基于带模型的助推段火箭喷焰红外图谱预测方法、系统、设备及介质技术方案

一种基于带模型的助推段火箭喷焰红外图谱预测方法、系统、设备及介质，根据多级火箭发动机飞行过程中的真实弹道数据，火箭推进剂配方和配比，发动机尺寸参数，采用计算流体力学方法计算得到多级助推的火箭喷焰温度、压强和组分浓度等流场特性，采用统计窄谱带模型求解高温气体在喷焰包袱体积分路径上的辐射特性参数，然后计算得到动态喷焰红外光谱辐射强度和辐射图像等特性；能够对随弹道时变的、宽光谱波段范围的红外图谱信号进行预测，提升助推过程中高超声速飞行器喷焰红外光谱辐射的预测能力。测能力。测能力。

【技术实现步骤摘要】
基于带模型的助推段火箭喷焰红外图谱预测方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于高超声速飞行器
，尤其涉及一种基于带模型的助推段火箭喷焰红外图谱预测方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]高超声速飞行器具有快速、强机动性和攻击范围广等特点，给现有预警系统带来了挑战，具有多级助推的高超声速飞行器尤为如此。助推阶段，高超声速飞行器发动机喷焰的主要组分(H2O、CO2、CO、HCl等)因高温气体能级振动
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转动跃迁，在宽光谱范围(1.5μm～12μm)内产生复杂的光辐射效应，已经作为天基红外预警系统对高超声速飞行器进行“助推段拦截”的主要光辐射信号源。飞行过程中，由于高超声速飞行器所处当地环境温度、压强和本体速度的时变现象，以及喷焰与周围环境空气发生掺混、剪切等效应，使得喷焰形态结构、尺寸、参数分布等强烈依赖于周围环境的物理状态和飞行工况。因此，对具有多级助推的高超声速飞行器喷焰红外图谱进行精确的预测就显得尤为重要。
[0003]具有多级助推的高超声速飞行器，其发动机喷焰作为随弹道时变的，有别于地球背景本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于带模型的助推段火箭喷焰红外图谱预测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、根据给定的火箭发动机型号，输入发动机喷口性能参数；步骤2、根据助推段火箭星下点轨迹、推力及加速度，得到火箭飞行弹道数据；在此基础上，根据飞行弹道数据及大气廓线，采集对应弹道点海拔位置的环境大气物理特性；步骤3、根据步骤1和步骤2结果，建立喷焰流体计算域和计算网格，并采用有限体积法求解喷焰流动控制方程：求解喷焰流动控制方程：求解喷焰流动控制方程：计算得到飞行弹道对应的喷焰流场特性分布，包括：温度、压强、气体组分浓度；步骤4、从高分辨率气体光谱数据库提取参考温度下的谱线数据：η0谱线位置，S谱线积分强度，E"谱线能级跃迁低态能量，γ
self
自增宽半宽，γ
air
空气增宽半宽，n半宽的温度指数，然后根据步骤3求解得到的飞行弹道对应的喷焰流场特性分布，对气体谱线参数进行外推至任意给定温度压强下的谱线强度S和谱线半宽γ：其中，T
ref
为参考温度，Q为配分函数，c2为第二辐射常数；步骤5、根部步骤4的求解结果，计算谱带Δη内喷焰组分窄谱带平均谱线强度S
Δη
、谱线半高半宽(HWHM)γ
Δη
和谱线密度d
Δη
，窄谱带平均吸收系数κ
Δη
和谱线重叠参数β
Δη
，路径平均的等效吸收系数和等效谱线重叠参数和等效谱线重叠参数和等效谱线重叠参数
其中，下标i为气体种类，N为谱带Δη内谱线数量，u为压力路径长度，P为局地总压，L为视线位置；步骤6、根据步骤5的窄谱带等效吸收系数和等效谱线重叠参数计算得到视线方向上路径(L1→
L2)气体组分的窄谱带总透过率公式如下，步骤7、根据步骤6计算得到的高温气体混合物的窄谱带透过率，采用射线追踪方法计算积分路径上的高温气体红外光谱辐射亮度：其中，下标i，j...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金录，白璐，郭立新，白敬宇，李寅，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：