掠海导弹红外辐射特性研究

摘要

掠海导弹由于其隐蔽性，对海上目标和陆地目标安全造成严重的潜在威胁。如何尽早地探测、发现敌方掠海飞行导弹，对于尽早地采取相应的措施以保护已方利益十分关键。无人机载红外警戒设备将为舰艇对反舰导弹的预警探测提供了一种新的有效途径。然而，红外探测系统使用的工作波段，由于与具体使用环境、任务使命、使用方式等多个因素有着直接关系，在工程界一直存在纷争，没有定论。且无人机的负载能力都有一定的限制，不可能装载双波段红外探测系统。针对不同红外辐射特征目标有针对性地选择不同的红外探测波段，是整个海上无人直升机红外探测系统开发成败的关键之一。所以，根据具体使用条件，开展掠海导弹红外辐射特性研究，为确定海上无人机使用的工作波段和工作方案提供参考是一件具有重要意义的研究，具有十分重要的应用价值。 本文针对应用于轻型无人直升机机载红外探测系统上，主要用于探测掠海飞行的先进掠海导弹的红外工作波段进行研究。从掠海导弹目标红外辐射特性、海上大气光谱透过特性、到达传感器的目标红外辐射强度等方面讨论它们的红外辐射特性，并结合仿真计算结果分析选择适合于探测掠海导弹的红外工作波段，为该红外探测设备选择波段提供参考。通过研究分析，掠海导弹产生的目标红外辐射特性，无论是0．8M的亚音速导弹还是2M的超音速导弹，无论是迎头还是正切向，8～12μm波段的红外辐射强度都大于3～5μm波段的辐射强度，甚至是其的2～3倍。但考虑了我国南海的典型气候条件：海面温度25℃、湿度为80%、能见度分别为23km和10km时海面大气传输后，在超过一定的距离后，到达传感器前面8～12μm波段的红外辐射强度开始小于3～5μm波段的辐射强度。 本研究在上述前提条件下，对亚音速导弹的迎头探测，当探测距离大于30km，3～5μm中波占优势；从正侧面探测，当探测距离大于40km，3～5μm中波占优势。对超音速导弹迎头探测，当探测距离大于25km，3～5μm中波占优势；从正侧面探测，当探测距离大于25km，3～5μm中波占优势。选择3～5μm波段作为工作波段在远距离的探测上更有优势。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2课题背景

1.3本文研究的内容

1.3.1目标光谱辐射

1.3.2海上大气光谱透过特性

1.3.3目标红外辐射能量研究

2红外辐射基本原理

2.1红外光谱

2.2辐射测量术语

2.2.1光度学术语和辐射术语

2.2.2辐射亮度和理想朗伯体辐射计算

2.2.3波段辐射量和光谱辐射量

2.3点源和面源

2.3.1点源产生的辐照度:

2.3.2面源产生的辐照度

2.4辐射基本定律

2.4.1辐射体的分类

2.4.2热辐射定律

2.4.3比辐射率

2.5黑体型辐射源

2.5.1黑体和黑体型辐射源

2.5.2黑体腔的有效比辐射率

2.5.3典型黑体辐射源的结构

2.6红外辐射源

2.6.1标准辐射源和工程用辐射源

2.6.2自然辐射源

2.7目标辐射特性

2.7.1有动力飞行器

2.7.2人体

2.7.3地面车辆

2.8红外辐射在大气中的传输

2.8.1大气传输过程

2.8.2大气吸收

2.8.3大气散射

2.8.4大气层

2.8.5辐射大气传输的计算

3掠海导弹的红外辐射研究

3.1掠海导弹的目标特性

3.2导弹的红外辐射特性分析

3.2.1蒙皮气动加热分析

3.2.2羽流辐射分析

3.2.3尾喷口辐射分析

3.3导弹红外辐射特点分析

3.3.1红外辐射通量密度的比较

3.3.2红外辐射强度的比较

3.3.3红外辐射合计

3.4背景辐射

4海面大气传输对掠海导弹红外辐射的影响分析

4.1海面大气传输特性分析

4.1.1大气中的水汽吸收系数

4.1.2大气中CO2吸收衰减

4.1.3大气的散射衰减

4.1.4气象衰减

4.2海面大气传输特性仿真计算

5经过大气传输到达传感器前面的辐射强度

5.1到达传感器前面的亚音速导弹迎头辐射强度

5.2到达传感器前面的亚音速导弹正侧向辐射强度

5.3到达传感器前面的超音速导弹迎头辐射强度

5.4到达传感器前面的超音速导弹正侧向辐射强度

6结论

参考文献

致谢