高空离轨发动机流场红外辐射特性研究

作     者：郑鸿儒 马岩 范林东 任翔 ZHENG Hong-ru;MA Yan;FAN Lin-dong;REN Xiang

作者机构：北京跟踪与通信技术研究所北京100094 长光卫星技术有限公司长春130000 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 

出 版 物：《中国光学》 (Chinese Optics)

年 卷 期：2022年第15卷第2期

页      面：259-266页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金重大项目重点课题(No.61890965) 

主　　题：高空羽流 喷流与来流干扰 红外辐射 反向蒙特卡洛方法 

摘      要：高超声速飞行器大攻角机动时,其离轨发动机产生的喷流与高速稀薄的大气来流产生强烈干扰,流场情况复杂,流场红外辐射也是天基红外系统探测的标志性事件。本文针对高超声速飞行器发动机喷流与稀薄来流的相互干扰情况,采用数值求解Navier-Stokes方程模拟干扰流场,采用逐线积分法得到气体红外辐射特性,结合反向蒙特卡洛方法计算得到飞行器在94公里飞行高度下,无来流、不同来流攻角、不同来流速度下的尾焰流场红外辐射特性,并针对低轨卫星的可观测性进行了评估。仿真结果表明,对于给定观测位置,在无风条件下,红外辐射在各个波段下的强度较低,最大值在10^(−9) W/m^(2)量级。而在来流攻角影响下,流场红外信号强度显著上升,且来流攻角、来流速度越大,强度越大,最大值在10^(−6) W/m^(2)量级。大气衰减效应对不同观测位置的可观测性影响较大。本文结果可为高超声速飞行器红外预警和反导提供参考。