机载光电设备红外窗口技术

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1、第39卷第4期红外与激光工程2010年8月Vol.39No.4InfraredandLaserEngineeringAug.2010机载光电设备红外窗口技术张兴德，刘琳，李荣刚（华北光电技术研究所，北京100015）摘要：随着机载红外设备的发展，红外窗口技术已发展成为一个特殊的技术领域。根据机载窗口和地基窗口的基本差别，讨论了机载光电设备红外窗口的选型及设计方案。在叙述了红外窗口典型材料的特点和最新进展的基础上，对窗口的机械强度进行了计算，并利用有限元分析方法，讨论了轴向温度梯度和径向温度梯度对光学窗口的影响。分析结果表明：机载光电设备窗口设计应着重考虑空气动力负载，

2、进行工程核算；在考虑热辐射的解决措施时，应对径向温度梯度重点控制。选型方案和设计方法对工程应用具有实际指导意义。关键词：机载光电设备；热光学；光学窗口中图分类号：TN213文献标志码：A文章编号：1007-2276(2010)04-0601-06InfraredopticalwindowforairbornephotoelectricequipmentsZHANGXing-de,LIULin,LIRong-gang(NorthChinaResearchInstituteofElectro-optics,Beijing100015,China)Abstract:With

3、thedevelopmentofairbornephotoelectricequipments,theIRopticalwindowhasbecomeaspecialtechniquefield.ThedesignforIRopticalwindowcoversbroadscopeofknowledgeandrequireshightechnology.Thetype-selectionanddesignschemeofIRopticalwindowofairbornephotoelectricequipmentswereanalyzedbasedonthediffe

4、rencebetweengroundwindowandairbornewindow.ConsideringtherecentdevelopmentandcharacteristicsofthetypicalmaterialsoftheIRopticalwindow,themechanicalintensityofopticalwindowwascalculated.Andthefiniteelementanalysismethodwasusedtocalculatethetemperatureinfluenceoftheaxialandradialgradientso

5、ntheopticalwindows.ItisindicatedthatinIRopticalwindowdesigning,theairdynamicloadmustbeconsidered.Andradialtemperaturegradientsintheopticalwindowmustbecarefullycontrolledinthermalradiationprocessing.Thetype-selectionanddesignofIRopticalwindowaremeaningfulforengineeringapplication.Keyword

6、s:Airbornephotoelectricequipments;Thermo-optics;Opticalwindow收稿日期：2009-10-10；修订日期：2009-11-05作者简介：张兴德（1954-）男，浙江宁波人，高工，主要从事红外成像系统方面的研究。Email:iroptics_lrg@yahoo.com.cn602红外与激光工程第39卷宝石(Sapphire)、尖晶石(Spinel)、氟化镁(MgF2)、熔融0引言石英(SIO2)等。这些材料在3～5μm波段有较高的红[2]外透射率，基本性能参数如表1所示。近年来，红外成像技术以其独特的优点在军事上

7、得到了广泛应用。装有红外成像设备的军用飞机、红外导表1中波红外材料主要性能弹增强了在烟雾、夜间等条件下的战斗能力，大大提高Tab.1Propertiesofmid-waveIRmaterials了武器作战平台的全天时综合作战性能。然而,装有红MaterialMgF2SapphireSpinelQuartz外传感器的军用平台通常都在恶劣的环境中工作,气动ComponentMgF2Al2O3MgAl2O4SiO2冲击、热冲击、雨点、沙粒等的侵蚀破坏都会严重影响红Refractiveindex外传感器的性能。因此,需要高性能的外部窗口将其与1.431.71