高超声速巡航飞行器整体红外辐射特性计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高超声速巡航飞行器整体红外辐射特性计算方法及装置，所述方法包括获取所述高超声速巡航飞行器弹体温度分布；获取所述高超声速巡航飞行器弹体红外辐射强度；获取所述高超声速巡航飞行器尾焰流场分布；确定所述高超声速巡航飞行器尾焰计算区域；根据FVM模型原理对尾焰进行空间划分和角度划分并获取所述高超声速巡航飞行器尾焰表面微体外表面红外辐射亮度；获取所述高超声速巡航飞行器在不同探测器像元内的整体红外辐射强度。本发明专利技术的方法通过结合探测器分辨率综合计算弹体和尾焰红外辐射强度，得到不同探测像元内目标整体红外辐射特性，可以为开展目标红外遥感探测技术研究提供重要支撑。探测技术研究提供重要支撑。探测技术研究提供重要支撑。

【技术实现步骤摘要】
高超声速巡航飞行器整体红外辐射特性计算方法及装置


[0001]本专利技术涉及红外遥感探测
，尤其涉及一种高超声速巡航飞行器整体红外辐射强度计算方法及装置。

技术介绍

[0002]高超声速巡航飞行器以超燃冲压发动机提供动力，在约30km左右高度的临近空间以超过5Ma的速度高速巡航，具有速度快、机动性强和突防能力强的特点。在临近空间高速机动时，气动热力学效应会使飞行器蒙皮急剧升温，同时超燃冲压发动机持续喷射高温尾焰，导致高超声速巡航飞行器持续发出剧烈的红外辐射。
[0003]准确掌握高超声速巡航飞行器红外辐射特性，对目标特性分析和遥感探测技术研究均具有重要价值。高超声速巡航飞行器红外辐射主要源自高温弹体和尾焰两部分，且由于机动速度快，尾焰比较狭长。从较远距离对高超声速巡航飞行器进行遥感探测时，由于探测距离和分辨率等原因，一般难以区分弹体和尾焰，而是以二者整体红外辐射作为探测对象；同时，由于飞行器尾焰尺寸较为狭长，可能会超过单个像元视场范围。
[0004]现有技术1：一种高超声速飞行器红外辐射特性快速渲染方法（CN 109934本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高超声速巡航飞行器整体红外辐射强度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S101：获取所述高超声速巡航飞行器弹体温度分布，包括：获取所述高超声速巡航飞行器弹体气动加热效应；计算所述高超声速巡航飞行器弹体温度分布；步骤S102：获取所述高超声速巡航飞行器弹体红外辐射强度，包括：将所述高超声速巡航飞行器弹体分割为多个弹体表面微元；计算每个所述弹体表面微元的红外辐射强度；计算所述高超声速巡航飞行器弹体的红外辐射强度；步骤S103：获取所述高超声速巡航飞行器尾焰流场分布，包括：将所述高超声速巡航飞行器的尾焰区域划分为多个计算网格；计算所述高超声速巡航飞行器尾焰流场分布；步骤S104：获取尾焰红外辐射强度计算区域信息，包括：根据探测器分辨率和高超声速巡航飞行器尾焰流场划分尾焰流场计算区域；步骤S105：获取所述高超声速巡航飞行器尾焰外表面微面元红外辐射亮度，包括：对尾焰进行空间划分和角度划分，并计算最外层控制体外表面的辐射亮度，即尾焰外表面微面元红外辐射亮度；步骤S106：获取所述高超声速巡航飞行器在不同探测像元的整体红外辐射强度，包括：基于探测器分辨率确定每个像元对应的尾焰计算区域；根据所述尾焰外表面微面元红外辐射亮度，计算所述高超声速巡航飞行器在不同探测像元的整体红外辐射强度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S101：获取所述高超声速巡航飞行器弹体气动加热效应，包括：步骤S1011：计算所述高超声速巡航飞行器弹体驻点区热流密度，计算方法为： (公式1)其中，q
ws
为驻点区热流密度，量纲为kW/m2，w表示壁面数值，s表示驻点数值；R
N
为目标弹体头部曲率半径，γ
∞
=1.4，γ为比热，h
r
为气流恢复焓，h
δ
为壁面焓，h
c
为弹体表面300k时的焓，ρ
∞
为来流密度，V
∞
为来流速度；步骤S1012：计算所述高超声速巡航飞行器弹体非驻点区热流密度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S101：计算所述高超声速巡航飞行器弹体温度分布，包括：
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（公式7）其中，表示时间，为第i个计算截面处的热流密度，为所述高超声速巡航飞行器时刻后第i个计算截面处的弹体壁面温度，为时刻前壁面温度，为黑体辐射常数，为发射率，所述高超声速巡航飞行器的弹体材料密度为，比热为，材料厚度为。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S102：计算每个所述弹体表面微元
的红外辐射强度，包括：计算各个弹体表面微元在探测方向的红外辐射强度：
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（公式8）其中，为微元面积，为光谱发射率，是黑体的光谱辐射出射度，为微元法线方向与探测方向夹角；所述表面微元为一平面，该平面上物理性质不变，具有相同温度、红外辐射出射度。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S102：计算所述高超声速巡航飞行器弹体的红外辐射强度，其中：计算整个弹体表面在探测方向的综合红外辐射强度
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（公式10）其中，为弹体表面在探测方向的综合红外辐射强度，n为弹体表面微元的个数， 为第i个弹体表面微元的面积，为光谱发射率，为第i个弹体表面微元法线方向与计算方向的夹角。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S103：计算所述高超声速巡航飞行器尾焰流场分布，包括：导入所述高超声速巡航飞行器尾焰流场的网格数据，选择基于密度的求解器，采用双方程湍流模型，使用时间稳态隐式求解格式；设置包括喷管入口、大气边界、喷管壁面边界的计算边界条件；设置各边界的类型和仿真参数；设置残差监视条件，完成所述高超声速巡航飞行器尾焰流场的初始化，通过迭代的方式，仿真计算得到所述高超声速巡航飞行器尾焰流场分布；所述步骤S104:根据探测器分辨率和高超声速巡航飞行器尾焰流场划分尾焰流场计算区域，包括：计算探测器在高超声速巡航飞行器尾焰处的分辨率其中，d
p
为探测器在高超声速巡航飞行器尾焰处的分辨率，d为探测器单像元尺寸，f为探测器焦距，L为探测器与高超声速巡航飞行器尾焰之间的距离；根据尾焰尺寸L
p
与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尊洋，薛磊，邵立，丁锋，叶庆，徐英，胡帅，陈天宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：