为了提高装甲等关键装备的战场生存能力,近年来军方日益重视红外探测窗口防护技术的研究,特别是高强度透明防护材料,因为具备高硬度、高强度以及优良的光学性能等特点,被广泛运用于装甲车辆、航空航天等领域,能够对观察、瞄准等窗口后方的人或设备起到一定保护作用。本文根据红外探测窗口防护抗弹技术指标要求,对氧化铝透明结晶晶体(蓝宝石单晶)、钢化玻璃和聚碳酸酯(Polycar-bonate也称PC板)层合制成的复合靶板材料进行研究,主要通过理论计算、数值模拟和靶场试验等方法研究新型红外探测窗口防护材料的抗冲击性能。首先,基于红外探测窗口防护材料抗冲击理论,对比选用泡生法生长的氧化铝结晶晶体,平型钢化玻璃和聚碳酸酯为主要材料制作复合靶板;以氧化铝晶体为迎弹面,钢化玻璃为中间防护层,聚碳酸酯为背板支撑层(总厚度不大于30mm)的复合靶板和7.62毫米53制式穿甲弹,利用一定的假设条件和理论公式计算出理想的侵彻深度和破碎锥角。然后,通过ANSYS/AUTODYN软件进行计算仿真与结构优化。建立由氧化铝透明结晶晶体、钢化玻璃和聚碳酸酯组成的复合材料模型,分别进行材料模型六种不同排序抗冲击数值模拟和靶板材料不同厚度比抗冲击数值模拟,厚度比分别为为1:1:1、3:2:1、5:3:1、7:3:1、1:5:1、1:2:3、1:3:5、1:3:7的靶板模型。对比分析得出由迎弹面到背板三层材料排序依次为氧化铝透明结晶晶体、钢化玻璃和聚碳酸酯,且厚度比为5:3:1的复合材料结构抗冲击性能最优。结合理论以最优组分析了弹头侵彻靶板不同阶段的抗冲击性能,分析了氧化铝透明结晶晶体破碎机理和破碎锥的形成过程。最后,试验验证新型红外探测窗口防护材料的抗冲击性能。试验结果与理论计算和计算机模拟结果比较一致,透明氧化铝结晶晶体面板层在高过载弹体冲击下形成倒置的破碎锥,破碎锥的形成,一方面增加了后续侵彻钢化玻璃面板层的作用面积,提高了面板的吸能效果;另一方面破碎锥形成后,弹体在后续的侵彻氧化铝结晶晶体介质过程中的靶板阻力主要体现在破碎锥上。试验显示新型红外探测窗口防护材料在抗7.62mm制式穿甲弹(700m/s以上)冲击时具有优异的抗冲击性能。