KR100381686B1 - System and method for increasing the durability of a sapphire window in high stress environments - Google Patents

System and method for increasing the durability of a sapphire window in high stress environments Download PDF

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KR100381686B1 KR10-1999-7003397A KR19997003397A KR100381686B1 KR 100381686 B1 KR100381686 B1 KR 100381686B1 KR 19997003397 A KR19997003397 A KR 19997003397A KR 100381686 B1 KR100381686 B1 KR 100381686B1
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Abstract

돔 조립체(50)는 그 추력 벡터와 평행한 종축(42)을 갖는 미사일(32)에 사용하기 적합하다. 본 발명의 돔(50)은 포지티브 n-평면들(12), 포지티브 r-평면들(14) 및 c-평면(16)을 포함하는 결정학적 구조를 가진 사파이어 결정체(30)를 포함한다. 미사일 센서 주위 표면은, 상기 포지티브 r-평면들 중 하나가 미사일 비행 동안 상기 미사일(32)에 충돌되는 기류(36)에 대해서 그 진행 방향을 향하도록 결정체(30, 50)를 설치하기 위한 공간을 제공한다. 포지티브 r-평면 법선들의 기류 벡터(36) 상으로의 사영은 후미를 가르킨다. 공칭의 조건들을 설계하므로써, r-평면(14)은 c-평면(16)의 법선과 기류 벡터(36)에 의해서 형성된 평면에 의해서 대략 이등분된다. 예시된 실시예에서, 돔 조립체(50)는 센서 돔(50)내에 r-평면들을 배치하기 위한 x-선 장치를 포함한다. (도시되지 않은) 회전판은 제1 r-평면(14)이 충돌 기류(36)가 흐르는 방향을 향하도록 센서 돔(50)을 배향시킨다. 제2 r-평면의 r-평면 법선(38)은 충돌 기류(36)에 대해서 약 60의 각을 형성한다. 회전판은 가해진 스트레스에 대해서 돔(50)의 강도를 최대화할 수 있도록 돔(50)의 격자 평면(12, 14, 16)을 직접 배향하기 위한 (도시되지 않은) 모터를 포함한다.The dome assembly 50 is suitable for use in a missile 32 having a longitudinal axis 42 parallel to its thrust vector. The dome 50 of the present invention comprises a sapphire crystal 30 having a crystallographic structure comprising positive n-planes 12, positive r-planes 14 and c-plane 16. The surface around the missile sensor provides space for installing crystals 30 and 50 such that one of the positive r-planes faces the direction of travel relative to the airflow 36 impinging upon the missile 32 during missile flight. to provide. Projection of the positive r-plane normals onto the airflow vector 36 points to the tail. By designing nominal conditions, the r-plane 14 is roughly bisected by the plane formed by the normal of the c-plane 16 and the airflow vector 36. In the illustrated embodiment, the dome assembly 50 includes an x-ray device for placing r-planes within the sensor dome 50. The rotating plate (not shown) orients the sensor dome 50 such that the first r-plane 14 faces the direction in which the impingement airflow 36 flows. The r-plane normal 38 of the second r-plane forms an angle of about 60 with respect to the impingement air stream 36. The rotating plate includes a motor (not shown) for direct orienting the grating planes 12, 14, 16 of the dome 50 so as to maximize the strength of the dome 50 against the stress applied.

Description

스트레스가 높은 환경에서 사파이어 윈도우의 내구성을 향상시키기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING THE DURABILITY OF A SAPPHIRE WINDOW IN HIGH STRESS ENVIRONMENTS}SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING THE DURABILITY OF A SAPPHIRE WINDOW IN HIGH STRESS ENVIRONMENTS}

첨단 미사일 시스템은 폭발물 수송에서부터 위성 발사에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용되고 있다. 이러한 응용 분야에서는 통상적으로 엄격한 성능을 요구한다. 미사일의 감지와 추적(tracking) 기능은 미사일 성능에 영향을 미치는 중요한 특성이다.Advanced missile systems are used in a variety of applications, from transporting explosives to launching satellites. Such applications typically require rigorous performance. Missile detection and tracking are important features that affect missile performance.

미사일은 미사일 유도, 즉 터미날 호밍(terminal homing)을 위해 적외선 센서, 레이더 센서 및 광학 센서의 조합을 구비할 수 있다. 이 센서들과 이에 수반되는 센서 하우징들은 때때로 극심한 열 부하에 노출된다. 그 결과, 센서의 손상과 신호 방해가 일어난다. 이는 특히 적외선(IR) 센서에서 두드러진다. 전형적으로, IR 센서는 IR 돔(IR dome)이라 불리는 사파이어 하우징에 싸여져 있다. 대다수의 미사일에 요구되는 높은 속도에서는, IR 돔이 높은 압력 변화율과 이에 대응하는 온도의 열 부하로 인해 야기되는 강한 충격파(bow shock)를 생성하게 된다. 이러한 열은 IR 돔에 균열을 발생시킬 수 있다. 국소적인 열로 인하여 야기되는 IR 돔의 임의의 균열은 미사일 성능을 저하시킬 수 있다.The missile may be equipped with a combination of infrared sensors, radar sensors and optical sensors for missile guidance, ie terminal homing. These sensors and the accompanying sensor housings are sometimes exposed to extreme thermal loads. As a result, sensor damage and signal interference occur. This is especially noticeable in infrared (IR) sensors. Typically, the IR sensor is wrapped in a sapphire housing called an IR dome. At the high speeds required by most missiles, the IR dome will produce a strong bow shock caused by the high rate of pressure change and the corresponding thermal load of temperature. This heat can cause cracks in the IR dome. Any cracks in the IR dome caused by local heat can degrade missile performance.

IR 센서와 돔에 대한 극심한 온도 부하를 감소시키기 위해서, 냉각 가스를 사용하는 시스템이 개발되어 있다. 이 시스템은 통상 미사일 본체 내에 저장된 아르곤의 압력 보호 장치(pressurized-canister)를 포함한다. IR 돔에 대한 열 부하가 증가하면, 냉각 가스가 상기 보호 장치에서부터 노즐을 통해 IR 돔을 향해서 방출하게 된다. 불행하게도, 냉각 아르곤 가스는 대기와는 다른 굴절율을 가지고 있기 때문에, IR 돔으로 진입하는 신호들을 휘게 하여 결과적으로 미사일 트래킹 오류를 발생시킨다. 또한, 상기 보호 장치는 부피가 크다. 그 과도한 무게는 미사일의 사정거리(range)를 감소시키고, 보호 장치로 인한 공간적 제약은 미사일 시스템의 복잡성이나 가격을 증가시킨다. 또한, IR 돔의 열 부하로 인하여 적시의 가스 배출이 어려워진다.In order to reduce the extreme temperature loads on IR sensors and domes, systems using cooling gases have been developed. The system typically includes a pressurized-canister of argon stored within the missile body. As the heat load on the IR dome increases, cooling gas is released from the protection device through the nozzle towards the IR dome. Unfortunately, because the cooling argon gas has a different refractive index than the atmosphere, it bends the signals entering the IR dome, resulting in missile tracking errors. In addition, the protection device is bulky. The excess weight reduces the range of the missile, and the space constraints imposed by the protective devices increase the complexity or price of the missile system. In addition, timely gas discharge is difficult due to the thermal load of the IR dome.

극도의 열 부하 및 날씨와 미립자들로 인한 손상으로부터 미사일을 보호하기 위한 다른 방법은, 미사일 속도를 감소시키는 방법과 IR 돔의 노출 시간을 감소시키는 방법을 포함하는 것이다. 두 방법은 미사일의 성능을 저하시킨다. 또한, 부가적인 방법으로 IR 돔 쪽으로 돌출부를 설치하여 IR 돔에 대한 열 부하를 감소시키는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법들은 미사일에 추가의 비용과 무게를 더한다.Other methods of protecting the missile from extreme heat loads and damage from weather and particulates include reducing the missile speed and reducing the exposure time of the IR dome. Both methods degrade missile performance. In addition, there is a method to reduce the thermal load on the IR dome by installing a protrusion toward the IR dome. However, these methods add additional cost and weight to the missile.

따라서, 미사일의 성능을 저하시키지 않고 미사일 센서 하우징과 윈도우들의균열을 방지 또는 감소시키기 위한, 비용과 공간면에서 효율적인 시스템 및 방법을 제공하는 기술의 필요성이 대두되고 있다.Accordingly, there is a need for a technology that provides a cost- and space-efficient system and method for preventing or reducing the cracking of missile sensor housings and windows without degrading the performance of the missile.

〈발명의 요약〉<Summary of invention>

본 발명의 센서 돔 조립체에 의해 당 기술의 필요성이 해결될 수 있다. 예시된 실시예에서, 본 발명의 조립체는 그 추력 벡터(thrust vector)와 평행한 종축을 가진 미사일을 이용하는 데에 적합하다. 조립체는 다수의 경사진 면을 갖는 결정학적(crystallographic) 구조로 된 단결정 돔이나 윈도우를 포함한다. 미사일 센서 주변의 표면은, 결정체가 클록킹 방식으로 배향될 수 있도록 이를 설치하기 위한 공간을 제공하여, 결정학적 r-평면에 대응하는 면들(facets)에 작용하는 분해 전단 스트레스(resolved shear stresses)를 최소화할 수 있게 된다.The need for the technology can be solved by the sensor dome assembly of the present invention. In the illustrated embodiment, the assembly of the present invention is suitable for using a missile having a longitudinal axis parallel to its thrust vector. The assembly includes a single crystal dome or window of crystallographic structure with a plurality of inclined faces. The surface around the missile sensor provides space to install the crystals so that they can be oriented in a clocked manner, thereby solving resolved shear stresses that act on the faces corresponding to the crystallographic r-plane. It can be minimized.

특정 실시예에서는, 돔이나 윈도우가 미사일 측에 장착되고, 상기 결정체가 사파이어이면 a, c, r 및 n- 평면을 갖는다. c-평면 법선 벡터의 포지티브 방향은 적외선 돔의 베이스(base)와 거의 수직이며, 돔 또는 윈도우의 중심쪽을 통과하여 미사일로부터 외부로 향한다. 또한, 포지티브 r-평면 법선은, r-평면 법선이 c-평면 법선 벡터 상으로 사영된 성분이 포지티브 c-평면 법선 방향에 있는 것으로 정의된다.In a particular embodiment, if the dome or window is mounted on the missile side and the crystal is sapphire, it has a, c, r and n-planes. The positive direction of the c-plane normal vector is nearly perpendicular to the base of the infrared dome and passes out toward the center of the dome or window from the missile to the outside. In addition, the positive r-plane normal is defined as the component in which the r-plane normal is projected onto the c-plane normal vector is in the positive c-plane normal direction.

이 바람직한 배향(preferred orientation)에서, r-평면은 기류 벡터와 결정학적 c-축에 의해 형성된 평면에 의해서 대략 이등분된다. 이러한 r-평면에 대한 포지티브 법선은 후미(aft)를 향하는 성분을 갖는다.In this preferred orientation, the r-plane is roughly bisected by the plane formed by the airflow vector and the crystallographic c-axis. The positive normal to this r-plane has the component facing the aft.

예시된 실시예에서, 본 발명의 시스템은 적외선 미사일 센서 돔을 사용하여 구현되며 이 센서 돔 내에 r-평면을 배치하기 위하여 x-선 장치를 포함한다. 회전판은, 제1 r-평면 법선이 바람의 진행 방향(leeward direction)으로 회전되는, 상기 바람직한 배향으로 센서 돔을 배향시킨다. 제2 r-평면의 r-평면 법선의 c-평면 상으로의 사영은, 동일한 평면으로 사영될 때의 충돌 기류에 대해서 약 60도의 각을 이룬다. 회전판은 가해진 스트레스에 대해 돔의 강도를 최대화하기 위해서 돔의 격자 평면을 전략적으로 배향시키기 위한 모터를 포함한다.In the illustrated embodiment, the system of the present invention is implemented using an infrared missile sensor dome and includes an x-ray device to place an r-plane within the sensor dome. The rotating plate orients the sensor dome in the preferred orientation in which the first r-plane normal is rotated in the leeward direction of the wind. The projection of the second r-plane onto the c-plane of the r-plane normal is at an angle of about 60 degrees to the impingement airflow when projected onto the same plane. The rotating plate includes a motor for strategically oriented the lattice plane of the dome to maximize the strength of the dome against the applied stress.

〈도면의 간단한 설명〉<Brief Description of Drawings>

도 1a는 격자 평면의 상대적인 배향성을 도시한 사파이어 결정의 등축(等軸) 도면.1A is an isometric view of a sapphire crystal showing the relative orientation of the lattice plane.

도 1b는 도 1a의 사파이어 결정의 상부 도면.1B is a top view of the sapphire crystal of FIG. 1A.

도 2는 본 발명의 교시에 따라, 미사일 방향 및 사파이어 돔의 기류에 대한 사파이어 결정체의 격자 평면의 배향성을 도시한 도면.2 illustrates the orientation of the lattice plane of sapphire crystals with respect to the missile direction and the airflow of the sapphire dome, in accordance with the teachings of the present invention.

도 3은 격자 평면의 배향성이 도 2의 사파이어 결정의 격자 평면 배향성에 대응하도록 기계적으로 가공되어 배향된 IR 돔의 상부 도면.3 is a top view of an IR dome mechanically processed and oriented such that the orientation of the lattice plane corresponds to the lattice plane orientation of the sapphire crystal of FIG.

본 출원은 미국에서 1996년 11월 12일자로 출원된 예비 출원 제 60/030,520호, 도켓 번호 제 PD-960429로부터 우선권 주장되었다. 본 발명은 미사일 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 미사일 비행 동안 사파이어 센서 하우징과 윈도우에 균열이 발생하는 것을 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.This application claims priority from preliminary application No. 60 / 030,520, Dock No. PD-960429, filed November 12, 1996 in the United States. The present invention relates to a missile system. In particular, the present invention relates to a method for preventing cracks in the sapphire sensor housing and windows during missile flight.

본 발명은 특정 응용 분야에 대한 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 본 기술 분야와 본 명세서에서 제공되는 기술 전반에 통상의 지식을 가진 자들은, 본 발명을 충분히 이용할 수 있는 기술 범위와 부가적인 기술 분야 내에서, 추가적인 변경, 응용 및 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments for a particular application, it is obvious that the invention is not so limited. Those skilled in the art and the art provided herein will appreciate that further modifications, applications, and embodiments are possible within the technical scope and additional technical field in which the present invention may be fully utilized. will be.

도 1a는 n-평면(12), r-평면(14), c-평면(16) 및 a-평면(18)의 상대적인 배향성을 도시한 전형적인 사파이어 결정체(10)의 등축 도면이다. IR 돔과 같은 센서 윈도우를 제조할 때, 결정체(10)를 성장시켜 소정의 형태로 기계적으로 가공한다.1A is an isometric view of a typical sapphire crystal 10 showing the relative orientation of n-plane 12, r-plane 14, c-plane 16 and a-plane 18. As shown in FIG. When manufacturing a sensor window such as an IR dome, crystals 10 are grown and mechanically processed into a predetermined shape.

전형적으로, 결정체(10)는 특정 기계 장치를 사용하여 큰 원통형 불(boule)로부터 도려내진다. 그 다음, 결과적인 거의 최종(net) 형상의 돔(도시 안됨)은 그 최종 크기로 그라인딩되고 폴리싱된다. (도 3에 도시된) 완성된 돔은, 매끄럽지만, 여전히 결정체(10)에 의해 나타나는 것과 같은 결정학적 구조를 가진다. 도 1a, 도 1b 및 도 2는 최종의 사파이어 제품 내의 결정학적 평면의 배향성과 방향만을 나타낸다. c-평면(16), r-평면(14), a-평면(18) 및 n-평면(12)에 각각 대응하는 특정한 c-면, r-면, a-면 및 n-면은, 상기 최종 돔의 도처에 거의 무한히 중복되어 존재한다. 평면(14, 16, 18)에 평행한 (도시되지 않은) 평면들은 각각 평면(14, 16, 18)과 동일한 것으로 정의한다. 예를 들면, 여기에는 3개의 a-평면(18), 3개의 r-평면(14), 하나의 c-평면(16) 및 6개의 n-평면(12)이 존재한다.Typically, crystals 10 are cut out from large cylindrical boules using certain machinery. The resulting near net shape dome (not shown) is then ground and polished to its final size. The finished dome (shown in FIG. 3) is smooth but still has the same crystallographic structure as exhibited by crystal 10. 1A, 1B and 2 show only the orientation and orientation of the crystallographic plane in the final sapphire product. Specific c-planes, r-planes, a-planes and n-planes corresponding to c-plane 16, r-plane 14, a-plane 18 and n-plane 12, respectively, There are almost infinite overlaps throughout the final dome. Planes (not shown) parallel to planes 14, 16, and 18 are defined as being the same as planes 14, 16, and 18, respectively. For example, there are three a-planes 18, three r-planes 14, one c-plane 16 and six n-planes 12.

미사일 비행동안 경험하게 되는 고온에서의 돔의 파손과 고장의 1차적인 유형은, (도시되지 않은) 기계적으로 가공된 돔이나 윈도우의 도처에 하나 또는 그 이상의 결정학적 r-평면(14)을 따라 나타나는 분해 전단 스트레스로 인한 것이다.The primary type of failure and failure of the dome at high temperatures experienced during missile flight is along one or more crystallographic r-planes 14 throughout the machined dome or window (not shown). This is due to the decomposition shear stresses that appear.

결정체(10)의 r-평면(14), n-평면(12) 및 c-평면(16)은 각각 r-평면 법선(20), n-평면 법선(22) 및 c-평면 법선(24)이라고 불리우는 법선 벡터를 가진다. c-평면 법선(24)은 r-평면 법선(20)에 대해서 대략 57.6도의 각을 이루고 n-평면 법선(22)에 대해서는 대략 61도의 각을 이룬다. r-평면 법선(20)은 벡터(26)로 표시된 m-축(m으로 표시됨)에 대해서 대략 32.4도의 각을 이룬다. m-축(26)은 c-평면 법선(24)과 수직이다. 이 c-평면 법선(24)은 c-평면(16)에 대한 법선으로 c-축(24)에 해당한다.The r-plane 14, n-plane 12 and c-plane 16 of the crystal 10 are r-plane normal 20, n-plane normal 22 and c-plane normal 24, respectively. It has a normal vector called. The c-plane normal 24 forms an angle of approximately 57.6 degrees with respect to the r-plane normal 20 and an angle of approximately 61 degrees with respect to the n-plane normal 22. The r-plane normal 20 forms an angle of approximately 32.4 degrees with respect to the m-axis (indicated by m) represented by the vector 26. m-axis 26 is perpendicular to c-plane normal 24. This c-plane normal 24 corresponds to the c-axis 24 as the normal to the c-plane 16.

본 명세서에서 설명하는 본 발명의 완전하고 정확한 이해를 돕기 위하여, 다음에는 기본적인 규칙을 정의한다.To aid in a complete and accurate understanding of the invention described herein, the following are the basic rules defined.

1. c-평면 법선(24)의 포지티브 방향은 (도 3에 도시된) 미사일 내부에서 c-평면(16)과 수직을 이루는 (도시되지 않은) 적외선 센서로부터 (도 3에 도시된) 돔이나 윈도우의 중심쪽을 통과하여 외부 환경으로 진행하는 방향으로 정의한다.1. The positive direction of the c-plane normal 24 is defined by a dome (shown in FIG. 3) from an infrared sensor (not shown) perpendicular to the c-plane 16 inside the missile (shown in FIG. 3). It is defined as the direction going through the center of the window to the external environment.

2. 포지티브 r-평면 법선(20)은 r-평면 법선의 c-평면 법선 벡터(24) 상으로의 사영 성분이 포지티브 c-평면 법선(24) 방향에 있는 것으로 정의된다.2. Positive r-plane normal 20 is defined as the projective component of the r-plane normal onto c-plane normal vector 24 in the direction of positive c-plane normal 24.

도 1b는 도 1a의 사파이어 결정체(10)의 상부 도면이다. 도 1b는 (도시되지 않은) 전형적인 IR 돔의 결정 구조를 나타낸다. 이 도면은 (도 1a의 24로 도시된) 포지티브 c-축에서 네가티브 c-축 방향을 본 것이다. 전형적으로, 이러한 적외선(IR) 돔은, c-축의 배향성을 제외하면 결정체(10)의 구조적 배향성에 관계없이 미사일상에 기계적으로 가공되어 배치된다. 즉, n-평면(12), r-평면(14), a-평면(18)의 배향성은 랜덤하다.FIG. 1B is a top view of the sapphire crystal 10 of FIG. 1A. 1B shows the crystal structure of a typical IR dome (not shown). This figure looks at the negative c-axis direction from the positive c-axis (shown at 24 in FIG. 1A). Typically, this infrared (IR) dome is machined and placed on the missile regardless of the structural orientation of the crystal 10 except for the c-axis orientation. That is, the orientations of the n-plane 12, r-plane 14, and a-plane 18 are random.

도 2는, 본 발명의 교시에 따라, (도시되지 않은) 미사일(32)의 방향 및 사파이어 돔에 대한 방향과 기류에 대해서 사파이어 결정체 조각(30)의 격자 평면의 방향을 도시한 도면이다. 기류(36)의 방향과 반대 방향을 가리키는 벡터(34)는 c-평면(16)과 평행하다. 벡터(34)는 포지티브 r-평면 법선(38)의 c-평면(16) 상으로의 사영과 약 60도의 각을 이룬다. r-평면을 따라 나타나는 (도시되지 않은) 분해 전단 스트레스는 감소된다.FIG. 2 is a diagram showing the direction of the lattice plane of the sapphire crystal piece 30 with respect to the direction of the missile 32 (not shown) and the direction to the sapphire dome and airflow according to the teachings of the present invention. The vector 34 pointing in the direction opposite to the direction of the airflow 36 is parallel to the c-plane 16. Vector 34 forms an angle of about 60 degrees with the projection of positive r-plane normal 38 onto c-plane 16. Degradation shear stress (not shown) along the r-plane is reduced.

r-평면(14)에 대한 포지티브 법선은 후미를 향한다. 네가티브 r-평면 법선은 공칭의 기류 벡터(36)와 교차한다. 공칭의 침로 이탈(yaw)이 없는 노-피치(no-pitch)의 비행을 위해 기류 벡터(36)는 미사일의 종축(42)과 정렬되어 있다. 이 종축(42)은 추력(thrust) 벡터(40)와 평행하다.The positive normal to the r-plane 14 faces the tail. The negative r-plane normal intersects the nominal airflow vector 36. The airflow vector 36 is aligned with the longitudinal axis 42 of the missile for no-pitch flight with nominal yaw. This longitudinal axis 42 is parallel to the thrust vector 40.

도 3은 적외선(IR) 돔의 격자 평면 배향성이 도 2의 사파이어 결정의 격자 평면 배향성과 대응하도록 기계적으로 가공되어 배향된 적외선(IR) 돔(50)의 도면이다. 돔(50)은 하나의 큰 사파이어 결정으로부터 절단되어 기계적으로 가공된다. 돔(50)은 도 2의 개략적으로 도시한 결정체(30)와, 결정 격자 평면, 즉 a-평면, r-평면, n-평면 및 c-평면에 대해서 동일한 구조적 배향성을 갖는다. 예를 들면, r-평면 법선(38)의 (도 2의 16으로 도시된) c-평면으로의 사영은 (도 2의 36으로 도시된) 충돌 기류 벡터에 대해서 약 60의 각을 형성한다.3 is a diagram of an infrared (IR) dome 50 mechanically processed and oriented such that the lattice plane orientation of the infrared (IR) dome corresponds to the lattice plane orientation of the sapphire crystal of FIG. 2. The dome 50 is cut from one large sapphire crystal and mechanically processed. The dome 50 has the same structural orientation for the crystal 30 schematically shown in FIG. 2 with respect to the crystal lattice plane, i.e., a-plane, r-plane, n-plane and c-plane. For example, the projection of the r-plane normal 38 into the c-plane (shown at 16 in FIG. 2) forms an angle of about 60 with respect to the impingement airflow vector (shown at 36 in FIG. 2).

IR 돔(50)은 (도시되지 않은) 회전판 상에 설치된다. 이 회전판은 가해진 스트레스에 대해서 IR 돔의 강도를 최대화할 수 있도록 IR 돔의 격자 평면을 배향하기 위한 (도시되지 않은) 모터를 포함한다.The IR dome 50 is mounted on a rotating plate (not shown). This turntable includes a motor (not shown) for orienting the grating plane of the IR dome to maximize the strength of the IR dome against the stress applied.

본 발명의 교시에 따른 방법에서는 다음 단계들을 포함한다.The method according to the teachings of the present invention includes the following steps.

1. 특정한 IR 돔이나 윈도우에 적용하는데에 충분한 크기의 사파이어 결정체를 얻는 단계,1. Obtaining sapphire crystals of sufficient size to apply to a particular IR dome or window,

2. 상기 결정체를 특정 응용에 적합한 크기로 기계적으로 가공하는 단계,2. mechanically processing the crystals to a size suitable for a particular application;

3. 상기 결정체에 x-선을 조사하여 결정 내의 r-평면의 배향성을 결정하는 단계, 및3. irradiating the crystals with x-rays to determine the orientation of the r-plane in the crystals, and

4. 동작 환경에 노출될 때에 가능한 한 최소량의 전단 스트레스에 노출되도록 r-평면을 배향하는 단계4. orienting the r-plane so that it is exposed to the minimum amount of shear stress as possible when exposed to the operating environment

본 발명의 교시에 따른 다른 방법에서는 다음 단계들을 포함한다.Another method according to the teachings of the present invention includes the following steps.

1. 미리 제조된 사파이어 결정 IR 돔이나 윈도우를 얻는 단계,1. Obtaining a prefabricated sapphire crystal IR dome or window,

2. IR 돔이나 윈도우에 x-선을 조사하여 IR 돔이나 윈도우 내의 r-평면의 위치(location)를 결정하는 단계, 및2. irradiating the IR dome or window with x-rays to determine the location of the r-plane within the IR dome or window, and

3. 특별한 동작 환경에서 가능한 한 최소량의 전단 스트레스에 노출되도록 r-평면을 배향하는 단계3. Orienting the r-plane to expose as little shear stress as possible in a particular operating environment

본 발명의 교시에 따른 2번째 다른 방법은 다음 단계들을 포함한다.A second alternative method in accordance with the teachings of the present invention includes the following steps.

1. 미리 제조된 단결정 사파이어 IR 돔을 얻는 단계,1. obtaining a prefabricated single crystal sapphire IR dome,

2. 상기 돔이나 윈도우에 x-선을 조사하여 상기 돔이나 윈도우 내의 r-평면의 배향성을 결정하는 단계, 및2. irradiating the dome or window with x-rays to determine the orientation of the r-plane in the dome or window, and

3. 상기 돔을 미사일에 부착하여, 포지티브 r-평면 법선들 중 한 법선이 미사일 비행 동안 충돌 기류 및 이에 대응하여 유도된 스트레스에 대해 그 진행 방향으로 진행되도록 하는 단계3. Attaching the dome to the missile such that one of the positive r-plane normals proceeds in its direction of collision airflow and correspondingly induced stress during missile flight.

따라서, 본 발명에서는 특정 응용 분야에 대한 특정 실시예에 대해서만 설명되었다. 본 기술 분야 및 본 명세서 전반에 교시된 발명에 관한 통상의 지식을 가진 자들이 그 기술 범위 내에서 응용 기술과 실시예들을 부가적으로 변형시킬 수 있다는 것은 자명하다.Thus, the present invention has been described only with respect to specific embodiments for specific applications. It is apparent that those of ordinary skill in the art and the present invention taught throughout this specification may further modify the applied technology and embodiments within the technical scope.

따라서, 첨부된 청구항들은 본 발명의 기술 범위 내에서 이러한 모든 응용, 변형, 및 실시예들을 포함하도록 의도되었다.Accordingly, the appended claims are intended to cover all such applications, modifications, and embodiments within the scope of the invention.

Claims (10)

미사일(32) - 상기 미사일은 그 추력 벡터와 평행한 종축(42)을 가짐 - 의 돔 조립체(50)에 있어서,In the dome assembly 50 of the missile 32, the missile has a longitudinal axis 42 parallel to its thrust vector. 상기 돔 조립체(50)는,The dome assembly 50, 소정의 포지티브 r-평면들(14), 포지티브 n-평면들(12) 및 c-평면(16)을 포함하는 결정학적 구조를 가진 사파이어 결정체(30); 및Sapphire crystals 30 having a crystallographic structure comprising predetermined positive r-planes 14, positive n-planes 12, and c-plane 16; And 미사일 비행 동안 상기 포지티브 r-평면들(14) 중 하나가 상기 미사일(32)에 충돌되는 기류에 대해서 그 진행 방향(leeward)을 향하도록 상기 결정체(30)를 설치하기 위한 메카니즘(32)Mechanism 32 for installing the crystal 30 so that one of the positive r-planes 14 faces its airward against the airflow impacted by the missile 32 during missile flight. 을 포함하는 돔 조립체.Dome assembly comprising a. 제1항에 있어서, 미사일 비행 동안 상기 포지티브 r-평면들(14) 중 하나의 포지티브 법선의 기류 벡터(36) 상으로의 사영은 후미(aft)를 가리키는 돔 조립체.The dome assembly of claim 1, wherein the projection onto the airflow vector (36) of the positive normal of one of the positive r-planes (14) during the missile flight indicates an aft. 제1항에 있어서, 포지티브 r-평면(14) 법선들 중 한 법선의 상기 미사일 축(42)으로의 사영은 상기 추력 벡터(40)의 방향을 가리키는 돔 조립체.2. The dome assembly of claim 1, wherein the projection of one of the positive r-plane (14) normals to the missile axis (42) points in the direction of the thrust vector (40). 제1항에 있어서, 상기 포지티브 r-평면들(14) 중 하나의 상기 포지티브 법선의 상기 c-평면(16) 상으로의 사영은 상기 미사일(32)에 충돌되는 기류(36)의 방향과 반대 방향이 되는 벡터(38)에 대해서 60도로 배향되는 돔 조립체.The projection of the positive normal of one of the positive r-planes (14) onto the c-plane (16) is opposite to the direction of airflow (36) impinging the missile (32). Dome assembly oriented 60 degrees relative to the oriented vector (38). 제1항에 있어서, 한 r-평면(14)은 기류 벡터(36)와 상기 c-평면(16)의 축(24)에 의해 형성된 평면에 의해서 이등분되는 돔 조립체.The dome assembly of claim 1, wherein one r-plane (14) is bisected by a plane formed by the airflow vector (36) and the axis (24) of the c-plane (16). 제1항에 있어서, 상기 r-평면(14)의 포지티브 법선의 상기 c-평면(16) 상으로의 사영은 상기 미사일(32)의 추력 벡터(40)와 평행하고 후미를 가리키는 돔 조립체.The dome assembly of claim 1, wherein the projection of the positive normal of the r-plane (14) onto the c-plane (16) is parallel to the thrust vector (40) of the missile (32) and points to the tail. 제1항에 있어서, 상기 r-평면(14) 중 하나는 상기 미사일(32)의 종축(42)과 교차하며 후미를 향하는 돔 조립체.2. The dome assembly of claim 1, wherein one of the r-planes (14) intersects the longitudinal axis (42) of the missile (32) and faces the tail. 제1항에 있어서, 상기 돔 조립체(50)는 사파이어 윈도우인 돔 조립체.The dome assembly of claim 1, wherein the dome assembly (50) is a sapphire window. 제1항에 있어서, 상기 돔 조립체(50)는 IR 돔(50)인 돔 조립체.The dome assembly of claim 1, wherein the dome assembly is an IR dome. 제1항에 있어서, 사파이어의 c-평면(16), r-평면들(14) 및 n-평면들(12)의 상대적 배향의 위치 선정 및 결정을 위한 x-선 장치를 더 포함하는 돔 조립체.The dome assembly of claim 1, further comprising an x-ray device for positioning and determining the relative orientation of the c-plane 16, r-planes 14 and n-planes 12 of the sapphire. .
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