ЛОБОВОЕ ОКНО БЛОКА ИЛЛЮМИНАТОРА ПОДВЕСНОЙ ОПТИКО-ЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ

Полезная модель лобового окна блока иллюминатора относится к области оптико-электронного приборостроения.
Известен блок иллюминатора для летательного аппарата по патенту RU №2389641 C2 (МПК B64C 1/14, опубл. 20.05.2010), встраиваемый в вырез внешней обшивки летательного аппарата, который содержит раму иллюминатора, прикрепленную к внутренней поверхности внешней обшивки в зоне выреза для иллюминатора.
Недостатком этой конструкции является невозможность размещения внутри блока сканирующего зеркала для обеспечения широкой зоны просмотра.
Одним из аналогов заявляемого технического решения является решение, приведенное в патенте RU №64761 (МПК G01C 3/08, опубл. 10.07.2007). В этом техническом решении роль лобового окна выполняет иллюминатор представляющий собой часть полой сферы из материала, прозрачного в выбранном спектральном диапазоне, например, из лейкосапфира, внутри которого находится оптический тракт, содержащий сканирующее зеркало по углу места и азимуту и фотоприемник. На внутренней стороне иллюминатора нанесено покрытие, защищенное от внешних воздействий и закрывающее внутренний оптический тракт от засветки с паразитных направлений. Покрытие иллюминатора - зеркальное.
Недостатком является то, что иллюминатор имеет области, которые не используются по прямому назначению из-за того, что прозрачная часть иллюминатора изготовлена из цельного куска лейкосапфира. На неиспользуемые области иллюминатора изнутри наносится зеркальное покрытие, закрывающее внутренний оптический тракт от засветки с паразитных направлений. Следующим недостатком является то, что сферический колпак является для проходящего излучения выпуклым мениском, то есть он обладает оптической силой. Необходимо компенсировать эту оптическую силу специальным оптическим компонентом в тракте - компенсатором колпака.
Данные недостатки отсутствуют, если иллюминатор выполнен из плоских пластин. Плоские пластины не имеют оптической силы. Из плоских пластин можно сделать иллюминатор практически любых размеров. Иллюминатор из плоских пластин можно построить так, чтобы максимально использовать всю площадь иллюминатора под полезное излучение, что минимизирует вероятность попадания в оптический тракт паразитной засветки, нет необходимости наносить на иллюминатор отражающее покрытие.
Прототипом лобового окна блока иллюминатора является иллюминатор оптико-электронной прицельной системы JSF EOTS (http://www.lockneedmartin.com/us/products/F-35LightningIIEOTS.html). Этот иллюминатор состоит из семи плоских пластин, установленных в металлическом каркасе, а с помощью размещенной внутри иллюминатора системы сканирующих зеркал обеспечивается просмотр всей нижней полусферы пространства. Все пластины иллюминатора имеют разную форму для обеспечения высоких аэродинамических качеств иллюминатора в набегающем потоке воздухе.
Первым недостатком иллюминатора является сложная форма прозрачных пластин. Вторым недостатком является то, что все пластины по форме разные, некоторые пластины имеют большие габаритные размеры, что резко увеличивает стоимость производства. Третьим недостатком является то, что пластины закреплены в металлическом каркасе, и области стыков пластин вносят потери в проходящее оптическое излучение.
Технический результат полезной модели лобового окна блока иллюминатора заключается в упрощении устройства и минимизации влияния стыков пластин иллюминатора на проходящее оптическое излучение.
Сущность полезной модели заключается в том, что в лобовом окне блока иллюминатора подвесной оптико-локационной станции, включающем остекление, прозрачное в выбранном спектральном диапазоне, выполненное, например, из лейкосапфира, - лобовое окно выполнено из четырех одинаковых плоских прозрачных пластин, в совокупности повторяющих форму части правильного шестигранника, на внутренних сторонах которых нанесено широкополосное интерференционное просветляющее покрытие, при этом в области стыка прозрачные пластины имеют частично скосы для плотного примыкания между собой, а не скошенные края пластин образуют зазоры, которые заполнены по длине герметиком с проходящими вдоль всех стыков тонкими стержнями-стяжками, соединяющими противоположные стороны блока иллюминатора, причем величина зазора в стыке между пластинами меньше удвоенной величины линейного смещения излучения при его прохождении через пластины в месте стыка.
Стержни-стяжки могут быть выполнены цилиндрическими.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображены на
фиг. 1 - схема расположения пластин лобового окна,
фиг. 2 - схема хода лучей через область стыка пластин лобового окна,
фиг. 3 - внешний вид блока иллюминатора.
Лобовое окно блока иллюминатора состоит из четырех одинаковых лейкосапфировых пластин 1 в совокупности повторяющих форму части правильного шестигранника: пластины расположены под углом 120° друг к другу. На внутренних сторонах прозрачных пластин нанесено широкополосное интерференционное просветляющее покрытие. Прозрачные пластины имеют частично скосы 2 для плотного примыкания между собой, пространство за скосами образует зазор 3, заполненную герметиком. По длине всех стыков приходят тонкие стержни-стяжки 4, утопленные в герметике по всей их длине. Стержни-стяжки 4 соединяют противоположные стороны блока иллюминатора.
Металлическая стяжка 4 может быть выполнена цилиндрической и предназначена для соединения элементов каркаса блока иллюминатора и проходит через оптически неиспользуемую область стыка.
Лобовое окно блока иллюминатора, благодаря применяемому материалу пластин - лейкосапфиру, позволяет обеспечить широкий спектральный диапазон пропускания оптического излучения от 0,3 до 5 мкм и необходимую прочность поверхности иллюминатора.
Лобовое окно блока иллюминатора, благодаря применяемым плоским пластинам, не обладает оптической силой и не вносит угловых искажений в проходящее оптическое излучение.
Лобовое окно блока иллюминатора имеет конструкцию, обеспечивающую прочность и полную герметичность при нахождении в сильном встречном потоке воздуха.
Для уменьшения потерь от френелевского отражения на внутреннюю поверхность лейкосапфировых пластин лобового окна блока иллюминатора наносится широкополосное интерференционное просветляющее покрытие для широкого диапазона углов падения оптического излучения.
Геометрия пластин в области стыка рассчитана таким образом, чтобы излучение, выходящее из блока иллюминатора не претерпевало потерь на стыке благодаря эффекту преломления в стекле и линейного смещения на выходе из стекла в направлении от стыка.
Линейное смещение к луча при прохождении через плоскопараллельную прозрачную пластинку 1 (фиг. 2) определяется по формуле:
, где
пад
α - угол падения излучения на пластинку;
n - показатель преломления материала пластинки;
d - толщина пластинки;
Из фиг. 2 видно, что для того, чтобы область стыка не вносила потери для проходящего излучения - зазор в стыке между пластинами должен быть меньше удвоенной величины линейного смещения излучения при его прохождении в области стыка через пластины.
Таким образом, предлагаемая полезная модель лобового окна блока иллюминатора позволяет обеспечить обзор пространства с помощью установленного внутри блока сканирующего зеркала через четыре одинаковые плоские прозрачные пластины, просветленные с внутренней стороны на требуемый диапазон длин волн, без потерь оптического излучения на стыках пластин и с обеспечением герметичности блока.