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高超声速飞行器尾焰红外辐射特性研究

发布时间:2019-01-05 08:36
【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2H O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。
[Abstract]:With the rapid development of hypersonic aircraft and its strong military advantages, detection and interception of hypersonic aircraft becomes urgent. Among the commonly used methods of target detection, infrared detection is favored and developed greatly because of its strong concealment, high adaptability and sensitive reaction, while the tail flame flow field of hypersonic vehicle has a high temperature and contains 2H O and other strong radiation gases. It is an important source of radiation in infrared detection. Because of the high speed and flexibility of hypersonic vehicle, it is very difficult to capture infrared radiation signal, so the infrared detection of hypersonic vehicle needs further research. In this paper, the numerical simulation of the tail flame flow field of hypersonic vehicle is carried out, and the parameter variation characteristics of the flow field radiation are analyzed, which provides the basis for infrared detection of hypersonic vehicle. The main work is as follows: based on the computational fluid dynamics software, the numerical model of the tail flame flow field of hypersonic vehicle is established, and the influence of flight parameters on the near field tail flame flow field is analyzed. The variation of far field tail flame flow with the direction of tail flame length is obtained. In this paper, the apparent ray radiation transfer model of the tail flame flow field of hypersonic vehicle is established, and the corresponding program code is written. The infrared radiation with detection angle of the tail flame flow field of hypersonic vehicle is analyzed. The variation characteristics of the detection wavelength and the length of the tail flame. A high-resolution digital earth model is established by combining high-definition remote sensing images of the earth, and a surface radiation calculation model is formed by correlating with the surface type, temperature, radiation properties, etc. The radiation from the tail flame of hypersonic vehicle with different surface background is calculated. Considering the difference between the tail flame flow field and the ambient atmospheric refractive index, the effect of the tail flame flow field on the radiation image on the detector is analyzed. The results of this paper have some reference value for the infrared detection of target, and have important theoretical significance and application value for the target early warning and interception technology.
【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】:2016
【分类号】:V218

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本文编号:2401528

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