、图4中所示的隐身飞行器其机头前缘、机翼前缘采用一体化设计且
水平投影轮廓线为一条直线段。
41.具体的：左机身前缘61、右机翼侧缘72、左机翼后缘81、右机尾后缘92属于第一组平行轮廓线l1，右机身前缘62、左机翼侧缘71、右机翼后缘82、左机尾后缘91属于第二组平行轮廓线l2。
42.进一步地，左机身前缘61实则对应共线的左机头前缘、左机翼前缘；同样，右机身前缘62实则对应共线的右机头前缘、右机翼前缘。
43.将本技术实施例1所述的嵌入式大气压力传感器安装到如图3、图4所示的典型的隐身飞行器上，要求：所述传感器蒙皮100的一组平行边与第一组平行轮廓线l1平行，且所述传感器蒙皮100的另一组平行边与第二组平行轮廓线l2平行。
44.如图4所示，飞行器上安装了p1’、p2’、p3’、p4’、p5’共5个传统的压力传感器。如图3所示，飞行器上安装了p1、p2、p3、p4、p5共5个如图1、图2所示的嵌入式大气压力传感器。
45.结合图6所示的10ghz时斜边外形嵌入式大气压力传感器与传统非斜边外形安装缝雷达散射效能对比图，以及如图7所示的15.2ghz时斜边外形嵌入式大气压力传感器与传统非斜边外形安装缝雷达散射效能对比图，明显可以看出采用斜边外形的嵌入式大气压力传感器其低雷达散射效能性能高。
46.如图2、图3所示，所述传感器蒙皮100的第一斜边1、第三斜边3组成的第一组平行边b1与所述隐身飞行器的第一组平行轮廓线l1均平行；且所述传感器蒙皮100的第二斜边2、第四斜边4组成的第二组平行边b2与所述隐身飞行器的第二组平行轮廓线l2均平行。采用此结构设计时，与左机身前缘61平行的第一斜边1、第三斜边3使得从隐身飞行器前方照射的雷达波传递方向产生偏转；与左机翼侧缘71平行的第二斜边2、第四斜边4使得从隐身飞行器侧方或后方照射的雷达波传递方向产生偏转，降低雷达波反射强度。
47.采用如图3所示安装结构时，嵌入式大气压力传感器雷达散射效能分布曲线图如图5所示。
48.采用这种斜置平行原则，既能避免安装缝隙在隐身飞行器头向或尾向rcs减缩的重点方位角范围内产生行波回波波峰、爬行波回波波峰及直达波回波波峰，又能将斜边产生的法向回波波峰偏转到rcs减缩的重点方位角范围以外，有效的改善了产品的雷达隐身性能。
49.需要说明的是，虽然图3中示意的是在隐身飞行器靠近头部的位置同时安装了5个嵌入式大气压力传感器，但是嵌入式大气压力传感器的安装数量和相对于飞行器整体的安装位置对低雷达散射效能性能影响较小，可根据设计需要进行设置。
50.实施例4：本实施例在上述实施例的基础上，进一步公开所述传感器蒙皮100的外表面设置雷达吸波材料涂覆形成的隐身涂层5。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
51.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。