ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ОПТИКОЭЛЕКТРОННОГО ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к газоразрядным (ГР) источникам модулированного инфракрасного (ИК) излучения на основе электрического разряда в плазмообразующей среде на основе цезия, которые предназначены для использования в качестве излучающего элемента в устройствах оптикоэлектронного противодействия (ОЭП) для индивидуальной защиты летательных аппаратов от поражающего воздействия управляемых ракет (УР), оснащенных ИК головками самонаведения (ГСН), путем формирования в направлении на атакующую УР активной помехи, искажающей управляющий сигнал ГСН.
Известен источник ИК излучения [1], предназначенный для использования в качестве излучающего элемента в устройстве ОЭП для индивидуальной защиты летательного аппарата от УР с ИК ГСН. Указанный источник ИК излучения содержит разрядную горелку, в состав которой входят заполненная плазмообразующей средой на основе цезия прямая трубчатая оболочка, выполненная из прозрачного в ИК области оптического спектра и устойчивого к воздействию паров цезия материала (в данном случае - из лейкосапфира), и герметично установленные на противоположных концах оболочки электродные узлы. Такой источник ИК излучения позволяет получить оптическое излучение, основные характеристики которого (спектральный состав, частота модуляции, пиковая сила излучения, глубина модуляции) соответствуют требованиям к излучению имитирующей активной помехи, необходимой для ОЭП ИК ГСП УР. В работе [2] показано, что эффективность воздействия помехового излучения на ГСН тем выше, чем больше превышение пиковой силы помехового излучения над собственным тепловым излучением защищаемого летательного аппарата, и, соответствыенно, пиковая сила излучения используемого в составе устройства ОЭП источника ИК излучения должна обеспечивать превышение не менее, чем в 10 раз.
Таким образом недостаток конструкции приведенного выше ГР источника ИК излучения ([1]) состоит в том, что повышение пиковой силы генерируемого излучения возможно только за счет увеличения энергопотребления, что делает функционирование устройства ОЭП весьма энергозатратным.
В работе [3] показано, что генерируемое таким ГР источником ИК излучение, спектральный диапазон которого соответствует диапазону спектральной чувствительности ГСН УР, исходит только из приповерхностных слоев канала разряда и его интенсивность (пиковая сила излучения) определяется, соответственно, величиной рабочей поверхности канала разряда. Известна конструкция ГР источника ИК излучения, лишенная указанного недостатка [4]. Этот ГР источник ИК излучения обеспечивает увеличение пиковой силы излучения без увеличения энергопотребления, поскольку выполнен с учетом особенности разряда в парах цезия [3]. В соответствии с [3] наиболее эффективным средством увеличения пиковой силы ИК излучения ГР источника с плазмообразующей средой на основе цезия является увеличение площади его излучающей поверхности при сохранении объема плазмообразующей среды.
ГР источник ИК излучения [4], выбранный в качестве прототипа, содержит разрядную горелку в составе заполненной плазмообразующей средой на основе цезия оболочки из лейкосапфира и электродов, герметично установленных на ее противоположных концах. В межэлектродном промежутке горелки соосно с оболочкой установлен образующий коаксиальную разрядную полость элемент, выполненный в виде цилиндрического вкладыша из лейкосапфира. В данном конкретном случае образующие разрядную камеру горелки элементы (оболочка и вкладыш) конструкции выполнены из лейкосапфира, поскольку этот материал устойчив к воздействию паров цезия и обладает прозрачностью в ИК области спектра оптического излучения.
Известно, что интенсивность ГР источника ИК излучения с плазмообразующей средой на основе цезия является функцией температуры плазмы, в которой осуществляется электрический разряд, и, следовательно, увеличение пиковой силы ИК излучения приводит к нагреванию образующих разрядную камеру элементов (оболочка и вкладыш) до весьма высоких температур. Таким образом, генерируемое разрядной горелкой ГР источника излучение содержит как модулированную составляющую, источником которой является плазмообразующая среда, так и немодулированную составляющую, источником которой являются оболочка горелки и вкладыш. Глубина модуляции ПК излучения определяется соотношением величины модулированной и немодулированной составляющих излучения, причем глубина модуляции тем выше, чем меньше величина немодулированной составляющей излучения. Очевидно, что с учетом аппаратурного применения ГР источника ИК излучения необходимо максимально минимизировать величину немодулированной составляющей генерируемого ГР источником излучения при сохранении заданной величины пиковой силы модулированной составляющей ПК излучения.
Совершенно очевидно, что установленный в разрядной горелке вкладыш является, по существу, объемным излучателем и его вклад в немодулированную составляющую излучения тем больше, чем больше его диаметр. Таким образом, недостаток конструкции ГР источника ПК излучения, выбранного в качестве прототипа, состоит в практической невозможности обеспечения теплоотвода от размещенного в оболочке разрядной горелки вкладыша с целью минимизации формируемой им немодулированной составляющей ИК излучения.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в уменьшении величины немодулированной составляющей ИК излучения разрядной горелки ГР источника ИК излучения, источником которой является элемент, образующий совместно с оболочкой горелки коаксиальную разрядную полость, при сохранении заданной величины пиковой силы модулированной составляющей ИК излучения. Технический результат, соответственно, заключается в увеличении глубины модуляции генерируемого ГР источником излучения при обеспечении необходимой величины пиковой силы ИК излучения.
ГР источник ИК излучения для устройства ОЭП, как и ГР источник ИК излучения, выбранный в качестве прототипа, содержит разрядную горелку, в состав которой входят заполненная плазмообразующей средой на основе цезия оболочка, выполненная из прозрачного в ИК области оптического спектра и устойчивого к воздействию паров цезия материала, и выполненный из материала устойчивого к воздействию паров цезия элемент, образующий совместно с оболочкой коаксиальную разрядную камеру, герметизированную на противоположных концах электродными узлами.
Отличие заявляемого ГР источника ИК излучения от прототипа состоит в том, что элемент, образующий совместно с оболочкой коаксиальную разрядную камеру, на части длины, соответствующей разрядному промежутку, снабжен внутренней полостью, сообщающейся, по меньшей мере со стороны одного из ее концов, с внешним по отношению к ГР источнику пространством.
На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения горелки заявляемого ГР источника ИК излучения для устройства ОЭП. Разрядная горелка заявляемого источника ИК излучения состоит из оболочки 1, электродов 2, 3 и элемента 4, образующего совместно с оболочкой 1 коаксиальную разрядную камеру 5. В данном конкретном случае оболочка 1 и элемент 4 выполнены в виде прямых цилиндрических трубок из поликристаллической окиси алюминия (поликора). Электроды 2 и 3 выполнены кольцевыми из молибдена и герметично установлены на противоположных концах разрядной камеры 5 одним из известных способов. Разрядная камера 5 заполнена плазмообразующей средой на основе цезия.
Предполагаемая конструкция разрядной горелки ГР источника ИК излучения, элемент 4 которой выполнен в виде прямой цилиндрической трубки, открытой со стороны обоих ее торцов в окружающее ГР источник пространство, обеспечивает возможность принудительного охлаждения элемента 4 за счет формирования воздушного потока вдоль участка его внутренней поверхности, соответствующей межэлектродному промежутку разрядной камеры. Таким образом, возможность осуществления принудительного воздушного охлаждения элемента конструкции разрядной горелки, образующего совместно с оболочкой коаксиальную разрядную камеру, обеспечивает снижение величины немодулированной составляющей генерируемого ГР источником ИК излучения и, соответственно, обеспечивает увеличение глубины модуляции излучения при сохранении пиковой силы излучения, что существенно повышает эффективность функционирования устройства ОЭП.
ГР источник ИК излучения в соответствии с заявленным решением разработан для серийного производства с использованием типовых технологический и стандартного оборудования.
Литература:
1. Светотехника, №2, 2008, с.12.
2. Самодергин В.А. Исследование и разработка энергоизлучающих систем активных помех ИК ГСН с оптимальными энергетическими характеристиками: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1988.
3. Гавриш С.В. Разработка и исследование импульсного источника ИК излучения с разрядом в парах цезия: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 2005.
4. Пат. РФ на ПМ №90616, 10.01.2010 Бюл. №1.