张文锋，郭云芝，燕　飞，高挺挺

(中国空空导弹研究院，河南 洛阳　471009)



蓝宝石长波连续激光热力学损伤特性研究

张文锋，郭云芝，燕飞，高挺挺

(中国空空导弹研究院，河南 洛阳471009)

摘要:对蓝宝石在10． 6 μm 连续激光作用下热力学损伤特性进行研究。利用傅立叶光谱仪 测试蓝宝石样件的反射率和透过率，明确蓝宝石需重点防护的激光波段为7 ～ 11 μm; 建立了蓝宝 石轴对称模型，利用有限元软件ANSYS 对激光照射蓝宝石材料的热力学特性进行数值模拟，分析 了模型中温度和应力分布，以及时间响应特性，得到蓝宝石损伤阈值; 并通过采用10． 6 μm 连续 激光对蓝宝石样件的损伤试验，验证了仿真结果和试验结果的一致性，表明所建立的蓝宝石激光 辐照仿真模型具有合理性。

关键词:蓝宝石; 损伤阈值; 有限元; 热力学

0引言

蓝宝石是一种性能优异的光学材料，在0.3～5 μm具有良好的光学特性，且硬度高、耐高温，是比较理想的光学头罩材料和红外探测器窗口材料，已广泛应用于先进的红外型空空导弹上。 当蓝宝石受到激光辐照时，材料吸收激光能量并迅速升温，在材料内部产生热应力，可能会出现表面熔融、裂纹、甚至炸裂，从而影响其性能。 随着激光武器的迅速发展，其对导弹构成的威胁日渐凸显。 强激光对蓝宝石的损伤将使整个光学系统丧失目标信号的接收能力，从而使导弹失去跟踪和制导能力。 因此，面对日趋凸显的激光武器的威胁，开展蓝宝石材料的激光损伤研究具有重要意义。……