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宇航学报 2008年第2期29卷 494-498页

作者：高清张卫民陈英文航天空气动力技术研究院北京100074

新一代超/高超音速飞行器要求具有高空空气动力机动能力、长航程能力,使飞行器具有细长弹身和带进气道等外形特征。牛顿碰撞类方法在高超声速钝头体外形的气动特性预测中,有较成熟的应用。本文将其推广应用于新一代超/高超声速带进气道... 详细信息

新一代超/高超音速飞行器要求具有高空空气动力机动能力、长航程能力,使飞行器具有细长弹身和带进气道等外形特征。牛顿碰撞类方法在高超声速钝头体外形的气动特性预测中,有较成熟的应用。本文将其推广应用于新一代超/高超声速带进气道飞行器外形的气动力特性预测。计算了大量新一代超/高超飞行器带进气道外形,气动力系数和力矩系数的结果与试验结果吻合都较好,证明本文方法适用于新一代超/高超带进气道飞行器的气动力特性快速计算,并具有计算速度快、精度高的特点。

关键词：超/高超声速大长细比带进气道气动力特性预测

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典型激波针减阻降热特性及流动机理

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航空动力学报 2022年第5期37卷 1064-1078页

作者：何坤袁化成南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206

为研究激波针对超/高超声速钝头飞行器进行减阻降热的相关特性,采用数值模拟方法对6种典型激波针构型的流动特征开展系统研究。给出了激波针长度、来流马赫数对流动特征的影响规律,并对其形成机理进行了探讨。结果显示:马赫数较低时,头... 详细信息

为研究激波针对超/高超声速钝头飞行器进行减阻降热的相关特性,采用数值模拟方法对6种典型激波针构型的流动特征开展系统研究。给出了激波针长度、来流马赫数对流动特征的影响规律,并对其形成机理进行了探讨。结果显示:马赫数较低时,头部有扰流物的5种激波针在回流区即将分裂时减阻率最大;马赫数较高时,减阻率在回流区分裂前后出现局部峰值,但最大减阻率将出现在回流区分裂后更长的激波针长度下。马赫数为3时,6种构型减阻率达最大时的相对长度在0.8~1.2之间,相比而言,球型、半球型和双锥型的减阻效果最好,最大减阻率为45%~50%;圆锥型最差,为20%~25%,明显低于头部有扰流物的构型。相同的激波针长度下,头部有扰流物构型的减阻率随马赫数增大而增大,圆锥型则相反。流场回流区、分离激波、弓形激波、局部膨胀流动等导致的压力分布变化是构型整体阻力变化的主要成因。

关键词：激波针钝体前缘超/高超声速减阻降热特性流动机理

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高重频随机跳频雷达合成子孔径成像与低截获性能研究

高重频随机跳频雷达合成子孔径成像与低截获性能研究

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作者：张露湖南大学

学位级别：硕士

超/高超声速反舰导弹具有优良的突防及打击能力,是未来反舰导弹的重要发展方向。与传统的低重频瞬时带宽雷达以及低重频步进频率合成宽带雷达相比,高重频随机跳频合成宽带相参雷达具有更强的目标探测、低截获及抗干扰能力。将高重频随... 详细信息

超/高超声速反舰导弹具有优良的突防及打击能力,是未来反舰导弹的重要发展方向。与传统的低重频瞬时带宽雷达以及低重频步进频率合成宽带雷达相比,高重频随机跳频合成宽带相参雷达具有更强的目标探测、低截获及抗干扰能力。将高重频随机跳频雷达新体制应用于超/高超声速反舰导弹,可以有效解决导弹末制导过程中的目标探测、低截获及抗干扰问题。本文针对超/高超声速反舰导弹应用背景以及高重频随机跳频合成宽带新体制,针对长积累时间/大尺度跨采样单元距离走动/特殊距离—多卜勒偶合情况下距离—多卜勒二维成像,提出了基于亚像素级距离走动偏置的子孔径成像与基于像素级距离走动对齐的子孔径合成方法;针对新体制雷达“低截获”性能的评估,提出了基于制导雷达探测性能约束条件的低截获波形参数设计及低截获性能评估方法,并通过实验仿真对雷达的成像性能与低截获性能进行了有效评估。在子孔径成像方法中,通过惯导信息进行加速度补偿、通过平均跳频间隔确定合理的子孔径划分、将不同速度通道上散射体在积累时间内的距离走动分解为像素级与亚像素级两个部分、通过偏置的子孔径成像实现亚像素级距离走动校正、通过像素级距离走动对齐实现各子孔径图像的合成与相干积累。该方法有效解决了高超声速/长积累时间/随机跳频合成宽带情况下的高分辨距离—多卜勒二维成像。在低截获性能评估研究中,首先分析和指出了高重频随机跳频雷达实现低截获的基本原理,然后针对海杂波背景中的舰船目标探测,提出了低截获波形的参数设计方法;针对平方律积累检测,分析并提出了基于卡方检验的雷达目标探测性能与侦察截获性能的分析方法,给出了自由度足够大、P |P约束条件下非相参积累的等效输出信噪比增益与数据积累点数、偏置因子之间的关系,推导了其中的偏置因子的值;最后针对典型应用场景和典型参数设计,在给定的探测性能约束条件下,定量评估了新体制雷达的“低截获”性能。本文的实验研究结果表明:子孔径合成成像可以解决长积累时间/大尺度跨采样单元距离走动情况下的高分辨成像问题;高重频与随机跳频相结合,可以显著提高合成宽带雷达信号的低截获性能。

关键词：高重频随机跳频超/高超声速子孔径成像低截获能力

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高重频随机跳频合成宽带雷达高分辨二维距离－多普勒成像

高重频随机跳频合成宽带雷达高分辨二维距离－多普勒成像

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作者：吴潇天湖南大学

学位级别：硕士

为了提升合成宽带成像制导雷达在超/高超声速应用情况下的目标探测能力、低截获能力以及抗干扰能力,高重频随机跳频合成宽带波形已经开始应用。相对于常规的步进频率合成宽带体制,随机跳频合成宽带体制雷达回波中的距离-多普勒耦合效应... 详细信息

为了提升合成宽带成像制导雷达在超/高超声速应用情况下的目标探测能力、低截获能力以及抗干扰能力,高重频随机跳频合成宽带波形已经开始应用。相对于常规的步进频率合成宽带体制,随机跳频合成宽带体制雷达回波中的距离-多普勒耦合效应更加复杂,并且回波相位与目标距离、速度的关系是随机的、非线性的。在这种情况下,不管是距离方向的脉冲压缩处理还是速度/多普勒频率方向的波束锐化处理,都难以采用常规的离散傅里叶逆变换(IDFT)方法或快速傅里叶逆变换(IFFT)快速算法实现,并且常规在距离、多普勒两个方向上进行分维处理的方法也难以应用。因此,超/高超声速应用背景下高重频随机跳频合成宽带体制雷达的高质量成像方法及其快速算法实现是需要解决的重要问题。针对高质量成像问题,本文对单频及线性调频两种合成宽带体制,重新推导了在高重频随机跳频背景下目标回波和杂波信号的仿真模型,并用该仿真模型理论分析了回波中存在的特殊距离-多普勒耦合效应以及该特殊效应对成像结果的影响。为了解决该特殊效应,本文提出了基于广义二维匹配滤波以及多普勒前置处理的成像方法,该方法将多普勒波束锐化处理前置到每帧的脉冲压缩过程中,可以有效抑制高重频随机跳频合成宽带情况下的特殊距离-多普勒耦合效应。另外,针对随机跳频合成宽带成像存在的旁瓣效应,本文设计了有效的二维窗函数来抑制旁瓣效应、改善成像质量。针对上述成像算法的快速实现问题,本文对几种不同的随机跳频方式,结合数据获取流程,采用流水线并行处理方式等对原有的成像算法进行了优化。理论分析及仿真结果表明,经优化后的成像算法与广义二维匹配滤波方法具有相同的成像质量,但运算处理量大大降低,能够更好地满足实时成像需求。本文为超/高超声速应用情况下高重频随机跳频合成宽带体制雷达的高质量快速成像提供了一条可行的技术途径。

关键词：高重频随机跳频雷达成像超/高超声速

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