引言 对于用作高速飞行器的前视红外窗口、头罩(2)
2013-07-28 01:28
导读：上式积分可以采用蒙特卡罗法进行。当K 在0~80.0范围内变化时，就可以求出头罩在摆角为（0）时自转膜厚分布L（）；当?在0~80.0范围内变化时，就可以求出
上式积分可以采用蒙特卡罗法进行。当φK 在0~80.0°范围内变化时，就可以求出头罩在摆角为（≠0°）时自转膜厚分布L（φ）；当?在0~80.0°范围内变化时，就可以求出头罩在任意摆角下自转时的膜厚分布L（φ）。假设在0～80°范围内某个摆角间隔下，每个摆角处头罩自转镀膜的时间都不相同。每个摆角处单独自转镀膜所得到的各环带膜厚分布分别为L0(φ)，L1(φ)，…，Ln-1(φ)，Ln(φ)，各环带膜厚分布乘以一个镀膜时间比例因子，则头罩的膜厚分布变为：
经计算机模拟优化后，不同摆角处的膜厚分布及叠加后的头罩膜厚分布如所示。模拟结果显示头罩外表面制备的SiO2 薄膜其厚度不均匀性小于8.5%。此时叠加后的头罩膜厚分布均匀性得到极大改善，可以满足头罩镀膜膜系的设计要求。
2.2 头罩镀膜
根据模拟计算结果，在蓝宝石头罩上制备了SiO2 增透保护涂层，测量了镀膜蓝宝石在顶点、中心和边缘处的红外透过率。是镀膜蓝宝石头罩的透过率曲线，其中a、b 和c曲线分别代表蓝宝石头罩在顶点、中心和边缘处的红外透过率。在3~5 μm 波段范围内曲线a、b 和c 的平均透过率分别为 92.1%、91.2%和90.4%。测试结果表明，蓝宝石外表面镀膜后其平均透过率增量大于4.0%。 另外，镀膜后蓝宝石的红外透过率不均匀性小于2.0%。
由此可见，蓝宝石头罩上单面镀SiO2 膜后，其光学性能是满足设计使用要求的。
2.3 雨蚀测试
高速红外窗口/头罩在恶劣的使用环境中经常会受到风沙、雨滴以及灰尘的侵蚀，其中雨滴撞击侵蚀是最常见的一种损伤。雨滴对无机陶瓷类头罩侵蚀的基本形式表现为使头罩材料表层脱落，从而使光滑表面变成粗糙表面。因此需要对头罩材料本身及涂层材料进行雨蚀实验。是未镀膜蓝宝石衬底及该衬底上镀SiO2 膜雨蚀前后的透过率曲线。该试样的雨蚀测试时间为5 min。中曲线a、b 是未镀膜蓝宝石雨蚀前后的透过率曲线。可以看出未镀膜蓝宝石雨蚀后的透过率损失较小，说明蓝宝石本身性能优良具有较好的抗雨蚀性能。中曲线c、d 是蓝宝石镀膜后雨蚀实验前后的透过率曲线。可以看出，镀SiO2 膜后曲线c的红外透过率明显高于未镀膜蓝宝石的红外透过率曲线a。雨蚀测试后，镀膜蓝宝石的透过率没有很大幅度的降低，蓝宝石验证片的平均透过率损失小于1.0%。说明SiO2 膜层与蓝宝石衬底结合较好，具有良好的抗雨蚀性能，从而确保镀膜蓝宝石可以在一定的雨蚀环境条件下使用。
内容来自www.nseac.com
3 结论
通过计算机模拟，对蓝宝石衬底上制备的增透保护薄膜的厚度均匀性进行了设计及优化。采用旋转臂雨蚀测试方法对蓝宝石验证片的抗雨蚀性能进行了测试。模拟结果显示：头罩外表面制备的SiO2 薄膜其厚度不均匀性小于8.5%；雨蚀测试后，蓝宝石验证片的平均透过率损失小于1.0%。涂层通过雨蚀测试后，利用磁控反应溅射法成功地在蓝宝石头罩上镀制出SiO2 增透保护膜系。单面镀膜后平均透过率净增加大于4.0%，透过率的不均匀性小于2.0%，满足了使用要求。
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参考文献
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