红外窗口功能膜的热/力响应

高超音速导弹在服役过程中其红外窗口承受着复杂的气动热/力环境。利用有限元方法对不同气动热/力情况下的窗口进行数值模拟,获得了不同热流密度下窗口的温度和热应力分布,应力沿膜厚方向几乎相同,但是在膜基界面附近会产生突变。在膜层表面,最大应力出现在边界旁。不同的膜层材料在相同条件下有相同的温度和应力分布规律,但是应力大不相同。比较发现,Y2O3比ZrN膜层具有更高的温度和应力。同时,进行了地面热冲击实验来观察红外窗口的破坏情况,10 s之后,发现窗口表面已经发生破坏,有些局部产生裂纹,有些局部会产生破碎的斑点。