РАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к источникам оптического излучения на основе электрического разряда в парах щелочных металлов (разрядная лампа) с модуляцией потока излучения за счет модуляции разрядного тока, которые предназначены для использования в станции активных помех (САП) для индивидуальной защиты летательных аппаратов (ЛА) от поражающего воздействия управляемых ракет (УР) с инфракрасными головками самонаведения (ИКГСН).
Эффективность подавления ИК ГСН УР зависит от величины превышения силы помехового (ИК диапазона) излучения над собственным тепловым излучением защищаемого ЛА, вида и глубины модуляции излучения. В настоящее время в номенклатуре источников ИК излучения для подавления ИК ГСН большую долю составляют разрядные источники излучения в виде цезиевых ламп с двойной лейкосапфировой оболочкой, которые обеспечивают формирование помехового сигнала с глубиной модуляции не менее 95%. Принципиальная особенность такой лампы состоит в том, что ее излучение содержит как модулированную, так и немодулированную составляющие, причем источником модулированного излучения является разряд в парах цезия, а немодулированная составляющая является суммой тепловых излучений электродов, внутренней и внешней оболочек лампы, причем чем выше величины немодулированной составляющей излучения, тем меньше глубина его модуляции, а, следовательно, эффективность подавления ИК ГСН. Снижение немодулированной составляющей излучения лампы в составе САП обеспечивается за счет теплосъема с внутренней оболочки через имеющий высокий коэффициент теплопроводности газ (неон), помещенный в полость между наружной и внутренней оболочками, принудительного воздушного охлаждения наружной оболочки и перекрытия зоны размещения электродов тепловыми рефлекторами [1].
Известен разрядный источник модулированного ИК излучения [2], выбранный в качестве прототипа, который содержит разрядную горелку в виде прямой цилиндрической оболочки из лейкосапфира (монокристаллического корунда) с герметично установленными на ее противоположных концах электродами и цезиевым наполнителем, размещенную коаксиально внутри внешней оболочки из лейкосапфира. Указанный источник снабжен тепловыми рефлекторами, которые выполнены в виде металлических экранов. Экраны установлены в полости между оболочками, равноудалены от них, охватывают оболочку горелки по длине соответствующего электрода и жестко соединены с токоподводами.
Источник ИК излучения, выбранный в качестве прототипа, может с успехом использоваться в ненаправленных (всеракурсных) САП, которые обеспечивают непрерывную во времени защиту ЛА при нахождении в атако-опасной зоне.
Одна из основных проблем при конструировании САП состоит в необходимости уменьшения минимального времени воздействия помехового излучения на ГСН атакующей УР, необходимого для ее подавления (срыва самонаведения ГСН). Выполнение указанного требования возможно за счет использования САП направленного действия. Так известна САП [3], которая содержит излучатель направленного некогерентного модулированного ИК излучения и систему ею наведения на атакующую УР с блоком обнаружения и сопровождения атакующей ракеты. В данной САП режим генерации активной помехи осуществляется не непрерывно в период нахождения ЛА в атакоопасной зоне, а периодически - только во время сопровождения атакующей УР.
Следует отметить, что использование источника ИК излучения, выбранного в качестве прототипа, в циклическом режиме «включен-выключен», нецелесообразно. Действительно, в момент выключения сопротивление разрядной горелки источника на порядок превышает сопротивление газа-теплоносителя между оболочками источника, а поскольку расстояние
между торцами металлических экранов равно межэлектродному промежутку и экраны находятся в электрическом контакте с токоподводами электродов горелки, то после подачи на источник повторного импульса зажигания (после его выключения) первичный разряд происходит между торцами экранов в полости между оболочками. Температура торцевой части экрана достигает величины расплавления и расплав материала экрана, попадая на поверхность лейкосапфировых оболочек, создает в них критические термические напряжения, что неминуемо приводит к разрушению источника.
Таким образом, недостаток конструкции источника ИК излучения, выбранного в качестве прототипа, состоит в его недостаточной надежности при эксплуатации в циклическом режиме, что делает невозможным его использование в перспективных САП направленного действия.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в обеспечении возможности эксплуатации разрядного источника ИК излучения в циклическом режиме при сохранении его надежности и ресурса.
Заявляемый разрядный источник ИК излучения, как и источник ИК излучения, выбранный в качестве прототипа, имеет разрядную горелку из лейкосапфира с герметично установленными на ее противоположных концах электродами, внешнюю оболочку из лейкосапфира с герметично установленными на ее концах токоподводами соответстующих электродов и тепловые рефлекторы, установленные в зонах расположения каждого из электродов.
В отличие от прототипа у заявляемого источника излучения каждый тепловой рефлектор выполнен в виде нанесенного на наружную поверхность внешней оболочки покрытия, содержащего металлизационный слой на основе тугоплавкого металла, например титана, молибдена или вольфрама, которое закрывает зону расположения каждого из электродов от линии, образуемой пересечением наружной поверхности внешней оболочки с плоскостью, проходящей через максимально выступающую в сторону разрядного пространства точку соответствующего электрода и перпендикулярной линии, соединяющей данную точку с соответственной точкой противоположного
электрода, причем указанные покрытия выполнены с отсутствием электрического контакта с соответствующими токоподводами. На фиг.1 представлено схематическое изображение варианта конкретного исполнения заявляемого разрядного источника ПК излучения.
Заявляемый источник содержит электроды 1 и 2, герметично установленные в прямой цилиндрической оболочке 3, выполненной из лейкосапфира. Оболочка 3, в свою очередь, коаксиально установлена внутри оболочки 4, также выполненной из лейкосапфира. Внутренний объем оболочки 3 заполнен парами цезия, а полость между оболочками 3 и 4 - неоном. На наружную поверхность внешней оболочки 4 нанесены покрытия 5 и 6, каждое из которых содержит металлизационный слой из титана, находящийся в тепловом контакте с оболочкой 4 (на фиг.1 специально не выделены). Каждое из покрытий(6 и 7) закрывает зону расположения соответствующего электрода (1 и 2, соответственно) от линии, образуемой пересечением наружной поверхности оболочки 4 с плоскостью (на фиг.1 линия «а-а» и «в-в»), проходящей через максимально выступающую в сторону разрядного пространства точку соответствующего электрода (1 и 2, соответственно) и перпендикулярной линии, соединяющей данную точку с соответствующей точкой противоположного электрода. В данном конкретном случае каждое из покрытий 5 и 6 не превосходит по длине соответствующую заэлектродную область, что обеспечивает отсутствие электрического контакта с соответствующими токоподводящими элементами разрядного источника.
Сущность метода металлизации лейкосапфировой детали состоит в нанесении на ее поверхность через трафарет специальной пасты, содержащей порошок тугоплавкого металла, который имеет высокую адгезию по отношению к лейкосапфиру, и последующем вжигании нанесенного слоя в восстановительной среде. Для защиты металлизационного слоя от внешнего воздействия допустимо использовать многослойные композиции.
Промышленный процесс металлизации керамических материалов (в т.ч. лейкосапфира) хорошо известен в электронной и радиотехнической
отраслях промышленности [4, 5] и позволяет получить высокопрочные и термостойкие покрытия произвольной конфигурации.
Предлагаемая конструкция разрядного источника ПК излучения не только обеспечивает снижение доли немодулируемой составляющей излучения, что дает необходимый уровень глубины модуляции, но и обеспечивает возможность эксплуатации разрядного источника в циклическом режиме, при сохранении его надежности и ресурса. Действительно, после подачи повторного импульса зажигания на разрядный источник после его выключения, первичный разряд происходит исключительно в межэлектродном пространстве, поскольку ослабленная в отношении электрической прочности область вынесена из внутреннего объема разрядного источника. Напряжение разряда по внешней поверхности разрядного источника значительно выше, чем напряжение разряда между электродами внутри. Кроме того, тепловые рефлекторы-покрытия 5 и 6 выполнены с отсутствием электрического контакта с токоподводящими элементами. Таким образом, разряд по наружной поверхности внешней оболочки 4 исключен. Сами покрытия 5 и 6 не вносят существенного вклада в немодулированную составляющую ИК излучения, т.к. их размещение позволяет их интенсивно охлаждать одновременно с охлаждением оболочки 4.
Предлагаемое решение отличается простотой и технологичностью изготовления, а его промышленная применимость определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе изготовления в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологий.
Литература:
1. Гавриш С.В., Гайдуков Е.Н., Константинов Б.А., Никифоров В.Г., Самодергин В.А. Разрядные источники инфракрасного излучения для специальных целей // Светотехника. - 1998. №3. - С. 22-24.
2. Патент РФ №32321, H 01 J 61/34.
3. Патент РФ №34715, F 41 H 13/00
4. Батыгин В.Н., Метелкин И.И., Решетников А.М. Вакуумно-плотная керамика и ее спаи с металлами. - М.: Энергия, 1973.
5. Термостойкие диэлектрики и их спаи с металлом в новой технике /М.А.Рубашев, Г.И.Бердов, В.Н.Гаврилов и др. - М.: Атомиздат, 1980.