高超声速飞行器尾焰红外辐射特性研究

摘要

随着高超声速飞行器的快速发展和其在军事上展现出的强大优势，对其进行探测拦截也变得迫在眉睫。目前常用的目标探测手段中，红外探测因其强隐蔽性、高适应性及反应灵敏等特点而倍受青睐且被大力发展，而高超声速飞行器的尾焰流场温度高且包含H2O等强辐射气体，正是红外探测中的重要辐射来源。由于高超声速飞行器速度快、灵活性强等特点，导致红外辐射信号的捕捉难度极大，因此在高超声速飞行器的红外探测方面还需要进一步研究。
　　本文对高超声速飞行器的尾焰流场进行了数值仿真研究，分析了流场辐射的参数变化特性，对高超声速飞行器的红外探测提供了依据。主要工作如下：
　　基于计算流体力学软件建立了高超声速飞行器的尾焰流场数值模型，分析了飞行参数对近场尾焰流场的影响，提出了计算域分段模拟方法，获得了远场尾焰流场随尾焰长度方向的变化规律。建立了高超声速飞行器尾焰流场的视在光线法辐射传输模型，并编写了相应的程序代码，分析了高超声速飞行器尾焰流场的红外辐射随探测角度、探测波长和尾焰长度等参数的变化特性。
　　结合高清地球遥感图像，建立了高分辨率的数字地球模型，与地表类型、温度、辐射物性等进行关联形成了地表辐射计算模型，计算了不同地表背景下的高超声速飞行器尾焰流场辐射。考虑尾焰流场与环境大气折射率的差异，分析了尾焰流场对探测器上辐射图像的影响。
　　本文研究结果对目标的红外探测实施有一定参考价值，对目标预警和拦截技术有重要的理论意义和应用价值。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 高超声速飞行器尾焰流场的数值模型

2.1 引言

2.2 尾焰流场物理模型

2.3 数学模型

2.4 边界条件确立及网格划分

2.5 计算方法无关性验证

2.6 喷管射流算例验证

2.7 本章小结

第3章 尾焰流场的数值仿真及参数研究

3.1 引言

3.2 近场尾焰流场的数值仿真

3.3远场尾焰流场的数值仿真

3.4 近场尾焰流场的三维数值仿真

3.5 本章小结

第4章 基于LOS的尾焰流场辐射特性研究

4.1 引言

4.2 基于视在光线法的辐射计算模型

4.3 高超声速飞行器近场尾焰流场的辐射特性

4.4远场尾焰流场的辐射特性研究

4.5 地表背景下的高超声速飞行器尾焰流场辐射

4.6 飞行器尾焰流场折射率对辐射探测图像的影响

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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