红外动态景象产生器的薄膜技术

Bly Cells的红外动态景象产生器的响应速度和空间分辨率是制约其应用的两个关键因素,并由其主要部件--转换薄膜的动态特性和空间特性所确定.以Bly Cell型薄膜红外动态景象产生器转换薄膜为研究对象,根据转换薄膜的工作原理,建立了它的动态温度分布模型,计算了其在环形脉冲源作用下的不同时刻温度场及其温度变化特性,分析了转换薄膜的动态特性和空间特性.计算结果表明,导热系数和密度越小,薄膜的表面发射率越大,则其时间响应越快;导热系数、密度、发射率越小,空间分辨率越高.     

基于微结构的光谱特征控制技术

制导武器的发展,对目标的隐身以及多波段隐身提出了更高的要求.提出了通过控制目标表面的微结构来控制目标表面光谱特性的一种新技术.利用麦克斯韦电磁场理论,建立了表面微结构与表面光谱特性关系的理论模型,研究了不同材料以及材料表面微结构对光谱特征的影响,并对微结构光谱特征控制技术在红外隐身中应用的可能性进行了分析.研究结果表明:通过控制目标表面的微结构,可以达到控制目标光谱特征的目的,实现目标的红外隐身,为目标的隐身设计提供了一种新思路.     

基于偏振测量的粗糙表面参数反演方法

材料的复折射率是计算偏振度时不可缺少的物理参数。由于直接测量复折射率较为困难,在现有的粗糙表面偏振双向反射分布函数（polarized Bidirectional Reflectance Distribution Function,pBRDF）的基础上,推导了材料的偏振反射率表达式,提出了入射光线为线性偏振时材料表面参数的反演方法,提高了复折射率计算的适用性。反演结果与文献中参考值的对比表明,该反演方法具有较高的可靠性。     

一种基于有限测点数据的地面目标瞬态温度场快速预测方法

传统的地面目标红外辐射特性研究方法有理论建模分析法和外场测试法。由于大部分的理论建模计算量庞大,无法满足实时计算;外场测试往往成本较高,无法获得任意时刻地面目标整体的红外辐射特性。典型部位温度可以实时获得,但如何布置传感器使其更好地反映和预测整体的温度分布需要开展研究。文中引入本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法对两种地面目标的温度场进行模态分析,建立两种地面目标的温度场降阶模型,利用降阶模型实现地面目标温度场的快速预测;将温度场的降阶模型与QR (orthogonal right triangular)分解算法结合,确定最佳传感器测量位置,实现对两种地面目标温度场的预测。研究结果表明,无论是POD温度场降阶模型还是通过QR分解算法得到的最佳传感器测量数据进行预测,二者的精度均较高,正方腔体的平均绝对误差均小于1.5 K,模型坦克的平均绝对误差均小于2.5 K。通过分解算法得到的最佳传感器测量数据进行预测效率更高,未来可利用该方法预测目标红外特性,从而支撑目标规避或伪装方案的制定。     

潜艇水动力尾迹与热尾迹耦合作用的数值模拟

采用FLUENT中的VOF(Volume of Fluid Model)模型,对潜艇在海水有无温度梯度、有无螺旋桨转动和排放冷却水的情况下进行数值模拟,得到了潜艇在不同情况下冷却水的浮升规律,并分析了海面和其它截面的温度分布.计算结果表明:在温度均匀的海水中,潜艇静止悬浮比运动时热尾流浮升效果明显,且运动时螺旋桨的转动可加快热尾流的浮升;温度分层海水中,螺旋桨的转动作用可以把海水下层的冷水搅动翻滚至上层从而加剧了海面冷尾迹的形成.     

水陆坦克红外辐射特性仿真研究

随着红外成像制导技术的发展,水陆坦克受到的威胁日益严重.分析了影响水陆坦克红外特征的因素,对海面背景中水陆坦克的温度场和红外辐射场的理论模型进行了研究,得到了计算机模拟的完整方程组,并对某型水陆坦克的温度场和辐射特性进行了模拟,计算结果与真实场景吻合较好.     

平板表面温度工程建模研究

为在红外动态战场仿真中实现目标表面温度场的快速计算,需建立平板表面温度工程计算模型.综合考虑外部环境因素及目标内部因素,并利用数学推导及取值分析,获得平板表面温度与外在及内在因素的理论简化表达式.通过控制变量法分析各主要因素对平板表面温度变化速率的影响,并对其进行数学拟合,进而建立了平板表面温度的工程模型.通过与实测数据及商用软件模拟数据的对比,校验了该工程模型的可靠性.结果表明,该工程模型具有快速计算但不失准确性的特点,对目标表面温度场的实时计算具有重要工程应用价值.     

固体微粒遮蔽的红外突防措施分析

随着弹道导弹防御系统对弹道导弹中段弹头的发现、识别跟踪和拦截能力的不断提高,针对中段弹头突防措施的研究越来越重要.针对采用固体微粒进行红外遮蔽这种突防措施进行了探索,建立了气体携带固体微粒的喷射过程数学模型,利用数值求解方法得出了喷射过程中气体及固体颗粒在弹头周围空间的瞬态浓度分布,计算了其红外遮蔽效果.研究结果表明:...     

换热网络的最优设计

基于Ｌｉｎｎｈｏｆｆ的Ｐｉｎｃｈ－Ｐｏｉｎｔ方法，提出外加冷热负荷最小费用模型，该模型在获得最小费用的同时，可确定外加冷热负荷的数目及其流量，并在此基础上提出了换热网络最小建造费用的数学模型，并与换热网络最小单元数模型进行分析比较，结果证明，求解换热网络的最低建造费用更具有实际意义。     

基于连续投影算法提取特征波长的空中目标参考光谱选取

空中目标在相对稳定的状态下具有确定的光谱辐射特性,因而可以利用光谱达到识别其型号的目的。首先,通过建立空中目标光谱辐射特性计算模型,获得了其归一化光谱辐射亮度数据。然后,利用连续投影算法对光谱进行特征波长提取,在保留一定精度的同时有效减少了所需数据量。最后,使用区分能力更强的混合光谱相似性测度SID (TAN)匹配光谱,研究在3~5 μm波段和8~14 μm波段两个大气窗口内,光谱辐射特性在不同飞行高度和飞行时间下的变化规律。结果表明:飞行高度对光谱辐射特性的影响大于飞行时间;3~5 μm波段的变化较8~14 μm波段明显。因此在建立光谱数据库时,为了提高识别的准确率,相对于8~14 μm波段,3~5 μm波段更需要考虑不同因素对光谱辐射特性的影响;相对于飞行时间,应尽可能多地选取不同飞行高度下的光谱作为参考光谱。