全天候作战,是军事行动者梦寐以求的,要实现拥有全天候作战能力的梦想,最关键是要拥有一双全天候的“眼睛”。在相当宽的波谱范围内,许多武器装备都对金刚石存在应用需求。以下将从金刚石整流罩、金刚石膜窗口等几 ...
全天候作战,是军事行动者梦寐以求的,要实现拥有全天候作战能力的梦想,最关键是要拥有一双全天候的“眼睛”。在相当宽的波谱范围内,许多武器装备都对金刚石存在应用需求。以下将从金刚石整流罩、金刚石膜窗口等几大方面,对金刚石在光电武器装备的应用展开阐述。 超音速新一代拦截导弹的金刚石整流罩 更高、更快、更强,是现代战争对武器的要求,目前,世界范围内研制高速拦截导弹,整流罩作为导弹的“眼睛”,成为必须同步研制的关键部件,由于高速拦截导弹,要求在 1~3 km 的中低空飞行速度为 3~4马赫,导弹的表层温度达到 600 C,而在3~30 kn 的高空飞行,速度在6马赫以上,这样高的速度,使导弹表层温度迅速升高到1500C以上,巨大的热震使传统的红外光学材料难以承受,金刚石几乎是唯一的选择。 金刚石膜(平板)窗口 除了在红外光学材料表面镀金刚石薄膜外,也可以直接以金刚石厚膜作为红外武器装备如红外夜视仪的平板窗口。金刚石窗口的主要作用是提高或增强各种红外武器系统的战场生存能力,即抵抗雨滴、灰尘(风沙)、盐、雾以及核、化学、生物等等环境破坏的能力,对于低至中等飞行速度(3 马赫以下)的飞机或导弹,利用金刚石良好的导热性能,减小温度升高对红外窗口透过性能的影响也是一个重要的考虑因素。 目前,被开发和广泛使用的精确制导技术还有:微波制导、红外制导、电视制导、毫米波制导等等,而利用这些制导技术“组合”而成的多波导引导的是当前军事发展的方向,以 CVD 方法制备的金刚石薄膜是唯一可能实现这一目标的窗口材料。 金刚石膜作为光电对抗材料 光电对抗是决定现代战争胜负的关键因素之一。随着光电致盲武器的发展,对防空、机载光电制导系统的威胁日益加重,抗激光加固成为防空导弹武器系统光电对抗的重要环节。因此需要研究抗激光加固技术,即用增加防激光的光学装置、采用抗激光光学镀膜、研制光学探测器激光防护装置等措施对抗激光对导弹和制导站光学系统的破坏。 在光电对抗中,光学薄膜是各种侦察、观瞄、制导等光学武器系统中最先接收入射激光的部分,也是易损伤的薄弱环节,激光对光电设备的破坏,先损伤光学薄膜,然后才破坏光学元件及光学系统,因此提高薄膜的激光损伤阙值,对保护光学武器装备具有重要的意义,而金刚石膜抗激光损伤值高,加之其对红外光线的高透过率,镀膜后不影响红外武器装备的性能,使金刚石成为对抗激光损伤的理想的光电对抗材料。 金刚石膜的卫星用途 在卫星发射与应用方面,除了作为红外窗片材料外,金刚石薄膜还可以作为热沉使用。目前在宇航电子学中,卫星质量的65%是制冷系统,这笔耗费是相当昂贵的,使用金刚石芯片和大功率金刚石二极管等散热技术,制冷系统质量可减少 90%,发射费用大大降低(卫星及其发射费用将下降倍)。同时金刚石膜可以抵抗宇宙辐射,显著提高太阳能转换效率。 金刚石薄膜在军事电子技术中的一个重要应用是正在发展之中的多芯片组装技术,这一技术的目标是把许多超大规模集成电路芯片以三维的形式紧密排列结合成超小型的超高性能器件,而这些芯片的散热则是该项技术的关键。 美军方 DARPA对MCM 技术进行可行性研究,且取得了实质性的进展,已经展示了利用CVD金刚石薄膜作为关键元件的演示性MCM 超级计算机,其中金刚石的膜片(10 cm x 10 cmx0.1 cm)的散热能力达到了20 kw,除了散热外,在该计算机中,金刚石薄膜还作为绝缘和封装材料使用。 |
2025-02-28
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