临近空间高超声速飞行器红外特性建模仿真

本文针对临近空间高超声速飞行器的红外特性进行建模仿真与分析.以美国X-51A的飞行器模型为例,综合考虑目标的运动状态、大气环境等的影响作用,使用FLUENT软件和SE-WORKBENCH-EO软件建立目标三维温度场模型和红外特性模型,并分析其红外特性.     

临近空间高超声速目标跟踪技术及展望

临近空间高超声速目标对空间防御系统和跟踪技术提出了挑战。文中简要介绍了临近空间高超声速目标的特点;从跟踪算法和目标探测技术两个方面概述了当前临近空间高超声速目标跟踪技术的研究现状;从滤波算法、目标运动模型、目标探测系统和信号处理方法等方面分析了临近空间高超声速目标跟踪技术的发展趋势,提出了一些思考及可行性建议。     

临近空间高超声速滑翔目标地理位置估计

为了提高临近空间高超声速滑翔目标在地心地固(ECEF)坐标系下地理位置的跟踪精度,基于目标的三自由度弹道方程对其轨迹进行分析,提出将轨迹投影到高度,经度,纬度三个坐标方向,在高度方向的轨迹衰减震荡,将加速度描述为零均值的正弦衰减震荡自相关随机过程,构造了一个位置滤波器,在经度和纬度方向的轨迹线性偏移,将角度的变化率描述为零均值的指数自相关随机过程,构造了两个角度子滤波器,将三个滤波器并行运行以实现目标的三维跟踪,仿真表明该算法具有较好的跟踪精度。     

临近空间高超声速飞行器红外辐射特性分析

为了对临近空间高超声速飞行器进行有效探测和预警,以X-51A为例,计算火箭助推段、超燃发动机工作段和无动力滑翔段、飞行器蒙皮、喷管和尾焰的双波段红外辐射特性.红外辐射计算的关键在于温度和有效辐射面积的确定.根据修正Lees驻点热流密度方法和辐射平衡时的辐射传热公式,计算出蒙皮的温度.用加力燃烧的涡喷发动机模型近似计算喷管的温度.把导弹尾焰温度分布场模型进行三段式简化,模拟出尾焰的红外辐射特性.仿真结果表明,在X-51A的不同飞行阶段,从不同探测角度观察到的各辐射部位对总体红外辐射贡献率差异较大;速度对蒙皮的红外辐射影响较大,而喷管和尾焰的红外辐射与火箭和超燃冲压发动机的燃烧状态有关.分析指出,当高超声速飞行器飞行姿态发生变化,或者在不同的飞行阶段,更适合采用双波段进行探测.     

临近空间高超声速目标RCS模拟技术研究

针对雷达探测临近空间高超声速目标模拟试验中的雷达散射截面(radar cross section,RCS)逼真模拟问题,提出了一种适用于临近空间高超声速飞行器等离子体鞘套下目标RCS衰减模拟方法.首先利用不同高度、不同速度对应的等离子体频率和电子碰撞频率的相关数据,拟合得出不同速度、不同高度对应的等离子体频率和电子碰撞频率关系表;其次,实时查表得到给定雷达频率情况下不同目标高度与速度对应的等离子体频率和电子碰撞频率,建立目标等离子体包覆模型和电磁波传输模型,计算雷达电磁波的衰减系数和反射系数;最后,通过雷达电磁波的衰减系数和反射系数模拟出目标RCS衰减.通过与有关实测数据比对,证明了方法的合理性.仿真分析可知,利用高频率雷达探测临近空间高超声速飞行器将更容易得到连续的航迹,产生雷达\"黑障\"的时间更短.     

地基雷达部署对探测临近空间高超声速目标影响研究

针对不同地基雷达(GBR)部署方式对探测临近空间高超声速目标的性能影响问题,该文建立临近空间高超声速目标模型和GBR探测模型,依据目标雷达截面积(RCS)、探测距离和观测角随时间的变化情况,提出检测概率、跟踪系数和资源冗余率3种雷达探测性能评估指标,仿真分析GBR前沿部署、接力部署和要地部署方式对临近空间高超声速目标探测性能的影响。结果表明,前沿部署和接力部署相结合的探测效果好,前沿部署首次发现目标距离远,能提供的预警时间长,要地部署跟踪时间短,资源冗余率高。研究结果具有一定现实意义和工程实践性,能为临近空间预警系统中GBR部署提供理论依据和技术支撑。     

临近空间高超声速目标预警探测若干研究进展

防御方进行临近空间高超声速目标预警探测基础研究和工程研制需要对该领域形成系统全面的认识。为此详细总结与分析该领域最新研究进展：围绕该类目标的预警探测问题,在简要介绍目标类型及特点的基础上,从目标特性、预警装备体系构建与运用和预警探测关键技术等3个方面对国内外的研究进展情况进行归纳梳理。分析总结结果表明,该领域当前研究存在试验验证少、定性讨论多、体系运用探讨不足等问题,防御方需要据此开展针对性的研究。     

LFM雷达对临近空间高超声速目标的跟踪研究

针对临近空间高超声速目标跟踪的问题,提出了一种ECEF坐标系下基于径向速度补偿和相邻时刻目标量测对消处理的高超声速目标跟踪算法.首先,充分分析了目标高超声速运动对雷达探测跟踪的影响,并在此基础上合理构建了目标高超声速运动下的量测模型,以避免模型失配所引起的滤波发散问题;其次,利用解模糊处理后的径向速度估计对目标高超声速运动引起的高动态偏差做近似补偿,以将问题转换为低系统偏差下的状态估计问题,最后,通过基于相邻时刻目标量测对消处理的单雷达量测方程构建,可有效回避低系统偏差存在下的航迹关联问题,进而实现临近空间高超声速目标的可靠跟踪.仿真结果表明,与现有的临近空间目标跟踪算法相比,该算法具有较高的定位跟踪精度.     

雷达探测临近空间高超声速目标关键技术研究

随着临空高超武器陆续取得技术突破和试验成功,其对探测感知和系统防御带来的挑战也逐渐由概念设想转变为重大现实威胁。本文从临空高超目标轨道特性、运动特性、电磁散射特性对雷达探测带来的技术挑战出发,分析雷达探测临空高超目标需解决的关键技术问题,提出在临空高超目标的高速、大机动、等离子鞘套带来的目标检测、跟踪、鞘套目标识别等问题的技术解决路径。以体系化作战为核心,分析提出反临探测体系需重点解决覆盖性、时效性和协同性等关键问题,探索构建探测-跟踪-打击链闭环的探测体系需求和技术路径。     

一种临近空间高超声速目标航迹起始算法

提出一种三维空间中基于多普勒的改进修正霍夫变换快速航迹起始算法。利用传统航迹起始算法起始高超声速目标将导致目标容易丢失和虚假航迹增多,这不利于对高超声速目标的跟踪。文中提出的方法在三维空间中首先利用条件约束和多普勒信息辅助剔除部分虚假点,再利用修正霍夫变换法进行航迹起始。该算法不仅能有效起始航迹,而且极大地抑制虚假航迹。通过蒙特卡洛仿真实验表明,该算法能快速高效地起始航迹,是一种可行的临近空间高超声速目标的航迹起始算法。     

美国反导系统红外探测、跟踪和识别技术分析

分析了美国反导系统红外探测、跟踪和识别弹道导弹的机理,介绍了其技术方案和研究现状,并且展望了其发展趋势.     

天基红外系统对滑翔式高超目标探测性能分析

目前试飞成功的临近空间高超目标已经成为潜在威胁,对临近空间高超目标的预警探测成为新的研究方向。美国天基红外系统(SBIRS)是现阶段最完整最先进的天基预警系统。本文分析了助推滑翔式高超目标HTV-2的目标特性,以天基红外系统为研究对象,分析了其对高超目标全程探测性能,包括探测模式、探测覆盖性以及探测能力。     

弹道导弹在红外波段的突防措施研究

弹道导弹在红外波段的突防主要是通过控制弹头的红外特征信号和对拦截弹实施红外干扰实现的。采取这些措施后,弹道导弹便难以被拦截弹探测到,从而成功实现突防。     

减阻杆气动盘结构对钝头体红外辐射特性影响数值分析

兼顾减阻和低红外辐射特性是高超声速飞行器设计中的重要指标。减阻杆作为高超声速回转弹体简单的减阻部件,其结构设计对目标红外辐射特性的影响应被重点关注。文中以不同气动盘形貌下的减阻杆为研究对象,构建化学非平衡模型计算流场参数,采用辐射平衡壁面假设条件计算壁面温度,结合普朗克定律和光线踪迹法计算本体红外辐射强度。基于两种典型高度（H=15 km和H=40 km）,重点数值分析了装配锥形、半球形和平面形气动盘的减阻杆对钝头体气动、热和红外辐射特性的影响。结果表明：减阻杆在低空工况下的减阻与红外辐射抑制效果均优于高空工况;减阻杆的降热效果集中体现在钝头前端驻点附近区域,在钝头后方壁面降热效果不明显;高空工况下减阻杆在8~12 μm波段的辐射积分强度抑制率总体上高于3~5 μm波段,低空工况则相反。平面形气动盘具有更加优异的减阻、降热与低红外特征,较锥形与半球形气动盘而言,平面形气动盘的减阻特性高出约5%~13%,辐射积分强度抑制率高出约2%~16%。较无减阻杆工况,平面形气动盘作用下减阻杆的减阻率可达55%以上,侧视和前视观测角度下辐射强度峰值分别下降约25%和39%。该研究可为低特征减阻杆的设计提供理论参考。     

临近空间高超音速飞行器载监视雷达技术发展研究

本文描述了临近空间高超音速飞行器的独特优点;阐述了临近空间高超音速飞行器载监视雷达的发展优势;概述了临近空间高超音速飞行器载监视雷达的发展情况;最后提出了临近空间高超音速飞行器载监视雷达的发展设想。     

临近空间飞行器红外探测距离估算

传统的红外探测距离模型主要用于地面目标的检测, 载机飞行高度也比较低。在凝视型红外热探测器的基础上, 对临近空间的大气环境进行了详细分析, 建立了背景辐射模型。在此基础上提出了临近空间飞行器的红外探测距离模型, 对红外波段适用范围进行了讨论。计算结果表明, 在临近空间环境下, 红外波段都有较好的探测结果, 在短波下探测时, 背景辐射对其探测结果影响很大。     

临近空间红外探测像面照度建模与仿真

低空突防目标飞行高度低、时间短,对其进行有效的探测一直是研究的重点和难题。以2.7 m、4.3 m作为探测系统的中心波长,建立了临近空间红外探测像面照度模型。模拟SBIRS天基红外系统和临近空间探测系统,仿真典型目标弹道,考虑大气影响,得到主动段、被动段红外辐射分别在SBIRS预警卫星和临近空间平台的像面照度及目标背景调制对比度。仿真结果表明:对于低空突防目标,临近空间平台较SBIRS拥有更高的信号对比度及更长的探测时间。在被动段,以4.3 m为探测中心波长探测效果好于2.7 m。     

上升段高超声速目标预警系统需求分析

为了应对日益增长的临近空间高超声速目标（Near Space Hypersonic Target,NSHT）威胁,急需建立相应的NSHT预警系统。从NSHT的特点出发分析防御上升段NSHT的优势及挑战,然后建立空基拦截模型,在充分考虑拦截武器杀伤距离、机动过载、飞行速度的限制下,分析上升段拦截NSHT对预警系统的需求。     

导弹发射车的红外辐射特征分析及防护对策研究

根据理论分析方法和实测数据,本文详细分析了导弹发射车及其地物背景24h内的红外辐射温度的变化情况,给出了发射车的红外热图的反差性质,论述了导弹发射车在热动态条件下的主要红外暴露征候,提出了降低导弹发射车红外暴露征候的措施.结论是本文的研究对提高导弹发射车在未来高技术战争中的生存能力具有一定的参考价值.