常规布局排气系统红外辐射特征计算

排气系统是飞行器红外辐射的主要辐射源之一,研究其红外辐射特征的计算有着重要的意义.研究了排气系统红外辐射特征的计算方法,介绍了一种软件的计算原理,并通过对排气系统红外辐射的计算,说明常规布局后向红外辐射方向的红外辐射强度量值.     

发动机排气系统红外辐射特性数值模拟

建立了发动机排气系统的内外流一体化流场计算模型,经过流体分析CFD软件计算得整个流场的温度场、压力场和浓度场分布。燃气介质考虑了水蒸气、二氧化碳和一氧化碳的红外光谱吸收与发射,然后采用辐射传递方程(RTE)积分法计算了发动机排气系统的红外辐射特征。结果表明,发动机排气系统红外辐射强度沿天顶角的分布图不再是"梨"形,而是"超椭圆"形。     

直升机红外抑制器红外辐射特性的数值研究和实验验证

对波瓣喷管-弯曲混合管构成的直升机红外抑制器内空气动力学特性和红外辐射特性进行了数值研究,在计算过程中,有机地将三维流场数值计算、壁温计算与红外辐射计算结合起来,与相关实验数据的对比验证表明计算结果与实验结果仅相差15%左右,且红外辐射强度空间分布规律一致;通过对不同缩比模型的数值计算,揭示了模化比对壁面及羽流的红外辐射特性的影响规律.计算结果符合物理过程本质.     

直升机排气系统尾焰红外辐射数值计算研究

尾焰是直升机红外辐射的主要来源之一。通过将直升机尾焰流场模型、气体辐射指数宽谱带模型（EWBM）和辐射传输方程（RTE）相结合,发展了一种直升机尾焰红外辐射特性估算方法。通过2个算例从不同的角度对该方法进行了验证,结果表明：采用该方法对尾焰红外辐射进行计算与分析是可行的,能满足工程设计的需要。     

排气红外抑制装置红外辐射场数值仿真

为了准确地评价舰船动力排气红外抑制装置的抑制效果,从气体辐射传输方程和含气体的热空腔的辐射方程出发,采用SLG模型描述气体辐射,在此基础上建立了排气红外抑制装置红外辐射仿真模型.通过模型实验,对排气红外抑制装置仿真模型的计算结果进行了验证,结果显示:仿真模型的预测结果与实验测量结果在3～5μm波段吻合较好,而在8～12μm波段与实验测量结果存在一定偏差.仿真模型并未考虑不完全燃烧产生的碳黑颗粒对气体辐照造成的影响,这可能是造成偏差的主要原因.     

巡航导弹的红外辐射特性研究

根据红外辐射理论,分析了巡航导弹的红外辐射特性,建立了巡航导弹在不同飞行速度和视线方向上的红外辐射的简化工程模型,重点对巡航导弹的蒙皮、尾焰、尾喷口以及其反射太阳和地球辐射所产生的红外辐射分别进行了计算。结果表明：在巡航导弹的红外辐射中,主要是蒙皮、尾焰和尾喷口的辐射,太阳和地球的反射辐射可以忽略不计;同时,巡航导弹的红外辐射主要集中在后向上,并且随着巡航导弹飞行速度和视线的变化而快速变化。     

高温含粒子自由流红外辐射特性的反向蒙特卡罗法模拟

高温含粒子自由流红外辐射特性的研究在目标探测、燃烧诊断、火焰温度测量等领域有着重要应用．利用反向蒙特卡罗法模拟计算高温含粒子自由流的红外辐射特性,考察了自由流中粒子散射和边界条件对定向辐射热流的影响,并与正向蒙特卡罗法进行比较,比较结果表明反向蒙特卡罗法在计算效率上明显优越．     

波瓣混合器排气系统红外特性的模型实验和数值分析

通过模型实验和数值计算相结合的方法研究了带波瓣混合器的涡扇发动机排气系统的红外辐射特性,并与相应的环形混合器排气系统对比。研究结果表明:波瓣混合器可以有效的增强内、外涵气流的掺混作用,降低尾喷流的温度,从而降低喷流红外辐射;相比环形混合器排气系统,波瓣混合器排气系统红外辐射强度在喷管正后方0方位降低9%以上,在侧向90方位降低39%以上;轴对称喷管壁面的低发射率高反射率对排气系统内部高温部件辐射的反射作用强烈,对排气系统在40~70方位角的红外抑制效果不利,因此,对于涡扇发动机自身温度较低的喷管壁面,建议使用高发射低反射特性的材料或涂层,以增加排气系统的红外抑制效果。     

数值模拟舰船排气引射装置的红外特性

采用к－з两方程模型和壁面函数法数值模拟舰船排气系统红外抑制装置缩比模型的湍流场和温度场分布。经实验校模后利用自模化原理半数值模拟方法推广到实物装置上去。在建立了观察点与装置有关区域之间看视关系后，利用Ｈｏｔｔｅｌ的区域法就可计算获得装置的红外辐射场分布。     

椭圆形排气系统红外辐射特征数值计算和模拟实验研究

通过数值计算和模拟实验研究了椭圆形排气系统的流动、传热和红外辐射特征分布,并与基准轴对称排气系统进行了比较.探测角在5°～20°内,椭圆形排气系统的红外积分辐射强度随着角度增大迅速降低,在20°～90°内,红外积分辐射强度降低速度变缓.与轴对称排气系统相比,在3～5μm波段,椭圆形排气系统红外积分辐射强度在0°方向降低了8.36％;在45°方向降幅最大,窄边探测面与宽边探测面分别降低了55.29％和56.76％;在90°方向,窄边探测面与宽边探测面分别降低了36.00％和5.80％.在8～14μm波段,椭圆形排气系统红外积分辐射强度在0°方向降低了14.76％;在45°方向降低幅度最大,窄边与宽边分别降低了36.98％和41.76％;在90°方向,窄边探测面与宽边探测面分别降低了18.18％和15.15％.结果表明,采用椭圆形排气系统,相比轴对称排气系统,强化了内涵高温燃气与外涵气体以及喷流与环境冷气的掺混,使得喷流温度衰减增强,高温核心区长度降到轴对称排气系统的43.1％,起到明显的红外抑制作用.     

导弹尾喷焰目标红外特性的数值仿真

综合考虑计算精度和计算效率,基于传统热流法,提出了求解导弹尾喷焰目标红外辐射特性的源项六流法(SSF)模型.以圆柱形介质方向辐射强度的求解为例,通过与反向蒙特卡洛法(BMC)和二流法(TFM)计算结果的比较,证实了SSF模型的可行性和精确性.在给定温度场和粒子、气体等组分辐射物性参数的条件下,分别采用SSF、TFM和BMC法对不同高度导弹喷焰的红外光谱辐射强度进行了求解,结果表明:在2～5 μm波段内,导弹喷焰在2.7、4.3μm(相应波数分别为3 704和2 326 cm-1)谱带上具有明显的强度峰值,同时,SSF与BMC结果吻合较好,进一步证实了SSF模型的合理性.     

凝视型红外搜索跟踪系统对巡航导弹作用距离分析

红外探测系统对巡航导弹进行探测预警,是拦截巡航导弹的首要条件。通过分析在3~5μm波段内,作为巡航导弹主要辐射源的蒙皮、发动机喷口和羽流的红外辐射特性,建立了凝视型红外搜索跟踪系统（IRST）对巡航导弹的作用距离模型,给出了求解距离方程的正确方法,并对实例计算的结果进行了分析。     

出口形式对双S 弯排气系统红外特性影响研究

以轴对称收扩喷管为基础,利用截面曲率控制的方法并结合流量匹配原则,设计生成了不同出口形状的双S弯喷管。采用CFD数值模拟技术获得了6种模型的流场特征及组分浓度分布,在此基础上利用逆向蒙特卡洛方法对其进行了红外辐射特征研究,先后对比了不同模型的后半球红外辐射强度空间分布、探测面辐射亮度分布以及后半球锁定距离空间分布。研究结果表明:双S弯喷管能够有效减缩目标红外信号,出口形状对排气系统红外辐射有一定影响,梯形出口模型的红外辐射强度明显低于矩形出口以及椭圆出口模型,相比基准模型至少使红外辐射峰值减缩70%;梯形下底角的减小,其红外辐射强度逐渐降低;在推力损失可接受范围内利用合适的梯形出口能进一步降低排气系统的红外辐射强度。     

F22尾焰红外辐射特性及探测仿真研究

针对隐身飞机F22尾焰红外辐射特性,研究了临近空间平台对其进行红外探测的可行性。通过对F22尾喷管及其尾焰气体进行建模和仿真,采用谱带模型C-G近似法将非均匀气体化分成390个小气柱以近似成均匀气体进行处理,计算F22尾焰在不同探测视角下的红外辐射强度。在此基础上,考虑大气透过率和遮挡因素的影响,计算出了临近空间平台对F-22尾焰的理论可探测距离能达到100 km以上。该研究为利用临近空间探测平台对F22的探测提供了参考。     

一种次优空射巡航导弹中制导律的推导与仿真

介绍了空射巡航导弹的攻击过程，建立了空射巡航导弹中制导律的数学模型，提出了最优性能指标，利用最优控制的基本理论，提出了一种新的次优中制导律，数字仿真结果表明该制导律对导弹的性能有很大的提高。     

弹道导弹防御动能拦截弹红外成像导引头仿真系统与技术的发展

经过20多年的发展,美国已经建成了动能拦截弹半实物仿真系统(KHILS)、标准-3动能拦截弹头半实物仿真系统和导引头试验系统等各具特色的动能拦截弹红外成像仿真系统,用于动能拦截器半实物仿真和动能拦截器红外导引头设计、试验与评估.综述了这3种动能拦截弹红外成像仿真系统,分别介绍了这3种红外成像仿真系统的发展背景、主要用途、系统结构和特点,并着重阐述了它们的高拟真度目标和背景信号特征模型以及先进的实时三维景象生成系统和高拟真度红外场景投影器的发展情况.     

卫星姿控推进器尾焰红外辐射的数值模拟

为全面了解卫星的红外辐射特性,需掌握卫星姿控推进器尾焰的红外辐射特性.按照先计算尾焰的流场、再计算尾焰的吸收系数、最后用有限体积法求解尾焰的红外辐射亮度的逻辑顺序,较完整地建立了卫星姿控推进器尾焰红外辐射的求解模型;根据该模型计算得到尾焰的辐射亮度,进一步求解获得了1000～4500cm-1内的光谱和波段辐射强度.通过...     

高超声速拦截弹绕流红外辐射特性数值模拟

研究拦截弹绕流红外辐射特性对红外导引头设计具有重要意义。基于求解化学非平衡Navier-Stokes方程的方法,对高超声速拦截弹化学反应绕流进行数值模拟。在此基础上,基于谱带辐射模型,对拦截弹侧面的光学窗口附近流场在0.8~20 m波段的光谱辐射特性进行数值计算,分析窗口附近流场红外光谱辐射随飞行参数的变化特征和规律。研究表明:拦截弹窗口流场光谱辐射主要来源于CO2和NO分子的振动-转动谱带;飞行马赫数一定,窗口流场光谱辐射沿飞行高度的变化规律主要由流场中气体分子的数密度分布主导;飞行高度一定,窗口流场光谱辐射随飞行马赫数的变化规律主要由流场温度控制,随着飞行马赫数增大,流场中NO分子的光谱辐射效应增强。