高超声速钝化乘波体红外辐射特性研究

发布时间：2020-07-30 18:09

【摘要】：临近空间高超声速飞行器集中了航空航天、材料科学、隐身与探测等多种学科的尖端技术,代表着未来飞行器的发展方向,对未来世界军事格局有着重大影响,因此,近年来成为了各国研究的热点。高超声速飞行器飞行马赫数高,雷达探测面积小,传统雷达探测很难发现目标,而由于其飞行速度快,在空气的黏性作用下会产生大量的气动热,使其表面和周围大气温度急剧升高,从而产生强烈的红外辐射,因此,红外探测将成为发现高超声速目标的主要手段。本文主要针对临近空间高超声速飞行器在红外探测及隐身方面的需求,对其红外信号的空间分布进行研究,主要研究内容包括以下几个方面:选用高超声速飞行器的典型结构——乘波体构形作为研究对象,介绍了生成原理,并在此基础上绘制钝化乘波体构形。利用流体计算软件Fluent,选用SA湍流模型进行流场计算,并与两个高超声速实验的数据进行对比,验证算法可靠性。绘制钝化乘波体构形计算网格,进行流场计算,得到乘波体表面温度分布和周围大气的温度及压强分布。利用逐线计算法计算气体吸收系数,由于流场网格数过多,因此采用距离反比插值方法进行插值,为后续乘波体构形的红外辐射信号的计算奠定基础。由于本文所研究的问题是绕流问题,参与性介质为空气,认为是纯吸收介质,因此采用计算模型比较简单的视在光线法求解辐射传输方程;介绍了视在光线法的基本原理和射线追踪过程,采用均匀温度场和非均匀温度场两个算例验证了程序的正确性,并对乘波体特定方向上的方向光谱辐射强度进行了求解。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V218;TN215
【图文】：

试验飞行,飞行器

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文研究临近空间高超声速目标辐射信号主要是指火箭发动机熄火后，超燃冲压发动机启动运行，穿过大气对流层进入临近空间，到目标关闭超然冲压发动机无动力滑行出临近空间重回大气对流层的阶段。由于临近空间飞行目标多数采用乘波体构形，这种构形具有很高的升阻比，从而产生较大的气动力，可以长时间大距离的滑翔[7]。因此，开展临近空间高超声速飞行器滑行段的目标辐射信号研究，探索其红外辐射传输特性和空间分布规律对于临近空间高超声速飞行器红外隐身及红外探测技术的发展具有重要意义。

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2 23 1 2 2 1 2 2( ) tankz z z x x y z 逐点描绘可得前缘曲线和底面锥上曲线形状，完成外形确定。投影关系所示： k ABCxOr kS1S2图 2-3 外形投影原理图本课题给出乘波体设计参数如下：M∞=6.0， =1.4， =2.0，b=1.2， =50后得到所需设计参数如下： =13.04°， k=9.04°，Ls=4.32，Ld=2.56，c=.78；在 UG 软件中进行绘图，得到乘波体构形如图 2-4 所示：

【参考文献】