五帧差分法提取实测红外烟幕图像的特征参数

为提取实测红外烟幕的效应特征量(烟幕宽度、烟幕高度、烟幕遮蔽面积、遮蔽时间)和运动特征量(垂直方向、水平方向的扩散速度)参数,设计了野外测量红外烟幕的试验场地布置方案,应用红外热像仪采集了红外烟幕弹在112 s内爆炸和扩散过程的视频数据,采用了五帧差分法对红外热像仪视频序列中的红外烟幕进行分割和提取,得到了红外烟幕的效应特征量区域和运动特征量区域,并根据场地布置的几何关系对试验结果进行了风向修正,以红外烟幕图像像素点为基本单元,对红外热像仪视频序列中每一帧烟幕的效应特征量区域和运动特征量区域中每一个像素点所代表的实际烟幕高度数值和宽度数值进行了求解,进而得到红外烟幕的效应特征量和运动特征量参数.经实测红外烟幕视频分析验证,该方法可以快速提取红外烟幕特征参数,其爆炸瞬间烟幕宽度、烟幕高度、烟幕遮蔽面积迅速增加至4.7 m,5.2 m,24.2 m2,水平沿风速方向的烟幕前沿扩散速度达到了126 m·s-1,垂直方向烟幕前沿扩散的速度达到了146.3 m·s-1.对研究红外烟幕扩散仿真方程的修正、作战效能评估、作战运用具有较高的实际应用价值.     

爆炸型烟幕弹遮蔽效能仿真研究

传统的烟幕仿真方法通常使用假定风场均匀稳定的高斯模型或者拉赫特曼扩散理论,这些方法忽略了实际大气边界层复杂多变的特点。为了解决这一问题,建立一个基于计算流体力学（CFD）方法的爆炸型烟幕弹遮蔽效能仿真模型。运用拉格朗日方法,基于在椭球体内均匀生成随机粒子的方法构建初始云团。分析烟剂燃烧放热对初始云团的热力效应,结合CFD方法和离散相模型对烟幕粒子的扩散进行模拟,得到烟幕质量浓度的时空分布。通过计算面密度得到烟幕对可见光的有效遮蔽区域。效能仿真结果与试验结果和拉赫特曼模式结果对比,证明了该模型的有效性,表明烟幕弹遮蔽效能仿真模型在爆炸型烟幕弹的前期扩散阶段较好地反映了烟幕形状及长度、高度的变化规律。     

双喷嘴气动喷撒烟幕粒子的撞击成烟特性研究

为改善气动喷撒时烟幕的分散效果,采用自行设计的气动喷撒装置,对铜粉基烟幕粒子的撞击成烟特性进行了实验研究。结果表明,相对于单喷嘴,双喷嘴喷撒时烟幕平均扩散速度降低了39%,烟幕扩张角增大了160%;当喷嘴间角度为150°、120°、90°和60°时,对应的烟幕平均扩散速度分别为0.5m/s、0.8m/s、1.1m/s和1.6m/s,烟幕扩张角为60.2°、57.4°、45.8°和44.3°。随着喷嘴间角度的减小,烟幕平均扩散速度逐渐增大,烟幕扩张角逐渐减小;持续喷撒一定时间,烟幕最大面密度随喷嘴间角度的减小逐渐减小,烟幕遮蔽效能变差。     

基于红外遮蔽的地面烟幕防空阵地部署模型研究

现代防空作战中,本着及时响应、快速反应、发挥烟幕最大遮蔽效能的原则,发烟装备必须实现预先阵地配置。将解析几何分析和数值分析算法应用于阵地部署模型的研究：基于三维战场空间和烟幕需求,通过解析几何分析构建了垂直烟幕空间尺度计算模型;基于烟幕扩散模式——高斯烟羽模式,应用数学推导、牛顿下山法构建了单点施放垂直烟幕计算模型。以单点施放烟幕为构成单元,以空间烟幕需求为最终标准,综合建立了多点施放垂直烟幕计算模型,即防御红外制导武器的地面发烟装备阵地部署模型。结合试验对比分析表明：模型计算结果与试验数据一致性较好,构建的模型是合理可行的。     

发烟弹扩爆过程及其扩散影响因素分析

通过发烟弹扩爆和烟幕在大气中扩散两个过程的分析，就影响发烟弹烟幕形成及其浓度分布的主要因素进行了探讨，提出了发烟弹扩爆后烟云形成时初始参数及相关气象条件的估算方法，分析结论为烟幕浓度的估算提供了理论依据。     

真空环境中烟幕云团形成阶段的膨胀模型

真空条件下,常压下已有的烟幕云团的膨胀模型不再适用.本文分析了真空下烟幕形成机理,基于外界对烟幕云团没有扰动的特点,针对燃烧型和爆炸型烟幕在形成阶段的膨胀特性进行数学建模,得到了烟幕云团膨胀过程中体积及质量浓度与烟幕粒子运动速度、运动时间的关系模型,为进一步研究烟幕粒子在大气层外的运动规律提供了理论基础.     

膨胀石墨烟幕发生装置烟流颗粒运动规律与试验研究

针对膨胀石墨设计了一种简易烟幕发生装置,该装置利用烟火药燃烧时释放出的热量使可膨胀石墨膨化并分散于空中,形成膨胀石墨干扰烟幕。基于该装置建立了烟流颗粒(膨胀石墨颗粒)扩散规律的理论计算模型,对烟幕发生剂反应参数与烟流颗粒运动规律进行计算,得到烟流颗粒的运动方程。同时,对该装置进行了试验研究,并通过高速摄影记录烟流颗粒运动规律,试验结果表明烟流颗粒理论运动规律与试验结果相符,能够描述烟流颗粒的运动规律。     

烟幕对激光制导武器的影响

烟幕以其诸多独特优点引起现代战争的广泛关注.主要介绍了烟幕的特性, 并深入探讨了烟幕对激光制导武器的影响及其应用前景.     

烟幕对目标毫米波辐射特性干扰效果研究

根据烟幕对毫米波辐射干扰效果测试方法的研究,对几种烟幕材料进行了毫米波辐射特性干扰效果野外测试.结果表明:多频谱和干扰毫米波烟幕材料对目标毫米波辐射特性干扰效果显著,单个发烟罐最大衰减量达7.57dB,平均降低温度对比度100K以上.     

真空中石墨微粉烟幕的红外消光性能研究

基于外层空间高真空的特点,为研究红外干扰材料在外层空间的适用性,实验研究了真空中石墨微粉烟幕的红外消光性能,并与常压下石墨微粉烟幕消光性能进行了比较.结果表明,石墨微粉烟幕在真空度0.03MPa的环境中具有良好的红外消光性能,但弱于常压下的消光能力.分析表明,当真空度较高时,烟幕微粒的沉积速率加快,烟幕有效质量浓度及微粒数浓度减小,烟幕消光性能降低.     

发烟罐烟雾质量浓度时空分布特性

发烟罐是对近地激光类武器系统实施无源干扰的有效手段,研究其烟雾质量浓度时空分布特性,是准确获取激光在烟雾环境下传输特性的基础。基于离散相扩散模型,采用计算流体力学软件Fluent对一种小型发烟罐的烟雾扩散过程进行仿真模拟。分析烟雾释放后不同阶段的质量浓度时空分布特性,以及风速、质量流率等参数对烟雾扩散速度、质量浓度分布的影响规律。结果表明：无风时,烟雾在喷涌阶段呈伞状,停止喷涌后烟雾在弥散阶段呈团状并存在一个质量浓度较大的烟环;在仿真设定条件下最佳风速在2~3 m/s附近;烟雾的空间质量浓度与质量流率呈线性关系;所得成果可为下一步研究近地激光类武器系统抗烟雾干扰性能提供技术参考。     

烟幕云团形成初期的流动规律研究

利用普朗特边界层微分方程,根据爆炸成烟烟幕云团的自身运动特点,通过在不同条件下的假设,建立了贴地面的烟幕云团的边界层流动数学模型,以及快速成烟膨胀模型,并用实验分析模型。研究认为,在爆炸成烟烟幕云团形成初期,其流动特征为湍流,空气阻力是烟幕云团膨胀运动速度迅速衰减的主要原因。     

基于高斯扩散模型的催泪弹气溶胶烟雾非致命效能仿真

催泪弹是一种非致命防暴弹。为研究其非致命效能大小,以武警RS97-2型催泪弹为研究对象,应用高斯扩散模型研究了催泪弹气溶胶烟雾的扩散过程。分析了烟雾扩散时西埃斯(CS)催泪剂浓度和烟雾半径的变化规律。用Matlab软件编制的程序进行了仿真计算,得出以催泪弹气溶胶烟雾扩散的有效作用区域作为其非致命效能大小的衡量指标。结果表明,在风速为2m·s~(-1)时,一枚催泪剂装药为20g催泪弹的气溶胶烟雾有效作用区域可达453.7m~2。     

催泪弹非致命效能分析计算

催泪弹是驱散群体性目标最有效的一种非致命防暴弹,特别是爆炸式催泪弹,刺激剂可瞬间释放,能快速作用于有生目标。但在实际战术运用中,催泪弹的非致命效能没有具体的衡量指标,导致其使用没有科学依据。根据爆炸式催泪弹气溶胶烟雾扩散特征,应用重气和非重气扩散数学模型,通过计算虚源点,将两种模型有效结合起来,对气溶胶烟雾扩散过程进行分析研究,得到气溶胶烟雾扩散半径和浓度变化规律,分析计算了单枚催泪弹有效作用区域,以此作为催泪弹非致命效能的衡量指标。研究结果表明,在风速为2 m/s时,39 s后单枚催泪弹的有效扩散面积可达602.1 m²,且烟雾浓度不低于1 mg/m³,计算结果与试验结果基本符合。     

Diffusion Law of Smoke in Visible Light and Infrared Wavebands

Obscuring time of smokescreen is an important parameter, and diffusion coefficient is a crucial parameter to the obscuring time of smokescreen. The relational equation that effective obscuring area of smoke changes with diffusion co-efficient and diffusing time was derived. And based on experimental data, the parabolas that the area changes with time are drawn, and the relation between diffusion coefficient and obscuring time of smoke-screen is analyzed. Diffusion coefficients of smoke cloud in the infrared (IR) and in the visible light are compared with, the two-phase flow character of aerosol particle is found while diffusing in the two wavebands. And their differences are analyzed in detail.     

基于高斯分段烟羽模型的海上核素弥散模型

根据海上核事故核素弥散特点,选择高斯模型进行模拟,基于高斯分段烟羽模型对事故发生后较短时间内的核素弥散情况进行了模拟分析,通过Matlab编程模拟烟羽扩散形式,得出了短时间内事故舰船周围的核素分布情况,从而对受时间和风场影响的核素弥散过程实现了实时烟羽动态模拟。整个核素弥散过程可预报一定时间内核素弥散路径和影响范围,为核救援方案提供参考。     

基于烟气颗粒团聚的火灾图像探测研究

烟气是火灾过程的重要物理现象。烟气中悬浮的烟气颗粒数目、尺寸分布及烟气浓度变化是火灾图像探测的重要影响因素，实验表明，烟气颗粒的团聚效应有别于空气中其它灰尘的团聚。文中分析了烟气颗粒团聚对火灾图像探测的影响，得出了基于烟气颗粒团聚的火灾图像探测的新判据。