坦克热烟气红外辐射特征数值分析

为了研究坦克热烟气红外辐射特征,针对某型坦克柴油机,利用GT-SUITE建立了仿真计算模型,通过后处理模块模拟得到了排烟管排出的主要辐射气体的摩尔分数。建立了一种能够快速计算热烟气流场和温度场分布的数值计算模型,得到了热烟气温度场和压力场分布结果。提出了一种基于Malkmus模型的非均匀气体光谱透过率的计算方法,得到了热烟气的光谱透过率。在此基础上建立了一种基于红外探测方向离散的热烟气红外辐射计算模型,模拟了某高空飞行器热烟气在2～5μm波带的相对红外辐射强度分布,并与试验数据进行了对比,验证了模型的可靠性。最后模拟计算了坦克热烟气在不同红外探测角度下的红外辐射特征,分析了在红外探测方向上造成红外辐射特征衰减的影响因素。     

某型装甲车辆红外辐射信号的建模与仿真

为了对装甲车辆的红外辐射特征进行研究,提出了综合考虑排烟热气和外表面装甲红外辐射特征的红外辐射信号建模方法。首先,利用GT和CFX软件联合仿真得到了排烟热气的温度、压力的分布,考虑排烟热气对排烟管红外辐射的吸收作用,建立了装甲车辆排烟装置总体红外辐射数值计算模型;然后,利用CFX软件模拟了外表面装甲的温度分布,提出了装甲车辆外表面装甲的红外数值计算模型,并通过试验验证了该模型的正确性;最后,计算了装甲车辆全方向上3～5μm和8～14μm波带上的红外辐射强度,得到了目标辐射随方向的变化规律。结果表明:装甲车辆的红外辐射信号具有明显的方向性,在进行红外抑制设计时应提出针对性的措施。     

大气对红外制导波段透过特性的影响分析

红外制导武器对目标的发现、识别和跟踪主要依据目标与背景的红外辐射特性及其对比特性。随着红外技术的不断发展和在军事上的广泛运用,红外辐射在大气中的传输研究越来越受到关注。针对大气透过率是研究红外辐射传输的重要参数,提取既定区域实际观测大气数据构建大气参数廓线并嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型中,探讨了红外波段实际大气透过特性的变化特征,并分析了用模型自带大气近似可能带来的误差。结果表明,基于实际大气廓线计算出的大气透过特性准确度基本吻合国际公认理论分析值,我国区域内的大气透过率的准确计算必须考虑我国的实际大气,这对最大限度分析利用战场气象环境确保武器作战性能的充分发挥具有重要价值。     

红外探测系统对某型隐身飞机的作用距离分析

为了估算红外探测系统对某型隐身飞机的作用距离,首先构建该型飞机的简化模型,计算了飞机蒙皮、发动机尾喷口和尾焰等主要红外辐射源的中波红外辐射,然后在考虑辐射的大气衰减的基础上,推导出红外系统对点源目标的作用距离方程,并通过逐步逼近法求解该方程,最后通过算例求出不同气象条件、不同探测方向下的作用距离并对其进行分析。结果表明:红外探测系统探测隐身飞机时,能见度越高,其探测距离越远,并在尾追方向的探测距离大于迎头方向。     

典型飞机红外辐射特性及探测仿真研究

依据红外辐射的基本原理,针对隐身飞机的发动机尾焰、尾喷口和飞机蒙皮三大主要辐射源,建立了隐身飞机的红外辐射模型,提出了基于温度场分布的飞机红外辐射计算方法,并对某型飞机的红外隐身效果进行了仿真。根据红外探测器的工作原理,得到经大气传输和目标与背景对比后探测器接收到的有效目标信息,仿真计算了探测距离随波长的变化情况。研究结果对隐身飞机的设计以及红外制导防空导弹武器系统的设计和应用提供了重要的参考依据。     

临近空间平台探测导弹尾焰红外辐射算法研究

针对当前平均透过率计算方法在临近空间探测弹道导弹尾焰辐射衰减中的不足,建立了以波数η为参量的辐射传输算法;利用辐射传输程序Pc Modwin对大气中H2O,CO2,O3、气溶胶等因子的导弹尾焰红外辐射衰减能力进行了仿真,通过仿真数据并结合数学算法,采用多元统计分析的方法对结果进行分析。其结果与平均透过率方法相比具有较高的吻合度,同时该算法稳定性更高,计算过程更简单,实时性更好,具有很高的精度和可行性。     

坦克射击过程中炮膛内火药气体温度计算

坦克射击后出现炮膛内壁烧蚀及身管温度上升等问题，其首要因素为火药爆炸燃烧所产生的高温气体。应用内弹道零维模型，以空间平均热力学参数描述坦克射击过程中炮膛内弹道状态，采用四阶龙格一库塔法求解内弹道常微分方程组，计算出内弹道时期火药气体的压力、流速和温度等随时间的变化规律。应用指数函数拟合出后效期炮膛内火药气体温度公式，最后得到坦克整个射击过程中炮膛内火药气体温度的变化规律。通过计算结果与试验数据的对比，验证了计算结果的合理性。此计算结果可为坦克炮身管的烧蚀、热状况及红外辐射特性的研究提供理论依据。     

基于集总参数法的坦克稳态热分析模型

为了掌握坦克的热状况,发展了一个坦克稳态热分析模型,基于集总参数法将整车划分为若干热单元,考虑了坦克自身产热、传热和外界环境的影响,建立了热平衡方程,构建了由热单元、产热源、导热热阻、对流传热热桥、辐射换热源等组成的热网络。模型计算的温度值与实车测试值对比,误差小于7%。对某型坦克高速度行驶稳态工况进行热分析,得到了坦克整体表面温度分布、高温部位温度及其热量分配状况。     

空地ARM红外辐射特性研究

深入研究反辐射导弹的红外辐射特征,并建立其红外辐射简化模型.以导弹蒙皮、发动机尾喷管及尾喷焰作为导弹的主要红外辐射源,计算某型反辐射导弹在3μm～5μm和8 μm～12μm波段在不同方向上的红外辐射强度,并针对计算结果进行了分析,可为红外告警系统探测反辐射导弹提供一定理论依据.     

反舰导弹红外辐射特性研究

从舰载红外警戒系统的实际需要出发,针对海空背景下低空来袭反舰导弹目标,深入研究导弹的红外辐射特征,并建立其红外辐射简化模型.通过导弹尾喷管、尾喷焰及蒙皮的气动加热3个导弹主要辐射源,计算某型反舰导弹在长波段(红外警戒系统主要工作波段)的红外辐射强度,并针对计算结果进行了相关分析.     

大气气溶胶对激光制导探测作用距离影响的数值分析

针对大气气溶胶辐射传输衰减效应是影响1.06μm激光武器系统性能的重要因素,探讨了大气气溶胶对1.06μm激光探测作用距离的影响,构建了激光制导波段探测作用距离模型,并在此基础上进行激光探测作用距离的大气气溶胶影响数值仿真。试验表明,基于该模型计算的大气透过特性准确度基本符合国际公认理论分析值,对作用距离的评估结果与客观实际基本相符,对最大限度分析利用战场气象环境以确保武器作战性能的充分发挥具有重要价值,可为激光探测作用距离的气象环境影响后续发展奠定一定基础。     

坦克排烟管热电转换模拟试验研究

为降低坦克排烟管的红外特性,设计了应用于坦克排烟管高温表面的热电转换方案,并进行了模拟试验和理论计算。结果表明：热电转换器件的开路电压和负载电压、负载电流随冷热面温差的增加呈线性增长,而输出功率、效率则以二次方的速度增长;多片热电转换器件组合能够实现所要求的电能输出。试验中热电系统产生的电能驱动散热风扇运转,说明热电转换用于高温度、高热通量场合实现红外抑制的目的是切实可行的。模拟试验表明：经热量转换和热量转移后热电转换系统表面温度较模拟坦克排烟管表面温度下降超过33％,说明利用热电转换方案实现坦克高温部位的红外抑制效果明显。     

装甲车辆动力舱温度场与红外辐射特性

为了对某型装甲车辆动力舱红外辐射特性的影响因素进行研究,采用Fluent软件建立了动力舱冷却空气流动数值计算模型,对动力舱内外流场与结构温度场进行耦合计算,得到了动力舱表面温度场分布和光谱辐射特性,通过与试验数据对比验证了计算方法的可靠性,并在此基础上分析了隔热材料、行驶速度和太阳入射角度等因素对动力舱红外入射特征分布的影响,为下一步提出具有针对性的红外抑制措施提供了理论依据。     

基于区域实际大气的红外制导波段目标背景对比度变化特性数值计算

红外制导武器对目标的发现、识别和跟踪主要依据目标与背景的红外辐射特性及其对比特性，目标背景对比特性研究是红外制导武器研制过程中的必要环节。依据目标背景对比度定义，采用基于既定区域实际观测大气数据构建大气参数廓线并嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型计算的方式，探讨了红外波段实际大气目标背景对比度变化特征，及其与标准大气下的目标背景对比度差异。结果表明，影响目标背景对比度的主要因素为大气透过率，实际大气目标背景对比度与标准大气的存在一定偏差，偏差与季节和波段均有关，可直接影响到红外波段实际应用中的目标识别能力。     

坦克稳态行驶动力性燃油经济性参数计算模型

针对坦克动力性燃油经济性参数实验研究成本高、传统计算方法效果差的实际问题,综合大气条件、柴油机转速、变速箱排挡、路面条件和弯转半径等因素的影响,将基于GT-POWER的柴油机工作模型和基于GT-DRIVE的坦克行驶模型相结合,建立了坦克稳态行驶动力性燃油经济性参数计算模型,然后迭代计算出保证坦克稳态行驶的柴油机单缸循环供油量,并经所调研的发动机台架试验数据验证了该模型精度,最后利用该模型计算分析了柴油机转速、变速箱排挡、路面条件和弯转半径对坦克稳态行驶时动力性燃油经济性参数的影响。结果表明:所建立的模型精度较高,能够实现柴油机工作和坦克行驶的自动耦合计算,并可方便地计算坦克的动力性燃油经济性参数。     

海空背景下目标红外辐射特征分析

根据海空复杂背景下点目标的红外特征 ,提出了目标红外特征的一般计算方法 .根据不同的气象条件、不同海域背景 ,计算分析了环境对红外辐射两个大气窗口 ,即 3～ 5 μm和 8～ 12 μm双波段大气透过率的影响 ,并给出了相应结论     

解决大功率柴油机曲轴箱通气装置漏油的途径

介绍了采用气体循环解决某型坦克发动机通气装置漏油问题的方法,通过建立进气系统模型、缸内过程模型、排气系统模型、气体循环系统模型,为进行精确的计算奠定了基础,同时也为硬件设计提供了方案.     

高原环境对车辆动力舱温度场及红外特性影响研究

高原环境下,发动机、冷却系统等部件的运行状况发生较大变化,对动力舱室热环境产生影响,给目标的红外特性预测带来困难。对高原环境下动力舱及内部柴油机的运行状况进行仿真,采用GT-POWER软件建立一维传热模型,对柴油机在西藏贡觉县运行时的状况进行模拟,并将结果与高原环境下三维目标温度场模型进行耦合,获得动力舱的三维温度场分布情况。基于此建立目标红外辐射特征模型,对动力舱的辐射特性进行计算。结果表明：相较于平原地区,高原地区柴油机的燃烧状况较差,功率及扭矩分别降低160 kW和782 N·m,有效燃油消耗率增大46 g/(kW·h);动力舱室表面温度有不同程度降低;排烟及周围部位的温度场及红外特征更为明显。     

坦克动力舱空气流动与传热影响因素的仿真研究

以k-ε两方程湍流模型和非结构化网格为基础,利用FLUENT软件针对某型主战坦克动力舱内的空气流场和温度场进行了三维数值仿真计算与分析,得出了环境温度、压力和坦克行驶速度等因素对动力舱内的空气流动和传热的影响关系.     

红外隐身技术的军事应用

众所周知,温度高于绝对零度的有生命和无生命的任何物体时时刻刻都在发出红外辐射,尤其是坦克、车辆、军舰、飞机等军事装备,由于存在高温部位,往往成为很强的红外辐射源,容易被发现,遭来灭顶之灾。为使军事装备不被敌方发现,红外隐身技术应运而生。从红外物理的角度看,红外辐射实际上是热辐射。热辐射量主要取决于物体的温度和材料本身的性质,其中温度起着决定性作用。另一方面,某些波长的红外辐射在通过大气或浓雾时,具有较高的透过率,形成大气窗口。因此,要使军用装备达到红外隐身的目的,归纳起来有两条基本途径:降低军用装备的红