火箭发动机尾焰红外辐射特性研究综述

在导弹/火箭从起飞到整个飞行过程中,其后的尾焰由于具有非常显著的红外辐射特性,进而成为红外设备主要探测目标源。对火箭发动机尾焰红外辐射特性数值计算研究和实验测量研究进行了综述,重点介绍了火箭发动机尾焰红外辐射特性数值计算的步骤方法,并对各步骤的计算方法及其适用性进行了总结归纳。对国内外火箭发动机尾焰红外辐射特性研究进展情况进行了分析讨论,并为今后火箭发动机尾焰红外辐射特性研究提出了意见建议。     

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.     

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。     

固体火箭发动机喷焰流场及辐射特性实验

火箭发动机喷焰流动和光电辐射效应对飞行器动力、热防护以及探测特性等有着重要影响,由于喷焰状态涉及高温高速流动、复燃化学反应等一系列复杂的物理和化学现象,通过实验研究喷焰流动特征和辐射效应是喷焰研究的重要手段。从实验研究角度出发,设计小型固体火箭发动机实验,获得系留状态的喷焰流动,进而通过光学测量手段,对喷焰流动和辐射状态进行测量,获得了喷焰波系结构、中长波光谱辐射、红外热像等综合信息,为认识喷焰流动和辐射效应提供了数据基础。     

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。     

反舰导弹红外图像生成研究

红外成像仿真的关键环节在于红外图像的生成,反舰导弹的红外图像生成是重要的研究内容,具有重要的军事意义。基于理论分析和计算机技术提出了导弹目标红外图像生成的方法,根据红外物理学、空气动力学以及传热学等基本理论,建立导弹目标的红外理论模型,计算出蒙皮、尾喷管和尾喷焰等重点辐射区域的温度场和辐射场,利用灰度等级描述红外辐射信息,经过建模、视点变换、环境设置等一系列处理并渲染生成红外图像。实验结果证明,红外图像生成方法可行,结果可信。     

计算空气动力学飞机红外辐射强度估算方法

结合CFD技术和红外辐射理论发展了一种飞机红外辐射强度估算方法.首先通过欧拉方程数值模拟来获得飞机表面温度场分布,然后应用结合粘性附面层理论进行壁面温度计算分析.在获得了飞机表面温度分布数据之后,采用灰体辐射理论估算全机红外辐射强度.进行某喷气式飞机红外辐射强度估算研究,分析有/无尾焰情况的飞机红外辐射强度计算结果,初...     

临近空间红外系统对弹道导弹探测距离的估算

为了估算临近空间红外系统对助推段弹道导弹的探测距离,详细分析了弹道导弹及背景的红外辐射特性;针对基于表现对比度作用距离算法在适用性和计算精度方面的不足,引入以波数η为参量的辐射通量公式对其进行改进;通过仿真计算该系统在4.25μm~4.55μm波段对弹道导弹蒙皮、尾焰、尾喷口的探测距离,结果表明临近空间红外系统对助推段弹道导弹的探测距离可达5 000 km~38 000 km,该结论可为临近空间红外系统的设计提供数据支持。     

喷气式飞机尾焰红外辐射的理论计算与仿真

通过对喷气式飞机尾焰流场特点的深入分析,绘制了尾焰的等温线图和各组分等压图.考虑了谱线的碰撞展宽效应和多普勒展宽效应,利用单谱带模型C-G近似法,计算了尾焰各控制体的吸收系数,同时给出了尾焰红外辐射强度的计算方法和步骤.最后,计算了某单管型号的喷气式飞机在非加力状态下的3 μm～5 μm红外辐射强度,并与实际的测量数据...     

Numerical studies on four-engine rocket exhaust plume impinging on flame deflectors with afterburning

This paper studies the four-engine liquid rocket flow field during the launching phase. Using three-dimensional compressible Navier-Stokes equations and two-equation realizable k-epsilon turbulence model, an impact model is established and flow fields of plume impinging on the two different shapes of flame deflectors, including wedge-shaped flame deflector and cone-shaped flame deflector, are calcu-lated. The finite-rate chemical kinetics is used to track chemical reactions. The simulation results show that afterburning mainly occurs in the mixed layer. And the region of peak pressure occurs directly under the rocket nozzle, which is the result of the direct impact of exhaust plume. Compared with the wedge-shaped flame deflector, the cone-shaped flame deflector has great performance on guiding exhaust gas. The wedge-shaped and cone-shaped flame deflectors guide the supersonic exhaust plume away from the impingement point with two directions and circumferential direction, respectively. The maximum pressure and temperature on the wedge-shaped flame deflector surface are 37.2% and 9.9% higher than those for the cone-shaped flame deflector. The results provide engineering guidance and theoretical significance for design in flame deflector of the launch platforms.     

脉冲等离子体推力器羽流场数值分析

为掌握脉冲等离子体推力器的羽流特性,考虑磁场对等离子体羽流的影响,结合DSMC和PIC方法建立了粒子-流体混合模拟模型,以磁流体力学模拟提供入口条件对推力器羽流开展了三维数值研究,并通过朗缪尔三探针诊断对计算结果进行了验证。研究表明,羽流膨胀过程中各组分的动力学行为差异明显;放电电流振荡会导致产生低速离子群,并会加重离子回流;电磁加速是羽流等离子体主要的加速机制,磁场对推力器羽流的流动具有重要作用。     

喷流干扰效应的快速计算方法

给出了一种快速计算火箭发动机喷流流场的方法,并在此基础上发展了一种计算喷流与物面间干扰流场及飞行器气动特性的工程计算方法。该方法不仅考虑了喷流与物面的碰撞,还考虑了有攻角下自由来流与喷流间的相互干扰。计算结果表明,该方法对飞行器初步设计是十分有用的工具     

少烟推进剂配方优化设计

本文报道了关于降低固体火箭发动机喷气羽烟对微波、激光制导信号的干扰和衰减的研究成果——一种少烟HTPB推进剂。它具有低压点火性能良好,燃烧稳定,能提高排气羽烟对微波和激光透过率三倍以上。     

基于Matlab的重庆地区太阳辐射仿真

针对年日照时数或累年日太阳辐射月均值误差较大,而逐时太阳辐射观测值虽然准确度较高,却数据量巨大,不便于研究使用和工程运用这一问题,结合太阳辐射数学模型和重庆市气象统计数据,采用先分别计算散射辐射和直射辐射,然后进行叠加的方式,利用Matlab软件建立了重庆地区太阳辐射仿真模型。仿真计算结果表明,该模型准确度较好,为进一步研究打下了良好基础。     

舰船操纵运动时高频波浪力的算例

提出六自由度舰船波浪中操纵性计算方法 ,应用切片理论STF法及二维Frank源汇分布法研究了舰船在波浪中操纵运动时高频波浪力的计算 ,并编制程序 ,数值计算了在波浪中摇荡的一矩形剖面和某舰船的高频波浪力、附加质量 ,方形切片计算结果与已有试验吻合较好     

坦克排气流场三维数值计算研究

应用FLUENT软件对某型号坦克排气管三维流场进行了CFD分析,采用标准k-ε湍流模型,应用SIMPLE算法对排气流场进行了数值计算,并将计算结果与测试结果进行对比。研究结果表明,排气出口计算值与测试值的相对误差小于7%,所使用的数值计算方法可用于排气流场的数值计算及分析,基本满足工程设计的需要。     

船用锅炉排烟余热利用的研究

为了充分利用锅炉排烟余热,可将船用锅炉通风系统中配备一台燃气涡轮,在高负荷时进入烟囱前的锅炉排烟(即从经济器管束排出的烟气)流经该涡轮时所作的功可带动通风系统的压气机,但在低负荷时压气机需由燃气涡轮和辅助汽轮机联合驱动.经对该通风系统的压气机、燃气涡轮和汽轮机进行有关热力计算,结果表明:在锅炉通风系统中采用燃气涡轮来利用进入烟囱前的锅炉排烟余热,可以显著降低锅炉烟囱排烟的温度和节省蒸汽的消耗量.     

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。     

高焓高压空气加热器壁面传热过程数值计算

以一种高焓高压空气加热器为研究对象,对其冷却通道的流动和传热进行了三维数值仿真,冷却剂采用液态水,燃烧室和喷管分别采用不同的壁面材料,考虑壁面材料物性随温度的变化,并通过加热器热试验证了数值仿真结果的正确性。在此基础上,对比分析了气体辐射、冷却通道结构以及冷却水的流动方式对壁面换热的影响。结果表明:气体辐射对加热器燃烧室段壁面换热影响较大,对喷管壁面换热无明显的影响。在传热计算中,忽略气体辐射会引起较大的误差;冷却通道数和宽度存在最优组合,使得壁面换热量最大。冷却水的流动方式对燃气侧壁面温度影响较小,但对冷却液侧壁面温度的影响较大。