一种超声速飞行器可见光窗口组件的制作方法

本发明属于光学窗口设计技术领域，具体涉及一种适用于超声速飞行器外表面的可见光窗口组件。

背景技术：

目前研制的超声速飞行器，其飞行速度较高为4马赫，外表面温度接近500℃，温度很高。超声速飞行器在其可见光窗口组件附近设计有爆炸螺栓，爆炸螺栓工作时对可见光窗口组件会产生0.3ms、1000g的冲击作用，属于短时大冲击。因此，需要针对超声速飞行器的特点，研制一种具有隔热性、透光性、耐短时大冲击性及耐高温性的可见光窗口组件。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种超声速飞行器可见光窗口组件，以解决如何提高隔热性、透光性、耐短时大冲击性及耐高温性的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种超声速飞行器可见光窗口组件，该可见光窗口组件包括组件安装螺钉、超声速飞行器蒙皮、组件安装压盖、金属橡胶减振环、窗口压环螺钉、窗口下压环、窗口上压环、外层窗口玻璃、内层窗口玻璃，以及窗口玻璃隔圈；其中，

窗口玻璃隔圈将外层窗口玻璃和内层窗口玻璃隔开，形成隔热气隙；外层窗口玻璃、窗口玻璃隔圈及内层窗口玻璃三者叠在一起被窗口下压环和窗口上压环包裹，窗口下压环和窗口上压环被窗口压环螺钉连接在一起，组成可见光窗口；超声速飞行器蒙皮及组件安装压盖被组件安装螺钉连接，组成一个整体，使得可见光窗口被上下各一个金属橡胶减振环垫起并悬浮于超声速飞行器蒙皮、组件安装压盖及组件安装螺钉共同组成的整体上。

进一步地，外层窗口玻璃和内层窗口玻璃的材料为熔融石英。

进一步地，金属橡胶减振环采用圆环状结构形式。

进一步地，金圆环的截面为边长为5mm的正方形，圆环的外径为136mm。

进一步地，组件安装螺钉、金属橡胶减振环及窗口压环螺钉为不锈钢材料。

进一步地，超声速飞行器蒙皮、组件安装压盖、窗口下压环、窗口上压环及窗口玻璃隔圈为钛合金材料。

进一步地，窗口玻璃隔圈的外圈直径为120mm，内圈直径为110mm，厚度为5mm。

(三)有益效果

本发明提出的超声速飞行器可见光窗口组件，包括组件安装螺钉、超声速飞行器蒙皮、组件安装压盖、金属橡胶减振环、窗口压环螺钉、窗口下压环、窗口上压环、外层窗口玻璃、内层窗口玻璃，以及窗口玻璃隔圈。本发明采用熔融石英玻璃作为透光材料，这种材料对可见光透过率很高，而对红外辐射则不透明，既满足透光性，又满足隔热性；采用双层窗口设计，双层窗口之间的气隙层极大地降低热传导的热流密度，达到有效隔热目的；在可见光窗口和超声速飞行器蒙皮之间串连金属橡胶材质的减振环，金属橡胶减振环既耐高温又抗短时大冲击而且保证可见光窗口的安装刚度。

附图说明

图1为本发明实施例的超声速飞行器可见光窗口组件结构图。

其中，1、组件安装螺钉；2、超声速飞行器蒙皮；3、组件安装压盖；4、金属橡胶减振环；5、窗口压环螺钉；6、窗口下压环；7、窗口上压环；8、外层窗口玻璃；9、内层窗口玻璃；10、窗口玻璃隔圈；11、隔热气隙。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种适用于超声速飞行器外表面的可见光窗口组件，其结构如图1所示。该可见光窗口组件包括，组件安装螺钉1、超声速飞行器蒙皮2、组件安装压盖3、金属橡胶减振环4、窗口压环螺钉5、窗口下压环6、窗口上压环7、外层窗口玻璃8、内层窗口玻璃9，以及窗口玻璃隔圈10。

外层窗口玻璃8和内层窗口玻璃9的材料为熔融石英，熔融石英材料对波长小于4微米的可见光及紫外线透过率很高，尤其是对可见光谱段透过率高于90％，而对波长大于4微米的红外线透过率很低，实现了透光性并部分地实现了隔热性。

窗口玻璃隔圈10将外层窗口玻璃8和内层窗口玻璃9隔开，形成一个隔热气隙11。其中，窗口玻璃隔圈10的外圈直径为120mm，内圈直径为110mm，厚度为5mm，由此隔热气隙11为直径为110mm，厚度为5mm的片体，该结构能有效降低可见光窗口组件的热流密度，实现隔热性。外层窗口玻璃8、窗口玻璃隔圈10及内层窗口玻璃9三者叠在一起被窗口下压环6和窗口上压环7包裹，窗口下压环6和窗口上压环7又被窗口压环螺钉5连接在一起，组成可见光窗口。

超声速飞行器蒙皮2及组件安装压盖3被组件安装螺钉1连接，组成一个整体，使得可见光窗口被上下各一个金属橡胶减振环4垫起并悬浮于超声速飞行器蒙皮2、组件安装压盖3及组件安装螺钉1共同组成的整体上。借助此结构，源于超声速飞行器蒙皮2的短时大冲击振动被金属橡胶减振环4隔离，有效保护了外层窗口玻璃8和内层窗口玻璃9而不致破坏。金属橡胶是由金属丝网模压成型的一种材质，这种材质具有普通橡胶所具有的弹性属性，而温度适应性却比普通橡胶的宽许多。同时，金属橡胶减振环4采用环状结构形式，圆环的截面为边长为5mm的正方形，圆环的外径为136mm，具有刚度高、耐短时大冲击的特性，有效保证可见光窗口的安装刚度。组件安装螺钉1、金属橡胶减振环4及窗口压环螺钉5为不锈钢材料；超声速飞行器蒙皮2、组件安装压盖3、窗口下压环6、窗口上压环7及窗口玻璃隔圈10为钛合金材料，外层窗口玻璃08及内层窗口玻璃09为熔融石英材料，这些材料均为耐高温材料，保证了本发明的耐高温性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于光学窗口设计技术领域，具体涉及一种适用于超声速飞行器外表面的可见光窗口组件。该可见光窗口组件包括组件安装螺钉、超声速飞行器蒙皮、组件安装压盖、金属橡胶减振环、窗口压环螺钉、窗口下压环、窗口上压环、外层窗口玻璃、内层窗口玻璃，以及窗口玻璃隔圈。本发明采用熔融石英玻璃作为透光材料，这种材料对可见光透过率很高，而对红外辐射则不透明，既满足透光性，又满足隔热性；采用双层窗口设计，双层窗口之间的气隙层极大地降低热传导的热流密度，达到有效隔热目的；在可见光窗口和超声速飞行器蒙皮之间串连金属橡胶材质的减振环，金属橡胶减振环既耐高温又抗短时大冲击而且保证可见光窗口的安装刚度。

技术研发人员：王丰年;孙凯
受保护的技术使用者：天津津航技术物理研究所
技术研发日：2018.11.28
技术公布日：2019.04.12