多层隔热材料对卫星红外特性的影响

针对空间目标红外特性研究中,忽略多层隔热材料的影响或将其传热过程等效于绝热稳态过程的不足,考虑多层隔热材料中的实际传热方式,分别建立了卫星表面多层隔热材料中辐射换热、间隔层固体导热和残留气体导热的温度计算模型;根据模型计算分析了卫星表面多层隔热材料中不同传热方式对自身表面温度及3~6 m和6~16 m两个波段红外辐射特性的影响;结果显示多层隔热材料中不同传热方式对卫星长波红外辐射特性的影响大于中波红外辐射特性,文中对于提高空间目标红外辐射特性的计算精度具有参考价值。     

卫星表面散射对其温度及红外特征的影响

基金项目：。摘要：首先建立卫星温度场的理论计算模型;然后给出利用辐射传递因子求解卫星表面间自身辐射和空间热流多次散射的计算方法和流程;最后计算分析了卫星表面间自身辐射和空间热流多次散射对自身表面温度及3～6 μm和6～16 μm两个波段红外辐射特征的影响。研究结果对于提高空间目标红外辐射特性的计算精度以及空间目标的红外探测与识别具有参考价值。     

太阳翼物性参数对卫星红外特性的影响

针对现有文献在卫星红外特性研究时忽略其物性参数随温度变化对红外特性的影响,首先建立了卫星温度场的理论计算模型;然后利用有限元法进一步推导了卫星太阳翼的物性参数随温度变化时卫星温度场的求解方法;接着建立了卫星红外辐射出射度与红外辐射强度空间分布的计算模型;最后计算分析了太阳翼物性参数随温度变化对自身温度和红外特性以及对卫星整体在3~6 m和6~16 m两个波段红外辐射强度空间分布的影响。文章的研究结果对于提高空间目标红外特性的计算精度以及空间目标的红外探测具有参考价值。     

卫星的表面温度与红外辐射特性

建立了卫星温度场与红外辐射特性的理论计算模型.首先利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的温度场分布,然后根据卫星的表面温度分布,在3～6μm和6～16μm波段计算了卫星的红外辐射出射度,并对其变化规律及影响因素进行了详细的分析.最后将卫星视为空间点目标,计算比较了卫星处于日照区和地影区时两个波段的红外辐射强度空间分布.该研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

天基空间目标红外动态辐射特性建模与仿真

提出了一种空间目标红外动态辐射特性的建模方法。目标红外辐射包括自身发射辐射和对背景的反射辐射。根据目标与背景特征建立了空间目标辐射特性的物理模型。基于表面材料属性对目标表面进行区域与面元划分,根据能量守恒定律,利用目标在宇宙空间的热平衡方程建立了空间目标自身红外辐射特性的数学模型。同时,引入双向反射分布函数模型描述目标表面面元的反射特性,将目标所有面元反射分量叠加建立了目标红外反射特性的数学模型。最后,构建目标本体坐标系,通过坐标变换确定目标、背景辐射源与探测器的相对位置关系。根据给定的轨道参数、目标几何尺寸和表面物性参数仿真获得空间目标在轨红外特性。计算结果验证了模型的有效性,为空间目标的红外探测与识别提供参考数据。     

目标与背景的红外辐射特性仿真方法

基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射、大气长波辐射等因素,研究了目标的红外辐射特性仿真方法,编制了目标红外辐射仿真软件。以某钢板为例,建立了目标的仿真计算模型,确定了目标表面的边界条件,计算了目标表面的温度场分布,将仿真计算与试验测量的钢板表面温度数据进行了对比,结果显示:仿真计算的平均误差在1.5 ℃以下,验证了仿真方法的正确性,并在此基础上仿真计算了不同时刻目标的红外辐射特征分布,证明了红外仿真方法的合理性,为车辆与复杂背景的红外仿真计算奠定了基础。     

基于Sinda/Fluint的空间目标温度场数值仿真

空间目标红外辐射特性求解的关键是目标表面温度场的确定.以卫星作为研究对象,首先建立了目标表面的热网络平衡方程,然后利用热分析软件Thermal Desktop建立了热分析数值模型,最后调用Sinda/Fluint求解出目标表面温度分布.仿真结果表明,该算法和传统方法相比具有速度快、精度高等优点,为复杂空间目标的红外辐射特性计算提供了有力的技术支撑.     

空间目标温度与红外特性影响因素研究

为了计算空间目标的温度和红外辐射特性,需要掌握空间轨道外热流在目标表面的分布与变化规律,通过分析空间目标在轨道上的内外能量交换关系,采用数值计算的方法,对某锥形空间目标进行了温度与红外仿真,定量分析了多种参数对计算结果的影响规律。结果表明:阳光和轨道面的夹角β角对目标表面温度和红外变化规律影响显著,并且在β较大时,计算结果对于β的变化更敏感;考虑地球反照率随纬度变化后的温度和8～14 μm的红外辐射强度分别降低了1.73 ℃、0.27 W/sr,在精确计算空间目标特性时不能忽略反照率的影响。     

卫星太阳电池帆板的红外辐射分析

空间目标的红外辐射特性是空间目标探测、识别的重要研究方向。针对空间卫星太阳电池帆板,采用内节点区域离散法和附加源项法建立了温度场计算模型,以漫发射和漫反射理论为基础,建立了电池帆板表面波段红外辐射的计算模型。以一真实空间太阳电池帆板的设计参数和运行参数为已知条件,数值求解了电池帆板的温度场分布和3～5μm、8～14μm波段的红外辐射出射度。     

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%.     

利用有限差分法计算空间目标红外特征

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据.首先分析了空间目标与外界环境的热交换关系,确定了目标表面的边界条件,推导出边界单元的有限差分形式,针对空间目标的遮挡问题.开展了判断方法的讨论,为准确计算目标的表面温度场奠定了基础.其次利用有限差分法求解其导热微分方程,获得了目标表面温度场分布特性;将总红外辐射分解为自发辐射和反射辐射两部分,分别给出了计算自发辐射强度和反射辐射强度的计算式.最后以某空间目标为例,利用数值方法计算表面温度场,并在此基础上计算了红外辐射强度的空间分布,对计算结果进行了分析.     

基于遥感反演的地球红外背景建模

模拟地球红外辐射背景的前提是要获取可靠的全球表面温度。利用卫星遥感数据可以反演得到较精确的地表温度。反演算法采用了应用广泛的分裂窗算法,并将反演结果绘制成了全球表面温度分布图。同时,建立了完整的地球红外辐射亮度模型,考虑不同地域、纬度和季节模式下的大气辐射亮度和大气衰减。通过遥感反演技术与红外辐射建模技术的结合,最终完成了任意波段全球红外辐射背景亮度的计算与图像生成。结果表明:模拟的地球红外辐射图像效果精细,真实反映了地球背景的红外辐射特征,在空间目标的热环境分析,以及空间红外探测与隐身技术的研究等方面具有重要的应用价值。     

有罩雷达目标表面温度场求解方法

针对雷达目标在军事打击的重要战略地位,提出了一种有罩雷达目标表面温度场求解方法。首先,对雷达目标的结构特性进行分析,在此基础上将有罩雷达目标简化为椭球目标;其次,对雷达目标三维温度场进行建模,在球坐标系下建立瞬态热传导方程,分析边界条件,建立热平衡模型;最后,对雷达目标表面温度场模型及边界条件进行简化,提出了基于降维有限差分的迭代法,对目标表面温度场进行数值求解。利用文中算法得到的温度场分布及生成的红外仿真图像,符合实际情况,其温度变化规律与实际一致,建立的温度场模型及求解方法切实可行,为进一步研究目标红外辐射特性提供了基本参数和理论依据。     

基于辐射散热的空间目标红外特性建模与研究

首先介绍了用于保证空间目标正常工作常用的辐射散热器分类,并阐述了其运行模式及使用条件。总结了现有的空间目标红外特性模型,并进一步分析,将空间目标外表面区域分为一般区域和辐射散热区域,建立不同的能量方程。以FY-1C为例,根据空间目标的轨道特性、材料特性和结构特性,使用有限单元法分析得到空间目标外表面的温度场分布,在散热功率为0 W和100 W的情况下,散热区域温差最大为51.49 ℃。结合温度场分布和轨道特性,进一步计算得到空间目标在距离5 km的探测系统入瞳处的辐射照度。当目标处于地球阴影区,目标散热区域接收到的地球自发辐射和地球反射辐射入射角很大,可以忽略不计,此时目标的辐射照度在两种散热功率下相差1~2个数量级。在日照区,由于目标反射辐射的影响,不同的散热功率只对长波波段的辐射特性有一定影响。     

基于温差扰动补偿的红外纹理生成新方法

针对传统红外视景仿真中红外纹理生成效果生硬,真实感欠缺的问题,提出了一种基于温差扰动补偿的红外纹理生成新方法。该方法以实测红外图像为数据源,模拟红外成像机理构建红外成像链路模型,解耦环境影响因素得到红外图像各像素点对应的温度值,通过建立的目标表面热平衡方程和一阶导热方程求解实测与仿真时刻表面温度均值,利用各点温度与实测时刻均值温度的差值求得表面温差扰动,最后对仿真时刻均值温度进行温差补偿,得到表面的预测温度分布,并将计算出的辐亮度数据存储为DDS(Direct Draw Surface)纹理格式,以提高纹理生成的实时性。实验结果表明,该方法充分考虑到真实红外数据源的可靠性,同时兼顾红外纹理生成效率,在红外视景仿真中具有较好的工程实用价值。     

二元矩形喷管排气系统红外辐射特性

排气系统是飞行器最为主要的红外辐射源,而喷管的形状类型在很大程度上影响着排气系统红外辐射强度的大小及分布。文章建立了二元矩形喷管的三维模型,并在此基础上运用ANSYS软件模拟其排气系统的温度场分布,结合C-G谱带法对其尾流的光谱辐射亮度进行了计算,最后得到了二元矩形喷管排气系统在不同平面上的红外辐射强度分布。结果表明:二元矩形喷管外尾流在宽边探测面上的红外辐射强度要远大于窄边探测面上的;二元矩形喷管高温壁面在宽边探测面上的红外辐射强度要小于窄边探测面上的;二元矩形喷管排气系统在宽边探测面上的红外辐射强度要小于窄边探测面上的。     

大气层外弹道式目标表面温度场的有限元分析

获取目标表面温度场是进行红外特征分析的重要前提.根据大气层外弹道式目标温度场的轴对称分布特点,在柱坐标系内建立了二维瞬态热传递的有限元模型.模型中的自然边界条件包括太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射和空间辐射.最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布,数值计算表明:在目标飞行全程中,其表面温度在白天和夜晚分别约为34K和14K.该模型对于大气层外弹道式目标的红外探测、隐身和成像仿真具有重要价值.     

空间锥形目标的红外成像仿真

由于应用需求的驱使,红外成像仿真技术越来越受到国际社会的关注,并已成为现代国防科技的关键技术之一。针对深空背景条件下的锥形目标,可利用结点热网络法求解其表面温度分布,然后计算目标与背景的红外辐射,再将探测器接收的辐射照度转化为灰度,并加入探测器自身效应的影响,就可仿真得到锥形目标不同成像状态的图像。此方法完整地实现了空间锥形目标在红外探测器上的成像过程,同时考虑了多种因素的影响,具有很高的真实性与逼真度,可为红外成像系统的研制及目标检测识别算法提供测试场景与依据。