大气吸收波段喷焰红外辐射特性抵近测量试验研究

摘要

发动机喷焰的红外辐射特性是预警、监视等应用的关键基础数据。与目标表面辐射相比，发动机喷焰辐射存在较强的特殊性，研究难点主要体现在:一是发动机非完全燃烧形成的流场具有较强的不确定性，气凝两相祸合体同时存在着发射、散射、吸收等能级跃迁机制，流场形成与辐射传输机理异常复杂;二是发动机喷焰的辐射集中在2.7μm与4.3μm之间，属于强大气吸收波段，受大气中水汽与二氧化碳吸收影响，无法在地面远距离开展辐射测量试验，天基测量手段尚不具备，相关基础数据积累基本处于空白。rn　　国内外主要以星载、球载以及机载测量方式为主，但试验成本与复杂性较大。文献尝试开展了4-5μm大气窗口宽波段内的液体发动机辐射特性测量，但无法获得4.3μm吸收带的数据;文献介绍了真空环境下的喷焰测量方案，在约90kPa和5kPa两个环境压力下，对缩尺火箭发动机燃烧室压力以及喷流的红外辐射强度进行了测量，由于真空环境无法对1:1大推力发动机进行测量，因此该方法具有局限性，无法应用于火箭主发动机的特性测量。rn　　本文提出了一种大气吸收波段内发动机喷焰特性试验方法,采用傅里叶光谱仪与远场热像仪相结合的发动机喷焰多维特征数据获取方法与数据处理方法,该方法充分压缩了辐射传输的路径长度,从而降低了大气对喷焰辐射的吸收,提高了有效信号强度,并通过动态数据实现高精度大气校正,提升了试验数据的精度.