РАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ИНФРАКРАСНЫМ ГОЛОВКАМ САМОНАВЕДЕНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ РАКЕТ

Полезная модель относится к источникам излучения на основе электрического разряда в парах цезия, которые предназначены для использования в устройствах формирования активной помехи в виде некогерентного модулированного инфракрасного (ИК) излучения для оптико-электронного противодействия ИК головкам самонаведения (ГСН) управляемых ракет (УР).
Используемые для этой цели источники ИК излучения содержат газоразрядную лампу с наполненной излучающим веществом прямой трубчатой оболочкой из лейкосапфира, на противоположных концах которой установлены электроды (анод и катод). Излучающее вещество содержит цезий (в качестве плазмообразующей среды) и ксенон [1]. Такие источники позволяют получить излучение, основные характеристики которого (спектральный состав, пиковая сила излучения, глубина модуляции и временная структура) соответствуют требованиям к помеховому излучению, необходимому для оптико-электронного противодействия ИК ГСН. Интенсивность излучения такого источника в ИК диапазоне является функцией температуры плазмы, в которой происходит электрический разряд, т.е. увеличение мощности источника и, соответственно, пиковой силы излучения в ИК диапазоне приводит к нагреванию оболочки газоразрядной лампы до весьма высоких температур. Таким образом, излучение разрядного источника ИК излучения содержит как переменную (модулированную), так и постоянную (немодулированную) составляющие, причем источником переменной составляющей ИК излучения является электрический разряд в парах цезия, а источником постоянной составляющей элементы газоразрядной лампы и в первую очередь - оболочка из лейкосапфира. Очевидно, что увеличение пиковой силы излучения за счет увеличения электрической нагрузки на лампу сопровождается пропорциональным возрастанием постоянной составляющей ИК излучения, что приводит к уменьшению глубины модуляции излучения. Таким образом, эксплуатация источника ИК излучения с цезиевой лампой в составе устройства оптико-электронного противодействия ИК ГСН УР возможна только при обеспечении принудительного охлаждения оболочки лампы.
Известен, выбранный в качестве прототипа, разрядный источник ИК излучения, содержащий цезиевую лампу с прямой трубчатой оболочкой из лейкосапфира, на противоположных концах которой установлены электродные узлы, и систему принудительного воздушного охлаждения межэлектродного участка оболочки лампы в составе вентилятора с электроприводом и установленного в зоне катода лампы блока формирования воздушного потока вдоль наружной поверхности оболочки лампы [2]. Конструкция разрядного источника ИК излучения, выбранного в качестве прототипа, позволяет снизить постоянную (немодулированную) составляющую излучения при сохранении высокой пиковой силы излучения, т.е. обеспечивает достаточно высокую глубину модуляции излучения, необходимую для аппаратурного использования источника излучения.
Отличительная особенность разрядного источника ИК излучения, выбранного в качестве прототипа, состоит в том, что после отключения входящей в его состав цезиевой лампы от блока электропитания при сохранении принудительного охлаждения оболочки лампы конденсация паров цезия происходит преимущественно на внутренней поверхности оболочки лампы и рабочих поверхностях электродов (анода и катода), причем присутствие ксенона в качестве неконденсируемой примеси способствует формированию конденсатного образования в виде пленки, т.е. препятствует капельной конденсации паров цезия [3]. Образовавшийся проводящий слой удерживается на внутренней поверхности оболочки лампы до последующего включения электропитания, причем возникает т.н. «эффект замыкания» и, чтобы повторно привести источник ИК излучения в рабочее состояние, необходимо вначале испарить пленку цезия на межэлектродном участке оболочки цезиевой лампы. Временной интервал соответствующий достижению номинальных характеристик цезиевой лампы в составе источника ИК излучения после подачи питающего напряжения складывается из времени, необходимого для зажигания, и времени выхода на рабочий режим. Для поджига лампы через пленку цезия пропускают ток, который вызывает нагрев цезия и его испарение со стенок оболочки лампы. Происходит разрыв проводящего слоя (пленки) и в месте испарения возникает разряд. Постепенно разряд распространяется на весь межэлектродный промежуток, однако время окончания формирования разряда между катодом и анодом в парах цезия недопустимо велико с учетом аппаратурного использования источника ИК излучения. Действительно в работе [4] показано, что эффективность функционирования устройства оптико-электронного противодействия. ИК. ГСН УР тем выше, чем длительное воздействие помехового излучения на ГСН атакующей ракеты, т.е. чем меньше время выхода устройства на рабочий («боевой») режим. Таким образом, недостаток разрядного источника ИК излучения, выбранного в качестве прототипа, с учетом его аппаратурного применения заключается в невозможности минимизации времени выхода источника на рабочий режим для увеличения времени воздействия излучения помехи на ИК ГСН.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в уменьшении времени достижения номинальных характеристик источником ИК излучения с принудительным воздушным охлаждением цезиевой лампы с лейкосапфировой оболочкой, предназначенного для использования в составе устройства оптико-электронного противодействия ИК ГСН УР.
Заявляемый разрядный источник ИК излучения для устройства оптико-электронного противодействия ИК ГСН УР как и разрядный источник ИК излучения, выбранный в качестве прототипа, содержит подключенную к блоку электропитания и управления цезиевую лампу с трубчатой оболочкой из лейкосапфира и систему принудительного воздушного охлаждения межэлектродного участка оболочки цезиевой лампы в составе вентилятора с электроприводом и установленного в зоне катода цезиевой лампы блока формирования воздушного потока вдоль наружной поверхности оболочки цезиевой лампы.
В отличие от прототипа у заявляемого разрядного источника ИК излучения электропривод вентилятора системы принудительного воздушного охлаждения цезиевой лампы выполнен с возможностью реверсирования при отключении лампы от блока электропитания и управления.
На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения разрядного источника ИК излучения для устройства оптико-электронного противодействия ИК ГСН УР. Заявляемый разрядный источник выполнен в виде функционально и конструктивно связанной импульсной цезиевой лампы и системы принудительного воздушного охлаждения межэлектродного участка оболочки цезиевой лампы. Цезиевая лампа 1 содержит оболочку 2 из лейкосапфира, на противоположных концах которой установлены электроды - катод 3 и анод. Внутреннее пространство оболочки 2 заполнено излучающим веществом (цезий и ксенон). Цезиевая лампа 1 подключена к блоку электропитания и управления 4. В зоне катода 3 лампы 1 установлены блок формирования воздушного потока вдоль наружной поверхности оболочки 2 лампы 1 в виде конфузора 5 и вентилятора 6 с электроприводом 7, подключенным к блоку питания и управления 4. Электропривод 6 выполнен с возможностью реверсирования, т.е. представляет собой аппарат, который по условиям работы (на время отключения лампы 1 от блока 4) меняет направление вращения. Устройство таких аппаратов достаточно хорошо известно [5] и подробного пояснения не требует.
Предлагаемая конструкция разрядного источника ИК излучения обеспечивает управление процессом формирования разряда в парах цезия посредством теплового воздействия на внутреннее пространство оболочки 2 цезиевой лампы 1.
Для охлаждения оболочки 2 во время работы цезиевой лампы 1 к конфузору 5 подается воздушный поток от вентилятора 6, электропривод которого подключен к блоку электропитания и управления 4. При отключении цезиевой лампы 1 от блока электропитания и управления 4 одновременно (по команде с блока 4) электропривод 7 осуществляет реверсирование. При этом происходит переориентация направления движения воздушного потока, создаваемого вентилятором 6, и, как следствие этого, происходит принудительное охлаждение лампы 1 в зоне катода 3, причем поскольку интенсивность охлаждения указанной зоны (принудительное охлаждение) превосходит интенсивность охлаждения оболочки 2 в межэлектродной зоне (естественное охлаждение), то вдоль оболочки лампы 2 образуется градиент температур и конденсация паров цезия происходит в закатодной области внутреннего пространства оболочек 2 (холодная зона). В данном случае при повторном зажигании цезиевой лампы 1 пробой осуществляется по входящему в состав излучающего вещества лампы 1 ксенону. Одновременно осуществляется подача управляющего воздействия с блока электропитания и управления 4 на электропривод 7 вентилятора 6, повторное реверсирование которого вновь обеспечивает переориентацию направления вращения вентилятора 6, формирующего воздушный поток вдоль наружной поверхности оболочки 2 (в межэлектродной зоне) цезиевой лампы 1. Разряд по ксенону между катодом 3 и анодом формируется мгновенно, т.к. в данном случае «замыкающий эффект» отсутствует, а затем межэлектродный объем оболочки 2 заполняется компонентами плазмообразующей среды - парами цезия.
Таким образом, заявляемая конструкция разрядного источника ИК излучения для устройства оптико-электронного противодействия ИК ГСН УР обеспечивает существенную минимизацию временного интервала необходимого для зажигания входящей в его состав цезиевой лампы и, следовательно, уменьшения времени достижения лампой номинальных характеристик.
Газоразрядный источник ИК излучения в соответствии с заявляемым решением разработан для серийного производства с использованием типовых технологий и стандартного оборудования.
Литература:
1. Гавриш С.В., Цогоев И.Т. Сапфировые источники ИК излучения с разрядом в парах щелочных металлов. Тез. Докл. IV Международной светотехнической конференции - Вологда, 2000, с.54.
2. Пат. РФ на пол. модель №56718, 10.09.2006. Бюл. №25.
3. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. М.: Энергия, 1977.
4. Самодергин В.А., Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук, УДК 621.384.3, МЭП, 1988.
5. Политехнический словарь, Изд. «Сов. Энциклопедия», М., 1976.