一種拼接式共形光學(xué)窗口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種拼接式共形光學(xué)窗口。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)窗口作為航空遙感器觀測系統(tǒng)的重要組成部分，是光學(xué)有效載荷成像系統(tǒng)的一個(gè)重要單元。在有效載荷工作時(shí)，成像光線通過光學(xué)窗口進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)成像在靶面。由于光學(xué)窗口直接暴露在外界復(fù)雜環(huán)境中，其承受來自外界加速度、壓力和熱等因素影響，產(chǎn)生變形和溫度梯度，進(jìn)而容易存在波面畸變，從而直接影響有效載荷的成像質(zhì)量。另外，光學(xué)窗口大多直接與飛行器連接成為一個(gè)整體，對整機(jī)系統(tǒng)的氣動力學(xué)特性和隱身特性會產(chǎn)生比較大的影響。因此，光學(xué)窗口本身需要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，其承受外界環(huán)境影響的能力強(qiáng)；其次，其光學(xué)窗口外形要與飛行器外形相匹配，滿足飛行器空氣動力學(xué)性能和隱身性能；同時(shí)，需要兼顧有效載荷總視場的要求。
[0003]現(xiàn)用的光學(xué)窗口形式大多為單片平面窗口或者球形罩，較為復(fù)雜些的是4片平面玻璃相互按照一定角度膠結(jié)在一起，如圖1和圖2所示，包括飛機(jī)蒙皮1、安裝孔2、法蘭盤壓圈3、內(nèi)光窗4、密封劑5和8、外光窗6、絕緣隔圈7和銷框架9。光窗中心處兩塊方形玻璃尺寸320mmX 330mm，厚10mm，側(cè)邊兩塊在一個(gè)方向上尺寸稍小一些。雙層光窗形式，外光窗6是熔融石英，內(nèi)光窗是BK7玻璃。中間是絕緣隔圈7，厚幾個(gè)毫米?？照{(diào)風(fēng)通過兩個(gè)玻璃間的空間循環(huán)。光窗之間通過膠結(jié)方式固定。鋁框架8中加工出一條槽縫，使用人造橡膠粘結(jié)劑5將玻璃密封到槽縫中，并用法蘭盤壓圈3壓緊。用專用工具和工裝，將光窗部件的外形輪廓及安裝孔的樣式都加工的與飛機(jī)界面相匹配。此發(fā)明僅僅是拓寬了一個(gè)方向上的光學(xué)載荷的視場角，對于較大范圍內(nèi)的視野拓展有限；并且光學(xué)窗口之間的粘接只是兩兩粘接，安裝工藝相對簡單，相對難度不大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有光學(xué)窗口只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的光學(xué)載荷視場角拓展，存在視野拓展受限的問題，提供一種拼接式共形光學(xué)窗口。
[0005]—種拼接式共形光學(xué)窗口，該光學(xué)窗口包括主窗口玻璃、第一組側(cè)面玻璃、第二組側(cè)面玻璃和第三組側(cè)面玻璃，每組側(cè)面玻璃由兩塊尺寸與形狀相同玻璃組成，所述每組側(cè)面玻璃的一邊均與主窗口玻璃的邊通過膠結(jié)固定，相鄰兩塊側(cè)面玻璃的邊通過膠結(jié)固定，所述每組側(cè)面玻璃以主窗口玻璃的中心軸線對稱。
[0006]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的拼接式共形光學(xué)窗口，從兩個(gè)維度擴(kuò)展了光學(xué)有效載荷的視場，滿足光學(xué)載荷大視場的要求。同時(shí)，本發(fā)明的光學(xué)窗口與匹配的飛機(jī)外形匹配，滿足了飛機(jī)隱身性與氣動性要求。
[0007]本發(fā)明所述的光學(xué)窗口作為光學(xué)有效載荷成像系統(tǒng)的一部分，覆蓋光學(xué)總視場的整個(gè)區(qū)域。同時(shí)，自身與飛行器外部相接，滿足空氣動力學(xué)性能與隱身性能，并具備足夠的強(qiáng)度和剛度以抵抗外界的破壞。
[0008]本發(fā)明所述的光學(xué)窗口包括七片平板光學(xué)玻璃，玻璃之間通過膠結(jié)而成。玻璃本身的平行度在秒級。窗口每片玻璃大小尺寸根據(jù)內(nèi)部載荷光機(jī)布局、光學(xué)瞬時(shí)視場和總視場確定，每片玻璃的傾角根據(jù)安裝位置飛機(jī)外形的傾角相匹配，盡可能的與飛機(jī)外形能夠共形，從而減小雷達(dá)反射面積。具體每片玻璃的傾角初步根據(jù)飛機(jī)外形匹配確定，根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真依據(jù)最優(yōu)氣動特性和隱身特性確定最終結(jié)構(gòu)外形。此裝置在滿足內(nèi)部有效載荷的總視場要求前提下，能夠具有足夠的強(qiáng)度和剛度承受外界環(huán)境影響，同時(shí)做到滿足飛行器動力學(xué)性能和隱身的要求。
【附圖說明】
[0009]圖1為現(xiàn)有光學(xué)窗口組件的三維示意圖；
[0010]圖2為圖1的剖視圖；
[0011]圖3為本發(fā)明所述的一種拼接式共形光學(xué)窗口的俯視圖；
[0012]圖4為圖3的A-A剖視圖；
[0013]圖5為圖3的B-B剖視圖；
[0014]圖6為圖3的C-C剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖3和圖4說明本實(shí)施方式，一種拼接式共形光學(xué)窗口，光窗結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，主要包括主窗口玻璃10、第一組側(cè)面玻璃、第二組側(cè)面玻璃和第三組側(cè)面玻璃，每組側(cè)面玻璃由兩塊尺寸與形狀相同側(cè)面玻璃組成，相鄰兩塊側(cè)面玻璃的邊通過膠結(jié)固定，所述每組側(cè)面玻璃的一邊均與主窗口玻璃的邊通過膠結(jié)固定，所述第一組側(cè)面玻璃包括第一側(cè)前玻璃11和第二側(cè)前玻璃12，第二組側(cè)面玻璃包括第一側(cè)正玻璃13和第二側(cè)正玻璃14，第三組側(cè)面玻璃包括第一側(cè)后玻璃15和第二側(cè)后玻璃16。
[0016]本實(shí)施方式中由七片多光譜ZnS平面玻璃組成，光窗整體提供360°全向視野。底面是一片主窗口玻璃10，周邊有六片光學(xué)玻璃并分為三組，相互之間成一定的角度拼接而成。底面的光學(xué)玻璃與周邊的六片光學(xué)玻璃分別有一邊膠結(jié)，周邊的六片光學(xué)玻璃除了和底面的玻璃有一邊膠結(jié)外，相鄰的玻璃也相互膠結(jié)。光學(xué)玻璃本身平行度要求高，相互膠結(jié)的角度與飛行器本身能夠共形匹配以滿足空氣動力學(xué)性能和整機(jī)隱身性能。每組光學(xué)玻璃以主窗口玻璃中心軸線相互對稱，因此側(cè)面的六片光學(xué)玻璃在尺寸方面實(shí)際是三種尺寸，相互之間的角度以及與底面玻璃的角度也相同。
[0017]結(jié)合圖3和圖4說明本實(shí)施方式，主窗口玻璃I與第一組側(cè)面玻璃的夾角為132°，主窗口玻璃10與第二組側(cè)面玻璃的夾角為119°，主窗口玻璃10與第三組側(cè)面玻璃的夾角為133°。所述主窗口玻璃10、第一組側(cè)面玻璃、第二組側(cè)面玻璃和第三組側(cè)面玻璃的材料選用多光譜ZnS，并鍍制可見光、紅外和激光三個(gè)波段的增透膜。對于光學(xué)窗口材料的選擇，綜合考慮價(jià)格成本、理化性能、加工和鍍膜工藝等方面，選擇多光譜硫化鋅材料，其在0.4?12 μ m的寬光譜范圍內(nèi)有很高的透過率，具有良好的機(jī)械性能和熱性能，同時(shí)具有耐大氣腐蝕，制作成本較低，容易制備大尺寸等優(yōu)點(diǎn)，是從可見光至遠(yuǎn)紅外區(qū)透明窗口的最佳材料，特別適合多波段共軸光學(xué)系統(tǒng)的窗口。多光譜ZnS密度為4.09g/cm3,彈性模量74.5GPa，泊松比是0.28，折射率系數(shù)隨溫度不同在2.18-2.41之間，熱膨脹系數(shù)為7.85 X KT6IT1，熱導(dǎo)率為 WcnT1K'
[0018]每片玻璃之間通過膠粘方式固定，粘接膠選擇光學(xué)用環(huán)氧膠GHJ-01，光學(xué)環(huán)氧膠GHJ-Ol的特點(diǎn):
[0019]a)近無色透明，清潔度高，雙組分，室溫下可長期存放不變質(zhì)，膠合時(shí)現(xiàn)用現(xiàn)配，操作工藝性好；
[0020]b)膠層光譜透過率高，折射率和玻璃相近；
[0021]c)膠之收縮率小，膠層韌性好，應(yīng)力小。因此，膠合件像質(zhì)好，光圈變化小；
[0022]d)膠之揮發(fā)性小，低毒；
[0023]e)耐高低溫、耐水、耐溶劑、耐化學(xué)性能好。
[0024]每片玻璃相互之間的膠結(jié)，需要借助特定工裝進(jìn)行壓膠，保持膠合面之間的壓力進(jìn)行壓膠，持續(xù)72h以上，保證每片玻璃之間的角度誤差在允可范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種拼接式共形光學(xué)窗口，其特征是，該光學(xué)窗口包括主窗口玻璃(10)、第一組側(cè)面玻璃、第二組側(cè)面玻璃和第三組側(cè)面玻璃，每組側(cè)面玻璃由兩塊尺寸與形狀相同玻璃組成，所述每組側(cè)面玻璃的一邊均與主窗口玻璃的邊通過膠結(jié)固定，相鄰兩塊側(cè)面玻璃的邊通過膠結(jié)固定，所述每組側(cè)面玻璃以主窗口玻璃(10)的中心軸線對稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拼接式共形光學(xué)窗口，其特征在于，主窗口玻璃(10)與第一組側(cè)面玻璃的夾角為132ο，主窗口玻璃(10)與第二組側(cè)面玻璃的夾角為119ο，主窗口玻璃(10)與第三組側(cè)面玻璃的夾角為133ο。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拼接式共形光學(xué)窗口，其特征在于，各玻璃之間采用的粘結(jié)膠為環(huán)氧膠，通過壓膠并保持24小時(shí)后，獲得拼接成整體的共形光學(xué)窗口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拼接式共形光學(xué)窗口，其特征在于，所述主窗口玻璃1、第一組側(cè)面玻璃、第二組側(cè)面玻璃和第三組側(cè)面玻璃的材料選用多光譜ZnS，并鍍制可見光、紅外和激光三個(gè)波段的增透膜。
【專利摘要】一種拼接式共形光學(xué)窗口，涉及航空設(shè)備領(lǐng)域。解決現(xiàn)有光學(xué)窗口只能實(shí)現(xiàn)拓展一個(gè)方向上的光學(xué)載荷視場角，對于較大范圍的視野拓展受限的問題，該窗口包括七片平板光學(xué)玻璃，玻璃之間通過膠結(jié)而成。主要包括主窗口玻璃、第一組側(cè)面玻璃、第二組側(cè)面玻璃和第三組側(cè)面玻璃，每組側(cè)面玻璃由兩塊尺寸與形狀相同側(cè)面玻璃組成，相鄰兩塊側(cè)面玻璃的邊通過膠結(jié)固定，所述每組側(cè)面玻璃的一邊均與主窗口玻璃的邊通過膠結(jié)固定。本發(fā)明所述的光學(xué)窗口在滿足內(nèi)部有效載荷的總視場要求前提下，能夠具有足夠的強(qiáng)度和剛度承受外界環(huán)境影響，同時(shí)做到滿足飛行器動力學(xué)性能和隱身的要求。
【IPC分類】G02B7-00
【公開號】CN104749735
【申請?zhí)枴緾N201510148167
【發(fā)明人】程志峰, 劉家燕, 孔德杰, 王平, 張保
【申請人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月31日