《高超聲速飛行器氣動熱/熱輻射特性及其抑制機理研究》是依託北京航空航天大學，由趙剡擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高超聲速飛行器氣動熱/熱輻射特性及其抑制機理研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：趙剡
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
帶有凝視紅外成像制導系統的飛彈在大氣層內高速飛行時，會產生嚴重的氣動熱效應與熱輻射效應，極大影響系統的探測精度和識別能力。本項目將根據凝視紅外成像制導的技術特點與需求，通過理論分析、仿真計算和風洞測試試驗，發展氣動熱效應、熱輻射效應的計算方法。創新性地引入動態規劃的概念，尋找輻射積分路徑；利用了輻射計算中離散傳遞法的基本思想，建立可精確預測的氣動熱輻射噪聲和氣動光學效應圖像退化的計算模型；建立可更新的氣動熱輻射光譜資料庫，與HITRAN資料庫對照分析驗證；分析來流參數、飛行參數和紅外成像制導系統參數等與氣動光學熱、熱輻射效應之間的關係。相關的研究工作預期會在凝視紅外製導飛彈氣動光學效應機理、氣動熱輻射噪聲抑制、退化圖像校正等方面取得創新性成果；對提高我國紅外成像制導武器技術的水平，具有非常重要的實際套用價值和理論意義。
結題摘要
帶有凝視紅外成像制導系統的飛彈在大氣層內高速飛行時，會產生嚴重的氣動熱效應與熱輻射效應，極大影響系統的探測精度和識別能力。通過理論分析、仿真計算和風洞測試試驗數據處理，研究了激波層氣體介質熱輻射噪聲的形成過程和解算方法。 重要創新成果如下： 1、為解決氣體輻射計算中空間位置和空間方向的問題，建立光傳輸模型，得到空間位置上關於溫度的光線蹤跡解析表達式，以計算梯度溫度介質中的光線蹤跡精確弧長。①提出了幾何光線追跡和蒙特卡洛彎曲光線蹤跡法結合的光線跟蹤方法，解決了高度不均勻氣體介質中光線軌跡和輻射軌跡的精確尋找問題；②提出梯度溫度介質輻射計算的格線解析度確定判據，使計算流體力學CFD(Computational Fluid Dynamics)數據預處理可以按照後續工作需求準確進行。 2、建立基於光線蹤跡和輻射傳遞方程解算的高溫氣體熱輻射計算模型RTDTM (RayTracing Discrete Transfer Model)。①引入LOS(Line of Sight)路徑為計算激波邊界層對紅外成像形成擾動的熱輻射效應的有效積分路徑，理論論證和實驗驗證，克服了輻射特性對輻射角度的依賴性；②建立灰氣體加權和（Weighted Sum of Gray Gases Model, WSGGM）與寬譜帶思想(Wide Band , WB)改進組合模型，克服了輻射傳遞方程求解中非灰氣體的波長依賴性；③利用輻射離散傳遞法的基本思想，推衍得到高超聲速流場中的氣動熱輻射效應解析分析方法 3、建立基於格線定位和分子原子輻射機制的非均勻多組分高溫氣體熱輻射計算模型GOAEM (Grid Orientated Absorption Emission Model)。①以光線蹤跡為激波層氣體輻射機制計算時空間位置的確定依據，得到激波層氣體發射吸收譜的計算格線；②建立多躍遷溫度模型可以獲知非平衡態氣體分子的能級分布，計算標註格線內的氣體組分輻射吸收係數，多組分加權求和得到激波層氣體光譜輻射強度。 4、提出具有特定性和實用性的圖像質量評價指標系統，服務於目標瞄準和精確制導，結合實際風洞試驗輸出圖像，對照兩種模型得到的退化圖像，檢驗和校正熱輻射計算模型。 本項目建立了完善的物性分布高度不均勻的高溫氣體介質的熱輻射計算理論體系，為直接或間接需要此計算結果的工程軍事場合提供可靠的獲取方法。
