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DE102008035917B4 - Lightning protection of radomes and transceivers - Google Patents

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DE102008035917B4
DE102008035917B4 DE200810035917 DE102008035917A DE102008035917B4 DE 102008035917 B4 DE102008035917 B4 DE 102008035917B4 DE 200810035917 DE200810035917 DE 200810035917 DE 102008035917 A DE102008035917 A DE 102008035917A DE 102008035917 B4 DE102008035917 B4 DE 102008035917B4
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Abstract

Blitzschutzanordnung, insbesondere für Radome und Sende-/Empfangsvorrichtungen, umfassend:
eine eine Sende-/Empfangsvorrichtung (12) umgebende, für elektromagnetische Strahlung durchlässige Schutzhülle (14), insbesondere Radomwand,
wobei die Schutzhülle (14) mit einer Beschichtung (16) versehen ist, so dass die dielektrische Festigkeit der beschichteten Schutzhülle (14) mindestens 100 kV/mm beträgt, und
die Beschichtung (16) ausgewählt ist aus einem Material der Gruppe umfassend Diamant, diamantähnliche Kohlenstoffverbindungen, kubisches Bornitrid, Siliziumdioxid und Siliziumnitrid.
Lightning protection arrangement, in particular for radomes and transceiver devices, comprising:
a protective sheath (14), in particular a radome wall, which surrounds a transmitting / receiving device (12) and is permeable to electromagnetic radiation;
wherein the protective sheath (14) is provided with a coating (16) such that the dielectric strength of the coated protective sheath (14) is at least 100 kV / mm, and
the coating (16) is selected from a material of the group comprising diamond, diamond-like carbon compounds, cubic boron nitride, silicon dioxide and silicon nitride.

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Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine Blitzschutzanordnung, insbesondere von Radomen und Sende-/Empfangsvorrichtungen. Die Erfindung betrifft ferner ein Flugzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, die Verwendung einer Anordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung.The The invention relates to a lightning protection arrangement, in particular of radomes and transceivers. The invention further relates an aircraft with an inventive arrangement, the use an arrangement and a method for producing an inventive arrangement.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Radome schützen bekanntlich Sende-/Empfangsvorrichtungen, wie beispielsweise Antennen, Radaranlagen oder andere elektromagnetisch empfindliche Systeme, vor äußeren Einflüssen (z. B. Witterungseinflüssen) und weisen eine die Sende-/Empfangsvorrichtung umgebende Schutzhülle auf, die aus dielektrischem Material besteht, um für elektromagnetische Strahlung durchlässig zu sein. Zudem gewähren Radome einen gewissen Sichtschutz, so dass äußere Beobachter nicht ohne weiteres auf die technische Einrichtung im Inneren schließen können.radomes protect known transmission / reception devices, such as antennas, Radar systems or other electromagnetically sensitive systems, from external influences (eg. B. weather conditions) and have a protective sleeve surrounding the transceiver, which is made of dielectric material for electromagnetic radiation permeable to be. In addition, grant Radome a certain privacy, so that external observers are not without further on the technical equipment inside can close.

Radome finden sich zum Beispiel bei Großanlagen, die auf der Erde fest installiert sind, und auf Schiffen. Auch die Bugverkleidung von Flugzeugen, die in der Bugnase ein Radar oder elektromagnetisch empfindliche Systeme aufweisen, wird Radom genannt (siehe 1).Radomes can be found, for example, in large-scale systems that are permanently installed on earth, and on ships. Also the bow fairing of aircraft, which have a radar or electromagnetically sensitive systems in the bow nose, is called Radom (see 1 ).

Radome und die hinter den Radomen positionierten Sende-/Empfangsvorrichtungen müssen bekanntlich gegen Blitzeinschläge geschützt werden, was insbesondere bei Flugzeugen und anderen Luftfahrzeugen sichergestellt werden muss, um den Schaden, der durch einen Blitzschlag verursacht werden könnte, so gering wie möglich zu halten, da ansonsten das Radom zerstört und das Flugzeug flugunfähig werden könnte.radomes and the transceivers positioned behind the radomes have to known against lightning strikes to be protected, which is especially ensured for aircraft and other aircraft must be to the damage caused by a lightning strike could be as low as possible otherwise the radome will be destroyed and the aircraft will be unable to fly could.

Bekannte Blitzschutzmaßnahmen, wie sie beispielsweise einleitend in EP 1 263 648 B1 genannt sind und ausführlich in F. A. Fisher et. al. „Lightning Protection of Aircraft”, Pittsfield 1990, Seite 136 bis 143 beschrieben sind, bestehen darin, massive metallische Ableiter (so genannte „solid diverters”) oder alternativ – segmentierte Streifen (so genannte „segmented strips” bzw. „button strips”) auf der Radomoberfläche anzubringen. Letztere bestehen aus einem dielektrischen Träger, auf dem in geringem Abstand knopfförmige metallische Elemente (so genannte „buttons”) platziert sind (siehe 2). Der dielektrische Träger kann dabei eine elektrisch geringfügig leitfähige Substruktur aufweisen, die eine elektrostatische Aufladung der isolierten metallischen Buttons verhindert. Die Buttons unterscheiden sich je nach Ausführung durch ihre Form und Größe.Known lightning protection measures, as introduced, for example, in EP 1 263 648 B1 are mentioned in detail and in FA Fisher et. al. "Lightning Protection of Aircraft", Pittsfield 1990, pages 136 to 143, consist of solid metal diverters or alternatively segmented strips or button strips. to install on the radome surface. The latter consist of a dielectric support on which button-shaped metallic elements (so-called "buttons") are placed at a small distance (see 2 ). The dielectric support may have an electrically slightly conductive substructure which prevents electrostatic charging of the isolated metallic buttons. The buttons differ depending on the design by their shape and size.

Die beschriebenen Ableiter und Streifen werden so auf der Radomoberfläche angeordnet, dass sie die Entstehung von Fangentladungen an ihren freien Enden begünstigen, während sie die Entstehung von Entladungen an metallischen Teilen der Sende-/Empfangsvorrichtung bedingt durch ihre Schirmwirkung behindern. Auf diese Weise wird der elektrische Durchschlag eines Blitzkanals auf die Sende-/Empfangsvorrichtung oder andere metallische Teile hinter dem Radom verhindert. Der Blitzstrom wird stattdessen über die Ableiter bzw. Streifen, bedingt durch deren elektrische Anbindung an eine massive metallische Struktur, die in der Lage ist einen Blitzstrom unbeschadet zu überstehen, abgeleitet.The arrester and strip described are arranged on the radome surface, that they have the emergence of catch discharges at their free ends favor, while it the emergence of discharges on metallic parts of the transceiver conditionally hinder by their shielding effect. This way will the electrical breakdown of a flash channel on the transceiver or other metal parts behind the radome. The lightning current instead is over the arresters or strips, due to their electrical connection to a massive metallic structure that is capable of one To survive lightning without damage derived.

Die geometrische Anordnung der Ableiter und Streifen, insbesondere deren Länge sowie deren gegenseitiger Abstand, wird durch die Radom- und Antennengeometrie sowie gleichzeitig die dielektrische Festigkeit der Radomwand bestimmt.The geometric arrangement of the arrester and strip, in particular their Length as well their mutual distance, is determined by the radome and antenna geometry and at the same time determines the dielectric strength of Radomwand.

Nach gegenwärtigem Stand der Technik erfolgt die Auslegung der Radomwand nach mechanischen und radaroptischen Gesichtspunkten unter Beachtung sonstiger Randbedingungen, wie z. B. der Gewichtsbelastung. Das Design des Blitzschutzes, die Wahl der Ableiter- bzw. Streifenlänge, ihres Abstandes und die genaue Positionierung erfolgt in einem zweiten Schritt auf der Basis vorliegender Erfahrungen und mit Hilfe von Hochspannungstests im Labor.To something present State of the art, the design of the Radomwand after mechanical and Radar-optical aspects under consideration of other boundary conditions, such as B. the weight load. The design of lightning protection, the Choice of arrester or strip length, their distance and the accurate positioning is done in a second step on the base experience and with the help of high voltage tests in Laboratory.

Von Nachteil ist, dass die voranstehend beschriebenen bekannten Blitzschutzvorkehrungen im Strahlungsfeld der Sende-/Empfangsvorrichtung liegen. Je nach Ausrichtung der Sende-/Empfangsvorrichtung bzw. der Hauptstrahlungskeule wird die Abstrahlcharakteristik der Sende-/Empfangsvorrichtung mehr oder weniger nachteilig durch die Blitzschutzvorkehrung beeinflusst. Um diesen Effekt zu verringern, besteht deswegen das Bestreben, die Belegsdichte und die Länge der Ableiter bzw. Streifen so klein wie möglich zu gestalten, ohne die Blitzschutzwirkung zu beeinträchtigen.From Disadvantage is that the above-described known lightning protection arrangements lie in the radiation field of the transmitting / receiving device. Depending on Alignment of the transmitting / receiving device or the main lobe the emission characteristic of the transmitting / receiving device becomes more or less adversely affected by the lightning protection provision. In order to reduce this effect, there is an endeavor to the document density and the length make the arrester or strip as small as possible, without the Lightning protection effect to impair.

Die US 3 906 308 A beschreibt Blitzschutzsysteme, bei denen dielektrische Materialien in Form von Beschichtungen oder Filmen eingesetzt werden, die auf kritische Komponenten aufgebracht werden, welche Verbundwerkstoffe aus Graphit oder Bor mit Epoxiharz aufweisen, die im Vergleich zu Metallen eine erheblich niedrigere elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Als dielektrische Materialien werden Polyurethan- oder Epoxibeschichtungen oder Filme aus Kapton (Kapton ist ein Polyimid) eingesetzt.The US 3 906 308 A describes lightning protection systems that use dielectric materials in the form of coatings or films applied to critical components comprising graphite or boron epoxy resin composites that have significantly lower electrical conductivity and thermal conductivity than metals. As dielectric materials polyurethane or epoxy coatings or films of Kapton (Kapton is a polyimide) are used.

Venables John D. et al ”Status and Applications of Diamond and Diamond-like Materials: An Emerging Technology” National Research Council, Committee an Superhard Materials, National Academics Press, 1990, ISBN 0309041961, geben einen Überblick über Materialien wie Diamant, diamantähnliche Kohlenstoffverbindungen, kubisches Bornitrid, Siliziumdioxid und Siliziumnitrid und mögliche Verwendungen derartiger Materialien. Es wird darauf hingewiesen, dass Diamant aufgrund seiner großen Bandlücke von 5,5 eV und seiner hohen Durchschlagsspannung von 10 V/cm auf dem Gebiet der Elektronik eingesetzt werden könnte. Erwähnt wird auch der Einsatz von Diamant als Schutzbeschichtung für Optikbauteile, auch für Radome, zum Schutz gegen Einflüsse von Staub, Regen und Abrieb sowie hoher Temperaturen, wie sie bei Radomen von Space-Shuttles beim Wiedereintritt in die Atmosphäre auftreten können. In diesem Zusammenhang werden Radome aus Diamant als vorteilhaft angesehen.Venables John D. et al. "Status and Applications of Diamond and Diamond-like Materials: An Emerging Technology "National Research Council, Committee to Superhard Materials, National Academics Press, 1990, ISBN 0309041961, give an overview of materials such as diamond, diamond-like Carbon compounds, cubic boron nitride, silicon dioxide and Silicon nitride and possible Uses of such materials. It is pointed out that diamond due to its large band gap of 5.5 eV and its high Breakdown voltage of 10 V / cm used in the field of electronics could be. Mentioned also the use of diamond as a protective coating for optical components, also for Radome, for protection against influences from dust, rain and attrition as well as high temperatures like those at Radomes of space shuttles occur when re-entering the atmosphere can. In this context, radomes of diamond are beneficial considered.

Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Blitzschutzanordnung, insbesondere von Radomen und Sende-/Empfangsvorrichtungen, zu schaffen, so dass die Sende- und Empfangseigenschaften der geschützten Sende-/Empfangsvorrichtung so wenig wie möglich gestört werden.Consequently the object of the present invention is to provide an improved Lightning protection arrangement, in particular of radomes and transceiver devices, so that the transmission and reception characteristics of the protected transceiver as little as possible disturbed become.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These The object is achieved by the subject matter of the invention according to the independent claims. advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims specified.

Im Zusammenhang mit dieser Erfindung werden die folgenden Begrifflichkeiten mit entsprechender Bedeutung verwendet.in the The following terms are related to this invention used with appropriate meaning.

Unter der dielektrischen Festigkeit (engl. „dielectric strength”) oder Durchschlagfestigkeit eines Isolators ist diejenige Feldstärke zu verstehen, welche in dem Material höchstens herrschen darf, ohne dass es zu einem Spannungsdurchschlag oder einer Funkenentladung durch das Material kommt. Die Durchschlagfestigkeit hat demzufolge die Dimension einer elektrischen Feldstärke oder einer Spannung pro Dicke des Isolators. Die Durchschlagfestigkeit ist keine Materialkonstante im eigentlichen Sinne, da sie von einer Vielzahl von Einflussgrößen, wie Elektrodenanordnung, Dauer der Beanspruchung, lokalen, mikroskopischen Materialinhomogenitäten und zeitlichem Spannungsverlauf abhängt. Zum Zwecke der Vergleichbarkeit entsprechender Werte gibt es deswegen genormte Prüfverfahren.Under the dielectric strength or Dielectric strength of an insulator is the field strength to understand which in the material at most may prevail without causing a voltage breakdown or a spark discharge comes through the material. The dielectric strength has therefore the dimension of an electric field strength or a voltage per thickness of the insulator. The dielectric strength is not a material constant in the true sense, as it is from a Variety of factors, such as Electrode arrangement, duration of stress, local, microscopic material inhomogeneities and temporal voltage curve depends. For the purpose of comparability Therefore, there are standardized test methods for corresponding values.

„Streamer” und „Leader”, Begriffe die der Gasentladungsphysik entnommen sind, sind in Anlehnung an Rakov und Uman in „Lightning – Physics and Effects”, Cambridge University Press, Cambridge 2003, wie folgt zu verstehen: Eine Korona-Entladung ist auf die unmittelbare Umgebung einer Elektrode begrenzt; sie besteht aus vielen individuellen Streamern, die nicht in der Lage sind sich selbstständig auszubreiten und den Bereich der Elektrodennähe zu verlassen. Entladungs- oder Plasmakanäle, die in der Lage sind selbstständig zu wachsen, werden hingegen als Leader bezeichnet. Während Leader eine elektrische Leitfähigkeit von ca. 104 S/m aufweisen, haben Streamer eine deutlich geringere Leitfähigkeit."Streamer" and "Leader", terms that are taken from gas-discharge physics, are to be understood as follows, based on Rakov and Uman in "Lightning - Physics and Effects", Cambridge University Press, Cambridge 2003: A corona discharge is on the immediate vicinity of an electrode limited; It consists of many individual streamers, which are unable to expand independently and to leave the area of the electrode proximity. Discharge or plasma channels capable of self-growth, on the other hand, are referred to as leaders. While leaders have an electrical conductivity of about 10 4 S / m, streamer have a much lower conductivity.

Mit Leitblitz (engl. „lightning leader”) ist folgendes zu verstehen: Aus dem negativen Ladungszentrum einer Gewitterwolke schiebt sich ein mit Wolkenladung gefüllter, zylinderförmiger Schlauch mit einem Durchmesser von einigen 10 Metern und einem dünnen, hochionisierten Plasmakern mit einem Durchmesser von etwa 1 cm ruckweise zur Erde vor. Dieser so genannte Leitblitz hat eine Vorwachsgeschwindigkeit in der Größenordnung von einem Tausendstel der Lichtgeschwindigkeit, also 300 km/s. Der Leitblitz wächst ruckweise in Abschnitten von einigen 10 m vor, wobei die Pause zwischen den Ruckstufen einige 10 Mikrosekunden beträgt. Wenn sich der Leitblitz der Erde bis auf einige 10 bis einige 100 m genähert hat, erhöht sich beispielsweise an den dem Leitblitzkopf nahe gelegenen Spitzen von Bäumen oder Giebeln von Gebäuden die elektrische Feldstärke so stark, dass schließlich die elektrische Festigkeit der Luft überschritten wird und von dort aus nun ebenfalls eine dem Leitblitz ähnliche, einige 10 bis einige 100 m lange so genannte Fangentladung (Leader) ausbricht, die dem Leitblitz entgegen wächst und schließlich mit dem Leitblitzkopf zusammentrifft.With Leitblitz (English: "lightning leader") is the following: From the negative charge center of a Thundercloud pushes a cloud-filled, cylindrical tube with a diameter of some 10 meters and a thin, highly ionized Plasma core with a diameter of about 1 cm jerky to the ground in front. This so-called Leitblitz has a Vorwachsgeschwindigkeit in the order of magnitude of one thousandth of the speed of light, that is 300 km / s. Of the Leitblitz is growing jerky in sections of some 10 m in front, taking the break between the jerk levels is a few tens of microseconds. When the Leitblitz of the earth has approached for a few tens to a few 100 m increases for example, at the Leitblitzkopf the nearby peaks of trees or gables of buildings the electric field strength so strong that finally the electrical strength of the air is exceeded and from there now also a Leitblitz similar, some 10 to some 100 m long so-called Fang discharge (Leader) breaks out, which the Leitblitz grows towards it and finally coincides with the Leitblitzkopf.

Die erfindungsgemäße Blitzschutzanordnung umfasst eine eine Sende-/Empfangsvorrichtung umgebende, für elektromagnetische Strahlung durchlässige Schutzhülle, wobei die Schutzhülle mit einer Beschichtung versehen ist, welche die dielektrische Festigkeit der Schutzhülle erheblich erhöht, nämlich auf mindestens 100 kV/mm.The lightning protection arrangement according to the invention comprises a surrounding a transmitting / receiving device, permeable to electromagnetic radiation protective cover, wherein the protective cover with a Beschich tion, which increases the dielectric strength of the protective cover considerably, namely to at least 100 kV / mm.

Die Schutzhülle ist typischerweise eine Radomwand, die bekanntlich die zu schützende Sende-/Empfangsvorrichtung umgibt und aus einem dielektrischen Material besteht.The cover is typically a radome wall, which is known to be the protected transceiver surrounds and consists of a dielectric material.

Zusätzlich können auf der erfindungsgemäß beschichteten Schutzhülle Ableiterelemente angeordnet sein, die zum Ableiten von Blitzströmen jeweils einseitig mit einer metallischen Struktur verbunden sind. Die Ableiterelemente dienen zum Einfangen eines Leitblitzes, und der resultierende Strom wird an eine metallische Struktur weitergeleitet, die in der Lage ist, diesen Strom unbeschadet zu überstehen.Additionally, you can the coated according to the invention cover Ableiterelemente be arranged, which for diverting lightning currents, respectively are connected on one side with a metallic structure. The arrester elements are used to capture a Leitblitzes, and the resulting current is relayed to a metallic structure that is capable is to survive this stream unscathed.

Der wesentliche Kern der Erfindung besteht darin, die Schutzhülle mit einem speziellen Material zu beschichten, das eine hohe dielektrische Festigkeit bei geringen elektrischen Verlusten aufweist. Dies führt dazu, dass die dielektrische Festigkeit der beschichteten Schützhülle im Vergleich zu einer unbeschichteten Schutzhülle deutlich höher ist, so dass ein Blitzdurchschlag durch die beschichtete Schutzhülle verhindert wird. In manchen Anwendungsfällen (z. B. bei kleinen Radomen) kann dann sogar ganz auf zusätzliche Vorkehrungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind (z. B. Ableiter und Streifen), verzichtet werden, so dass die Sende- und Empfangseigenschaften der zu schützenden Sende-/Empfangsvorrichtung nicht beeinflusst werden. Für andere Anwendungen (z. B. bei Großradaranlagen) oder aus Sicherheitsgründen (z. B. bei Passagierflugzeuge) kann bzw. wird man in der Regel nicht ganz auf zusätzliche Ableiterelemente verzichten, um einen sicheren Blitzschutz zu gewährleisten; jedoch bewirkt die erfindungsgemäße Beschichtung, dass durch die Erhöhung der dielektrischen Festigkeit der Schutzhülle die Vorraussetzungen geschaffen sind, die Belegungsdichte der Schutzhülle mit Ableiterelementen zu verringern, wodurch die störende Beeinflussung der Sende- und Empfangseigenschaften der betreffenden Sende-/Empfangsvorrichtung deutlich verringert ist. Mit anderen Worten ist die Anzahl der Ableiterelemente im Vergleich zu einer Schutzhülle ohne Beschichtung verringert, wodurch die Sende- und Empfangseigenschaften der Sende-/Empfangsvorrichtung einer geringeren Störung als bei herkömmlichen Anordnungen ausgesetzt sind.Of the essential core of the invention is the protective cover with to coat a special material that has a high dielectric Has strength with low electrical losses. This leads to the dielectric strength of the coated protective sheath in comparison to an uncoated protective cover significantly higher is, so that a lightning strike through the coated protective cover prevents becomes. In some applications (eg for small radomes) can then even completely on additional Arrangements as known from the prior art (eg. As conductors and strips), be waived so that the transmitting and reception characteristics of the transceiver to be protected not affected. For other applications (eg in large radars) or for safety reasons (eg. B. in passenger aircraft) can or will not usually entirely on additional Dispense arrester elements to ensure safe lightning protection; however, the coating according to the invention causes that by the increase the dielectric strength of the protective cover created the prerequisites are, the density of the protective cover with arrester elements to reduce, causing the disturbing Influencing the transmission and reception characteristics of the concerned Transmitting / receiving device is significantly reduced. With others Words is the number of arrester elements compared to one cover reduced without coating, reducing the transmission and reception characteristics the transmitting / receiving device of a lower disturbance than at conventional Arrangements are exposed.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die dielektrische Festigkeit der Beschichtung mindestens 350 kV/mm. Besonders vorteilhaft sind Beschichtungen mit einer dielektrischen Festigkeit von mindestens 400 kV/mm.According to one preferred embodiment is the dielectric strength of the coating is at least 350 kV / mm. Particularly advantageous are coatings with a dielectric Strength of at least 400 kV / mm.

Besonders bevorzugt werden Beschichtungen mit einer dielektrischen Festigkeit von mindestens 1000 kV/mm verwendet.Especially preferred are coatings having a dielectric strength of at least 1000 kV / mm used.

Konventionelle Radomstrukturen haben, abhängig von der jeweiligen Bauweise, eine dielektrische Festigkeit, die zwischen 10 bis 40 kV/mm liegt. Mit der erfindungsgemäßen Beschichtung lässt sich die dielektrische Festigkeit je nach Schichtdicke um mehr als 100 kV/mm steigern, so dass sich resultierende dielektrische Festigkeiten von deutlich oberhalb 100 kV/mm ergeben. Wie erwähnt beträgt die dielektrische Festigkeit der erfindungsgemäß beschichteten Schutzhülle mindestens 100 kV/mm.conventional Radom structures have, depending of the respective construction, a dielectric strength, the between 10 to 40 kV / mm. With the coating according to the invention let yourself the dielectric strength by more than 100, depending on the layer thickness increase kV / mm, so that resulting dielectric strengths significantly above 100 kV / mm. As mentioned, the dielectric strength is the coated according to the invention cover at least 100 kV / mm.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die auf die Schutzhülle aufgebrachte Beschichtung aus Diamant oder diamantähnlichen Kohlenstoffverbindungen, wobei für letztere die vorwiegende sp3-Hybridisierung der Kohlenstoff-Atomorbitale wesentlich ist. Schichten aus derartigen Materialien haben einen Realteil der Dielektrizitätskonstante, der nicht zu groß ist, und gleichzeitig einen hinreichend kleinen elektrischen Verlustfaktor, wodurch sie für die gewünschte Anwendung entsprechend geeignet sind. Die dielektrische Festigkeit für Diamant liegt bei ca. 1000 kV/mm und ist somit um einen Faktor 25 bis 100 größer als die herkömmlicher Radomwände (10 bis 40 kV/mm). Folglich können selbst dünne Diamantbeschichtungen die Durchschlagfestigkeit der Schutzhülle signifikant vergrößern.According to one embodiment The invention provides the coating applied to the protective cover made of diamond or diamond-like Carbon compounds, wherein for the latter is the predominant sp3 hybridization of the carbon atomic orbitals is essential. Layers of such materials have one Real part of the dielectric constant, that is not too big, and at the same time a sufficiently small electrical loss factor, making them for the desired Application are suitable accordingly. The dielectric strength for diamond is about 1000 kV / mm and is thus by a factor of 25 to 100 greater than the more conventional Radomwände (10 to 40 kV / mm). Consequently, you can even thin Diamond coatings significantly reduce the dielectric strength of the protective cover enlarge.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht die Beschichtung aus kubischem Bornitrid (BN cub). Bornitrid hat eine diamantähnliche Struktur und seine dielektrischen Eigenschaften sind vergleichbar mit denen von diamantähnlichem Kohlenstoff. Auch Bornitrid weist eine hohe dielektrische Festigkeit auf (ca. 400 kV/mm). Der Realteil der Dielektrizitätskonstante bewegt sich in einem für diese Anwendung angemessenen Rahmen und der Verlustfaktor ist hinreichend klein, um als Beschichtungsmaterial für die Schutzhülle eingesetzt werden zu können, ohne die Transmissionsverluste zu erhöhen.According to one another embodiment the coating consists of cubic boron nitride (BN cub). boron nitride has a diamond-like Structure and its dielectric properties are comparable with those of diamond-like Carbon. Boron nitride also has a high dielectric strength on (about 400 kV / mm). The real part of the dielectric constant moves in one for This application adequate framework and the loss factor is sufficient small to be used as a coating material for the protective cover to be able to without increasing the transmission losses.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht die Beschichtung aus Siliziumoxid (SiO2), das eine dielektrische Festigkeit von ca. 1000 kV/mm hat.According to a further embodiment, the coating consists of silicon oxide (SiO 2 ), which has a dielectric strength of about 1000 kV / mm.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird als Material für die Beschichtung Siliziumnitrid (Si3N4) verwendet, dessen dielektrische Festigkeit ungefähr 1000 kV/mm beträgt.According to another embodiment, silicon nitride (Si 3 N 4 ) whose dielectric strength is about 1000 kV / mm is used as the material for the coating.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bestehen die gegebenenfalls zusätzlich auf der beschichteten Schutzhülle angeordneten Ableiterelemente aus streifenförmigen metallischen Elementen, die im Stand der Technik als „solid diverters” bezeichnet werden.According to one another embodiment they may be additional on the coated protective cover arranged arrester elements of strip-shaped metallic elements, in the prior art as "solid diverters " become.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Ableiterelemente in Form von segmentierten Streifen mit knopfförmigen metallischen Elementen ausgebildet, die auch als „segmented strips” oder „button strips” bekannt sind (siehe 2).According to a further embodiment, the arrester elements are in the form of segmented strips with button-shaped metallic elements, which are also known as "segmented strips" or "button strips" (see 2 ).

Die erfindungsgemäße Blitzschutzanordnung findet insbesondere bei Luftfahrzeugen, wie beispielsweise Flugzeugen und Hubschraubern, Anwendung.The Lightning protection arrangement according to the invention especially in aircraft, such as aircraft and helicopters, application.

Bei einem Flugzeug, das die erfindungsgemäße Anordnung aufweist, ist die Schutzhülle typischerweise ein Radom, das an der Bugnase des Flugzeuges angeordnet ist. Die zu schützende Sende-/Empfangsvorrichtung ist in der Regel eine Radaranlage oder ein anderes elektromagnetisch empfindliches System. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Anordnung auch an anderen Stellen angebracht werden.at an aircraft having the inventive arrangement is the protective cover typically a radome, which is arranged at the nose of the aircraft is. The to be protected Transceiver is usually a radar or another electromagnetic sensitive system. Of course you can the inventive arrangement also be applied in other places.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Blitzschutzanordnung, insbesondere für Radome und Sende-/Empfangsvorrichtungen, angegeben, wobei eine für elektromagnetische Strahlung transparente Schutzhülle bereitgestellt wird, die eine Sende-/Empfangsvorrichtung umgeben soll, und auf die Schutzhülle eine Beschichtung aufgetragen wird, wodurch die dielektrische Festigkeit der Schutzhüllemindestens 100 kV/mm beträgt.According to one Another aspect of the invention is a method for the production a lightning protection arrangement, in particular for radomes and transceivers, indicated, with one for electromagnetic radiation transparent protective cover provided which is to surround a transceiver, and on the protective cover a coating is applied, increasing the dielectric strength the shelter at least 100 kV / mm.

Je nach Anwendungsfall werden auf der beschichteten Schutzhülle zusätzlich Ableiterelemente angeordnet, die zum Ableiten von Blitzströmen jeweils einseitig mit einer metallischen Struktur verbunden werden.ever After application, in addition to the coated protective cover Ableiterelemente arranged to derive lightning currents one-sided with a metallic structure are connected.

Bevorzugt wird eine Beschichtung aus Diamant, diamantähnlichen Kohlenstoffverbindungen, kubischem Bornitrit, Siliziumoxid oder Siliziumnitrid mit einer an sich bekannten Gasphasenbescheidung aufgetragen, insbesondere mittels „Chemical Vapour Deposition” CVD-Verfahren oder einem Plasma unterstützen CVD-Verfahren. Diese Verfahren eignen sich sowohl zur Herstellung von Element- als auch Verbindungsbeschichtungen.Prefers becomes a coating of diamond, diamond-like carbon compounds, cubic boron nitride, silicon oxide or silicon nitride with a applied gas phase bescheidung known, in particular by means of "Chemical Vapor Deposition "CVD method or a plasma assist CVD method. These methods are suitable both for the production of elemental as well as compound coatings.

Es sei angemerkt, dass sich die beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie die Anmerkungen und Erläuterungen gleichermaßen auf die Anordnung, das Verfahren und ein Flugzeug beziehen. Einzelne Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden.It It should be noted that the described embodiments and the comments and explanations equally refer to the layout, the procedure and an aircraft. Separate Features can Of course also be combined with each other.

BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES

Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben, die jedoch nicht als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.exemplary embodiments are described below with reference to the following figures, which, however, should not be construed as limiting the invention.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorderansicht eines Flugzeuges, das am Flugzeugbug ein Radom aufweist; 1 shows a schematic representation of a front view of an aircraft which has a radome on the aircraft bow;

2a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Ableiterelement, das in Form eines segmentierten Streifen mit knopfförmigen metallischen Elementen ausgebildet ist, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist; und 2a shows a schematic plan view of a conductor element, which is formed in the form of a segmented strip with button-shaped metallic elements, as is known from the prior art; and

2b zeigt eine Querschnittsansicht des in 2a dargestellten Ableiterelements; und 2 B shows a cross-sectional view of the in 2a illustrated arrester element; and

3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der physikalischen Vorgänge beim Blitzeinschlag in Radome bzw. Antennen. 3 shows a schematic representation for explaining the physical processes during lightning strikes in radomes or antennas.

In der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.In The following figure description will be for the same or similar Elements use the same reference numerals. The representations in the figures are schematic and not to scale.

1 zeigt in schematischer Darstellung die Vorderansicht eines Flugzeuges 30. Am Bug des Flugzeuges 30 befindet sich üblicherweise ein Radom, das dahinter liegende Antennen, Radarsysteme oder andere elektromagnetisch empfindliche Systeme schützt. Da das Radom normalerweise von außen nicht zu sehen ist, ist es in 1 lediglich schematisch durch eine kreisförmige Line 14 angedeutet. 1 shows a schematic representation of the front view of an aircraft 30 , At the bow of the plane 30 is usually a radome, the underlying antennas, radar systems or others It protects electromagnetically sensitive systems. Since the radome is normally not visible from the outside, it is in 1 only schematically by a circular line 14 indicated.

Zum Blitzschutz des Radoms und der dahinter liegenden, in 1 nicht zu sehenden Sende-/Empfangsvorrichtungen, werden, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, auf der Oberfläche der Radomwand 14 Ableiterelemente angeordnet. Diese Ableiterelemente sind in 1 lediglich schematisch dargestellt und mit Bezugszeichen 18 bezeichnet. Die elektrisch leitenden Ableiterelemente 18 sind streifenförmig, voneinander beabstandet angeordnet und erstrecken sich in Richtung der Radomspitze 32. Das in Richtung Radomspitze 32 weisende Ende eines jeweiligen Ableiterelements 18 ist frei, wohingegen das andere Ende mit dem metallischen Flugzeugrumpf kurzgeschlossen ist. Wenn das Radom von einem Blitz getroffen wird, wird der resultierende Strom über die Ableiterelemente 18 an den Flugzeugrumpf weitergeleitet, wo hohe Stromdichten sicher abgeführt werden können.To lightning protection of the Radome and the behind, in 1 Unrecognizable transceivers are, as is known in the art, on the surface of Radomwand 14 Arrester elements arranged. These arrester elements are in 1 only shown schematically and with reference numerals 18 designated. The electrically conductive arrester elements 18 are strip-shaped, spaced from each other and extend in the direction of Radomspitze 32 , The towards Radomspitze 32 pointing end of a respective arrester element 18 is free, whereas the other end is shorted to the metallic fuselage. When the radome is struck by lightning, the resulting current will be via the arrester elements 18 forwarded to the fuselage, where high current densities can be safely dissipated.

Die streifenförmigen metallischen Ableiterelemente 18 („solid diverters”) haben im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt mit einer typischen Querschnittsfläche von 0,5 cm2.The strip-shaped metallic arrester elements 18 ("Solid diverters") have a substantially rectangular cross-section with a typical cross-sectional area of 0.5 cm 2 .

Alternativ können als Ableiterelemente 18 segmentierte Streifen mit knopfförmigen metallischen Elementen („segmented strips” bzw. „button strips”) verwendet werden, wie sie in 2a und 2b schematisch dargestellt sind. 2a zeigt eine Draufsicht und 2b zeigt eine Querschnittsansicht. Bekanntlich bestehen sie aus einem dielektrischen Träger 40, gegebenenfalls einem Widerstandsstreifen 42, und in geringem Abstand zueinander auf dem Träger 40 angeordneten knopfförmigen, elektrisch leitenden Elementen 44, den so genannten „Buttons”. Der dielektrische Träger 40 kann dabei eine elektrisch geringfügig leitfähige Substruktur 42 aufweisen, die eine elektrostatische Aufladung der isolierten metallischen Buttons 44 verhindert.Alternatively, as arrester elements 18 segmented strips with button-shaped metallic elements ("segmented strips" or "button strips") are used, as they are in 2a and 2 B are shown schematically. 2a shows a plan view and 2 B shows a cross-sectional view. As is known, they consist of a dielectric carrier 40 , optionally a resistance strip 42 , and at a small distance from each other on the support 40 arranged button-shaped, electrically conductive elements 44 , the so-called "buttons". The dielectric carrier 40 may be an electrically slightly conductive substructure 42 have an electrostatic charge of the isolated metallic buttons 44 prevented.

Die geometrische Konfiguration der Ableiterelemente 18, insbesondere die Wahl der Länge und des Abstandes untereinander, sowie die genaue Positionierung hängt von der Geometrie der Schutzhülle und der Sende-/Empfangsvorrichtung sowie von der dielektrischen Festigkeit der Schutzhülle ab und wird nach mechanischen und radaroptischen Gesichtspunkten ausgelegt.The geometric configuration of the arrester elements 18 , in particular the choice of the length and the distance between each other, as well as the exact positioning depends on the geometry of the protective cover and the transceiver as well as on the dielectric strength of the protective cover and is designed according to mechanical and radar optical aspects.

Grundsätzlich ist die Beeinflussung der Antennendiagramme durch die segmentierten Streifen („segmented strips” bzw. „button strips”) geringer als durch die massiven Ableiter („solid diverters”). Sie weisen jedoch den signifikanten Nachteil auf, ihre schützende Wirkung gegenüber Blitzen unter ungünstigen Witterungsbedingungen (Wasserbelag und Eisbildung auf der Radomoberfläche bzw. den Streifen) mehr oder weniger zu verlieren. Deswegen werden sie bei sicherheitskritischen Anwendungen in der Regel nicht eingesetzt. Außerdem bedürfen sie eines größeren Wartungsaufwandes, da sie keiner mehrfachen Blitzbelastung standhalten.Basically the influence of the antenna diagrams by the segmented Strip ("segmented strips "or" button strips ") less than by the solid diverters. she However, they have the significant disadvantage of their protective effect across from Flashing under unfavorable Weather conditions (water surface and ice formation on the Radomoberfläche or to lose the strip more or less. That's why they will usually not used in safety-critical applications. Besides, they require a larger maintenance effort, since they withstand no multiple lightning exposure.

3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der physikalischen Vorgänge beim Blitzeinschlag in Radome bzw. Antennen. In 3 ist mit Bezugsziffer 10 verallgemeinert eine Blitzschutzanordnung bezeichnet, die an einem beliebigen Objekt, beispielsweise einem Flugzeug oder einer am Boden installierten Radaranlage angeordnet sein kann. Zum Schutz einer Sende-/Empfangsvorrichtung 12, die hier beispielhaft als Antenne dargestellt ist, ist diese auf bekannte Weise kuppelartig von einer dielektrischen Schutzhülle bzw. Radomwand 14 umgeben. Auf der Oberfläche der Radomwand 14 können, wie voranstehend beschrieben, Ableiterelemente 18 angeordnet sein. Aus Gründen der zeichnerischen Darstellung ist in 3 lediglich ein Ableiterelement 18 dargestellt, dessen eine Ende frei ist, wohingegen das andere Ende mit einer metallischen Struktur 20, z. B. einem Flansch des Flugzeugrumpfes oder bei einer bodengebundenen Antenne mit dem Grund, kurzgeschlossen ist. 3 shows a schematic representation for explaining the physical processes during lightning strikes in radomes or antennas. In 3 is with reference number 10 generalized designates a lightning protection arrangement that can be arranged on any object, such as an aircraft or a radar system installed on the ground. To protect a transceiver 12 , which is exemplified here as an antenna, this is dome-like in a known manner of a dielectric protective cover or Radomwand 14 surround. On the surface of the radome wall 14 can, as described above, arrester elements 18 be arranged. For the sake of graphic representation is in 3 only one arrester element 18 shown, one end of which is free, whereas the other end with a metallic structure 20 , z. B. a flange of the fuselage or a ground-based antenna with the reason is shorted.

In vereinfachter Form kann man sich die Vorgänge beim Blitzeinschlag in die Antenne 12 bzw. die Ableiterelemente 18 wie folgt darstellen: Ein Leitblitz 22 nähert sich dem Objekt, beispielsweise einem Flugzeug. Das elektrische Feld, das dieser Leitblitz 22 in der Nähe der Radomwand 14 hervorruft, kann auf dem Ableiterelement 18 und/oder der Antenne 12 so genannte Streamer 24 hervorrufen. Einer dieser Streamer 24 kann sich zu einer Fangentladung (Leader) entwickeln, sich mit dem Leitblitz 22 verbinden und einen Blitzeinschlag auf Antenne 12 bzw. Ableiterelemente 18 bewirken.In a simplified form, one can observe the processes during the lightning strike in the antenna 12 or the arrester elements 18 represent as follows: A Leitblitz 22 approaches the object, for example an airplane. The electric field, this Leitblitz 22 near the Radomwand 14 can cause on the arrester element 18 and / or the antenna 12 so-called streamer 24 cause. One of these streamer 24 can develop into a catch discharge (leader), dealing with the lead lightning 22 connect and a lightning strike on antenna 12 or arrester elements 18 cause.

Der bevorzugte Pfad für den Blitzdurchschlag ist jener mit der niedrigsten Durchschlagspannung. Für den Pfad zum Ableiterelement 18 ergibt sich die Durchschlagspannung Va aus der Spannung für den Durchbruch in Luft zwischen der Spitze des Leitblitzes 22 und dem freien Ende des Ableiterelements 18, sofern es sich um einen metallische Streifen („solid diverter”) handelt. Bei einem segmentierten Streifen („segmented strip” bzw. „button strip”) kommt noch ein zusätzlicher Anteil hinzu, auf den hier jedoch nicht näher eingegangen wird.The preferred path for lightning breakdown is that with the lowest breakdown voltage. For the path to the arrester element 18 the breakdown voltage V a results from the voltage for the breakthrough in air between the tip of the Leitblitzes 22 and the free end of the arrester element 18 if it is a metallic strip ("solid diverter"). For a segmented strip ("segmented strip" or "button strip"), an additional share is added, but not discussed here will be.

Für den Pfad auf die Antenne 12 ergibt sich die Durchschlagspannung aus drei Anteilen: der Durchschlagspannung Vb1 zwischen der Spitze des Leitblitzes 22 und der äußerer Radomwand 14, der Durchbruchspannung Vb2 durch die Radomwand 14 und der Durchschlagspannung Vb3 von der inneren Radomwand 14 zur Antenne 12.For the path to the antenna 12 the breakdown voltage results from three parts: the breakdown voltage V b1 between the tip of the Leitblitzes 22 and the outer radome wall 14 , the breakdown voltage V b2 through the radome wall 14 and the breakdown voltage V b3 from the inner radome wall 14 to the antenna 12 ,

Erfindungsgemäß ist die Radomwand 14 mit einer Beschichtung 16 versehen, die in 3 vereinfacht durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Die Beschichtung 16 weist eine hohe dielektrische Festigkeit (≥ 350 kV/mm) bei geringen elektrischen Verlusten auf. Durch eine derartige Beschichtung 16 wird die Durchschlagspannung Vb2 durch die beschichtete Radomwand 14 substantiell erhöht, was dazu führt, dass in manchen Anwendungsfällen (z. B. bei kleinen Radaranlagen) ganz auf zusätzliche Ableiterelemente verzichtet werden kann und somit die Transmissionseigenschaften der Antenne 12 durch diese nicht beeinträchtigt werden.According to the invention the radome wall 14 with a coating 16 provided in 3 simplified represented by a dashed line. The coating 16 has a high dielectric strength (≥ 350 kV / mm) with low electrical losses. By such a coating 16 the breakdown voltage V b2 through the coated Radomwand 14 substantially increased, which means that in some applications (eg in small radar systems) can be completely dispensed with additional arrester elements and thus the transmission properties of the antenna 12 not be affected by this.

Für den Fall, dass auf zusätzliche Ableiterelemente nicht verzichten werden kann, wie beispielsweise bei Großanlagen oder aus Sicherheitsgründen, bewirkt die erfindungsgemäße Beschichtung 16, dass die Anzahl bzw. Größe der Ableiterelemente 18 im Vergleich zu einer herkömmlichen, unbeschichteten Radomwand deutlich reduziert ist. Das hat wiederum zur Folge, dass die Sende- und Empfangseigenschaften der geschützten Vorrichtung 12 weniger beeinträchtigt werden, d. h. die Strahlungscharakteristik der Antenne 12 wird weniger gestört.In the event that can not be dispensed with additional arrester elements, such as in large plants or for safety reasons, the coating of the invention causes 16 in that the number or size of the arrester elements 18 compared to a conventional, uncoated Radomwand is significantly reduced. This in turn means that the transmission and reception characteristics of the protected device 12 less affected, ie the radiation characteristics of the antenna 12 is less disturbed.

Als erfindungsgemäße Beschichtung 16 eignen sich Diamant oder diamantähnliche Kohlenstoffverbindungen, d. h. Schichten mit einer im Wesentlichen sp3-Hybridisierung der Kohlenstoff-Atomorbitale. Eine der mit diamantähnlichem Kohlenstoff hinsichtlich der hier erforderlichen Eigenschaften vergleichbaren Substanzen ist kubisches Bornitrid. Daneben eignen sich auch Siliziumoxid und Siliziumnitrid. Die dielektrischen Festigkeiten der genannten Materialien haben folgende Werte: MATERIAL DIELEKTRISCHE FESTIGKEIT [kV/mm] Diamant ~ 1000 Kubisches Bornitrid ~ 400 Siliziumdioxid ~ 1000 Siliziumnitrid ~ 1000 As a coating according to the invention 16 Suitable are diamond or diamond-like carbon compounds, ie layers with a substantially sp3 hybridization of the carbon atomic orbitals. One of the diamond-like carbon-like substances in terms of properties required here is cubic boron nitride. In addition, silicon oxide and silicon nitride are also suitable. The dielectric strengths of the materials mentioned have the following values: MATERIAL DIELECTRIC STRENGTH [kV / mm] diamond ~ 1000 Cubic boron nitride ~ 400 silica ~ 1000 silicon nitride ~ 1000

Da typische Durchschlagsfestigkeiten von herkömmlichen Radomaufbauten sich im Bereich von 10 bis 40 kV/mm bewegen, vergrößert sich die Durchschlagsfestigkeit einer bereits mit einer dünnen Beschichtung 16 versehenen Radomwand 14 signifikant.Since typical breakdown strengths of conventional radome structures range from 10 to 40 kV / mm, the dielectric strength of one already increases with a thin coating 16 provided radome wall 14 significant.

Gleichzeitig eignet sich die genannte Schicht wegen ihrer mechanischen Härte, der Rissfestigkeit und der hohen thermischen Leitfähigkeit zum Schutz der Radomwand 14 gegenüber Umwelteinflüssen (z. B. Regenerosion, Beschädigung durch elektrostatische Entladung, thermischer Schock).At the same time, because of its mechanical hardness, crack resistance and high thermal conductivity, the said layer is suitable for protecting the radome wall 14 against environmental influences (eg rain erosion, damage due to electrostatic discharge, thermal shock).

Im Hinblick auf die Beschichtungstechnik für die hier relevanten Substanzen ist dahingehend zu differenzieren, dass im Falle diamantähnlicher Kohlenstoffe eine Elementbeschichtung, im Falle des kubischen Bornitrid eine Verbindungsbeschichtung vorliegt. Elementbeschichtungen sind verfahrenstechnisch grundsätzlich einfacher zu realisieren als Verbindungsbeschichtungen.in the Regarding the coating technology for the relevant substances is to be differentiated so that in the case of diamond-like Carbons an element coating, in the case of cubic boron nitride a connection coating is present. Element coatings are procedurally in principle easier to implement than compound coatings.

Diamantähnliche Kohlenstoffschichten lassen sich über Gasphasenabscheidung, wie beispielsweise Chemical Vapor Deposition (CVD) oder Plasma unterstütztes CVD realisieren. Entsprechende Verfahren sind bekannt. Als Precursor kann im einfachsten Fall Methan eingesetzt werden. Andere Precursoren (in der Regel Kohlenwasserstoffe) sind ebenfalls möglich (Acetylen, Propan/Propen-Mischungen).diamond-like Carbon layers can be deposited via vapor deposition, such as For example, chemical vapor deposition (CVD) or plasma assisted CVD realize. Corresponding methods are known. As precursor In the simplest case, methane can be used. Other precursors (usually hydrocarbons) are also possible (acetylene, Propane / propene mixtures).

Kubisches Bornitrid ist beschichtungstechnisch ebenfalls darstellbar über CVD/Plasma unterstütztes CVD unter Verwendung der Precursoren Borwasserstoff (B2H6) und Stickstoff oder Stickstoff tragender reaktiver Verbindungen (z. B. Ammoniak direkt oder entsprechende Stickstoff/Wasserstoffmischungen in Plasma unterstützten Prozessen). Für Beschichtungen aus Siliziumdioxid und Siliziumnitrid gilt Entsprechendes.Cubic boron nitride is also plating by CVD / plasma assisted CVD using the precursors borane (B 2 H 6 ) and nitrogen or nitrogen bearing reactive compounds (eg ammonia directly or corresponding nitrogen / hydrogen mixtures in plasma assisted processes). The same applies to coatings of silicon dioxide and silicon nitride.

Die obige Beschreibung der 3 bezieht sich auf den so genannten ungetriggerten Blitzeinschlag in ein Flugzeug. Das elektrische Feld, das ein Streamer auf den Ableiterstreifen oder der Antenne hervorruft, wird von den elektrischen Ladungen im Leitblitz erzeugt, der sich dem Flugzeug nähert.The above description of 3 refers to the so-called ungetriggered lightning strike in an airplane. The electric field that a streamer causes on the arrester strip or antenna is generated by the electrical charges in the guide-light approaching the aircraft.

Weitaus häufiger tritt der Fall der so genannten getriggerten Blitzeinschläge in Flugzeugen auf, bei dem das Flugzeug selbst den Einschlag auslöst. Die physikalischen Vorgänge unterscheiden sich nur insoweit, als in diesem Fall das elektrische Feld, das die Streamer hervorruft, nicht von den Ladungen im Leitblitz, sondern von den Ladungen in der Gewitterwolke erzeugt wird. Die Zeitskalen, auf denen sich die elektrischen Felder verändern, die Blitzableiter und Antenne sehen, ändern sich zwar ebenfalls, jedoch ergeben sich daraus keine Konsequenzen in Bezug auf die geführte Diskussion der auftretenden physikalischen Vorgänge und der Wirkung der erfindungsgemäßen Beschichtung.much frequently occurs the case of so-called triggered lightning strikes in airplanes on, in which the aircraft itself triggers the impact. The physical processes differ only insofar as in this case the electric Field that causes the streamer, not from the charges in the Leitblitz, but is generated by the charges in the storm cloud. The Time scales on which the electric fields change, the Lightning rods and antenna see, change also, however, there are no consequences with respect to the discussion the occurring physical processes and the effect of the coating according to the invention.

Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „aufweisend” oder „ähnliche” nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden.Finally, it will noted that expressions like "having" or "similar" not to exclude that further elements or steps can be provided. Of Further, it should be noted that "one" or "one" does not exclude a multitude. In addition, in Connection with the various embodiments described features be combined with each other as desired.

1010
BlitzschutzanordnungLightning protection order
1212
Sende-/Empfangsvorrichtung (Antenne)Transmitting / receiving device (Antenna)
1414
Schutzhülle (Radomwand)Protective cover (Radomwand)
1616
Beschichtungcoating
1818
Ableiterelementarrestor
2020
metallische Struktur (Masse, Flansch)metallic Structure (mass, flange)
2222
Leitblitzdownward leader
2424
StreamerStreamer
3030
Flugzeugplane
3232
Radomspitzeradome
4040
dielektrisches Substratdielectric substratum
4242
resistives Materialresistive material
4444
knopfförmige metallische Elemente (Buttons)button-shaped metallic Elements (buttons)
Va V a
Durchschlagspannung zwischen Leitblitz und AbleiterelementBreakdown voltage between Leitblitz and arrester element
Vb1 V b1
Durchschlagspannung zwischen Leitblitz und äußerer RadomwandBreakdown voltage between Leitblitz and outer Radomwand
Vb2 V b2
Durchschlagspannung durch die RadomwandBreakdown voltage through the Radomwand
Vb3 V b3
Durchschlagspannung zwischen innerer Radomwand und AntenneBreakdown voltage between inner radome wall and antenna

Claims (14)

Blitzschutzanordnung, insbesondere für Radome und Sende-/Empfangsvorrichtungen, umfassend: eine eine Sende-/Empfangsvorrichtung (12) umgebende, für elektromagnetische Strahlung durchlässige Schutzhülle (14), insbesondere Radomwand, wobei die Schutzhülle (14) mit einer Beschichtung (16) versehen ist, so dass die dielektrische Festigkeit der beschichteten Schutzhülle (14) mindestens 100 kV/mm beträgt, und die Beschichtung (16) ausgewählt ist aus einem Material der Gruppe umfassend Diamant, diamantähnliche Kohlenstoffverbindungen, kubisches Bornitrid, Siliziumdioxid und Siliziumnitrid.Lightning protection arrangement, in particular for radomes and transceiver devices, comprising: a transceiver device ( 12 ) surrounding, permeable to electromagnetic radiation protective cover ( 14 ), in particular Radomwand, wherein the protective cover ( 14 ) with a coating ( 16 ), so that the dielectric strength of the coated protective cover ( 14 ) is at least 100 kV / mm, and the coating ( 16 ) is selected from a material of the group comprising diamond, diamond-like carbon compounds, cubic boron nitride, silicon dioxide and silicon nitride. Anordnung nach Anspruch 1, wobei auf der Schutzhülle (14) Ableiterelemente (18) angeordnet sind, die zum Ableiten von Blitzströmen jeweils einseitig mit einer metallischen Struktur (20) verbunden sind.Arrangement according to claim 1, wherein on the protective cover ( 14 ) Arrester elements ( 18 ) arranged to derive lightning currents on each side with a metallic structure ( 20 ) are connected. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dielektrische Festigkeit der Beschichtung (16) mindestens 350 kV/mm beträgt.Arrangement according to claim 1 or 2, wherein the dielectric strength of the coating ( 16 ) is at least 350 kV / mm. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Ableiterelemente (18) in Form von streifenförmigen metallischen Elementen ausgebildet sind.Arrangement according to one of claims 2 to 3, wherein the arrester elements ( 18 ) are formed in the form of strip-shaped metallic elements. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Ableiterelemente (18) als segmentierte Streifen mit knopfförmigen metallischen Elementen ausgebildet sind.Arrangement according to one of claims 2 to 4, wherein the arrester elements ( 18 ) are formed as segmented strips with button-shaped metallic elements. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Anzahl der Ableiterelemente (18) im Vergleich zu einer Schutzhülle (14) ohne Beschichtung (16) verringert ist, wodurch die Sende- und Empfangseigenschaften der Sende-/Empfangsvorrichtung (12) einer geringeren Störung ausgesetzt sind.Arrangement according to one of claims 2 to 5, wherein the number of arrester elements ( 18 ) compared to a protective cover ( 14 ) without coating ( 16 ), whereby the transmission and reception characteristics of the transceiver ( 12 ) are exposed to less interference. Flugzeug mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Aircraft with an arrangement according to one of claims 1 to 6th Flugzeug nach Anspruch 7, wobei die Schutzhülle (14) ein Radom ist, das am Bug des Flugzeuges (30) angeordnet ist.Aircraft according to claim 7, wherein the protective cover ( 14 ) a radome is at the bow of the aircraft ( 30 ) is arranged. Flugzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Sende-/Empfangsvorrichtung (12) eine Radaranlage ist.Aircraft according to claim 7 or 8, wherein the transceiver device ( 12 ) is a radar system. Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Luftfahrzeug.Use of an arrangement according to one of claims 1 to 6 in an aircraft. Verfahren zur Herstellung einer Blitzschutzanordnung, insbesondere für Radome und Sende-/Empfangsvorrichtungen (12), umfassend die Schritte: Bereitstellen einer eine Sende-/Empfangsvorrichtung (12) umgebenden, für elektromagnetische Strahlung durchlässige Schutzhülle (14), insbesondere Radomwand, und Aufbringen einer Beschichtung (16) auf der Schutzhülle (14), wobei durch die Beschichtung (16) die dielektrische Festigkeit der beschichteten Schutzhülle (14) mindestens 100 kV/mm beträgt, und wobei eine Beschichtung (16) ausgewählt wird aus einem Material der Gruppe umfassend Diamant, diamantähnliche Kohlenstoffverbindungen, kubisches Bornitrid, Siliziumdioxid und Siliziumnitrid.Method for producing a lightning protection arrangement, in particular for radomes and transceivers ( 12 ), comprising the steps of: providing a transceiver device ( 12 ) surrounding, electromagnetic radiation permeable protective cover ( 14 ), in particular Radomwand, and applying a coating ( 16 ) on the protective cover ( 14 ), whereby through the coating ( 16 ) the dielectric strength of the coated protective cover ( 14 ) is at least 100 kV / mm, and wherein a coating ( 16 ) is selected from a material of the group comprising diamond, diamond-like carbon compounds, cubic boron nitride, silicon dioxide and silicon nitride. Verfahren nach Anspruch 11, wobei auf der beschichteten Schutzhülle (14) Ableiterelemente (18) angeordnet werden, die zum Ableiten von Blitzströmen jeweils einseitig mit einer metallischen Struktur (20) verbunden sind.A method according to claim 11, wherein on the coated protective cover ( 14 ) Arrester elements ( 18 ) arranged to derive lightning currents on each side with a metallic structure ( 20 ) are connected. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei als Beschichtung (16) ein Material verwendet wird, welches eine dielektrische Festigkeit von mindestens 350 kV/mm aufweist.Process according to claim 11 or 12, wherein as coating ( 16 ) a material is used which has a dielectric strength of at least 350 kV / mm. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei die Beschichtung (16) mittels CVD-Verfahren oder Plasma unterstütztem CVD-Verfahren auf die Schutzhülle (14) aufgetragen wird.A method according to claim 11, 12 or 13, wherein the coating ( 16 ) by CVD method or plasma assisted CVD method on the protective cover ( 14 ) is applied.
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