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。     

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。     

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.     

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。     

高超声速再入目标动态红外辐射特性修正计算

针对高超声速目标的红外辐射特性计算困难的问题,提出一种修正的工程计算方法.在传统气动加热工程计算方法基础上,考虑高超声速大气环境的动态影响,采用大气高度作为修正因子,构建高超声速再入飞行器目标表面气动加热的温度动态变化算法,并对典型飞行条件下的高超声速目标红外光谱辐射特性进行了计算分析.     

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。     

近红外波段激光防护塑料的研究

以甲基丙烯酸甲酯为基质,掺杂金属有机窄带激光吸收剂,制得了淡青色近红外波段激光防护塑料,对其性能进行了测试,结果表明：该激光防护塑料可见光透过率高,可防近红外波段的激光（780nm-1500nm）,抗激光破坏能力强,稳定性好。     

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。     

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。     

临近空间高超声速目标跟踪制导雷达最优波位编排模型

针对临近空间高超声速目标跟踪制导雷达的小搜 索空域波位编排问题,首先,分析了波位编排样式 和波束展宽效应对波位编排的影响,给出了跟踪制导雷达较为优化的波位编排样式以及波束 展宽效应补偿 方法;其次,在构建静态最优波位编排数学模型的基础上,利用遗传算法具有解决全局最优 问题的优势, 提出了基于遗传算法(GA)的静态最优波位编排模型确定方法;最后,利用预警系统的速度引 导信息完成波位编 排的动态匹配,给出了动态匹配的更新时间。仿真结果表明,本文方法实现了目标高超声速 运动条件下, 跟踪制导雷达对搜索空域的连续高概率覆盖,相应提高了雷达的截获性能,且避免了雷达搜 索资源的浪费。     

强光对红外成像反舰导弹干扰研究

通过对探测器破坏阈值和强光干扰原理的分析,得出了毁伤(或致盲)红外导引头能量所需条件;并通过建立仿真模型,分析了距离、相对角度、强光持续时间与毁伤(或致盲)所需能量阈值的关系,为以后产品的研制和战术使用提供了理论指导。     

无人机蒙皮红外辐射特征研究

以典型飞翼布局无人机为研究对象,采用流场计算商业软件和自主开发红外计算软件相结合的形式,利用离散传递法计算了全机在8～14 m波段红外辐射强度分布。在红外计算过程中,考虑了发动机固体壁面的发射和反射,飞机蒙皮的发射,燃气内CO2、H2O和CO吸收与发射作用。结果表明:马赫数是影响其8～14 m波段红外辐射特征的重要因素之一;通过冷却、隔热等措施降低后机身发动机热影响区蒙皮的温度或者在机身蒙皮上涂敷低红外发射率材料可以明显降低飞机在8～14 m波段的红外辐射特征,该研究为未来飞行器红外隐身设计提供了参考。     

卫星表面隔热材料红外辐射的数值分析

以卫星表面隔热材料物理模型为基础,考虑了隔热材料中的辐射换热以及间隔物和残留气体的导热情况下,建立起隔热材料温度计算模型.卫星表面红外辐射包括隔热材料外表面自身红外辐射和反射空间环境辐射.最后,结合具体的卫星运行轨道,计算了隔热材料的温度场和红外辐射.结果表明,卫星红外辐射主要集中在远红外波段,而且其中反射地球辐射占近45%.     

某高超音速导弹用新型天线透波隔热装置设计

透波隔热装置是高超音速导弹用天线设计的关键部件之一.通过石英纤维增强氮化物陶瓷透波材料和二氧化硅气凝胶复合隔热材料的选用,采用合理隔热装置结构设计,经样件热防护性能测试,有效的降低了天线体及馈线温度,证明该方案满足高超音速导弹天线设计需求,可在后续工程中推广使用.