本文關鍵詞：飛行器紅外輻射特征及發(fā)動機艙蒙皮降溫規(guī)律研究

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【摘要】：戰(zhàn)斗機超音速飛行使機身蒙皮受到強烈的氣動加熱,同時后機身發(fā)動機艙蒙皮受到來自內部高溫發(fā)動機壁面的加熱,導致整機蒙皮成為8-14μm的主要紅外輻射源;同時發(fā)動機排氣噴管以及發(fā)動機腔體的高溫可視部件是3-5μm波段的主要紅外輻射源,這些紅外輻射特征正是各種紅外制導武器探測和跟蹤的主要信號源。近年來隨著以8-14μm波段紅外輻射為目標的紅外成像探測技術的發(fā)展,紅外制導武器已經從單一的短波3-5μm波段制導向長波8-14μm波段發(fā)展,由點源探測能力逐步實現多波段的成像探測能力,使得紅外制導武器對作戰(zhàn)飛機的威脅更加嚴重,飛行器的紅外隱身能力也變得愈加重要,開展飛行器紅外輻射特征分析及發(fā)動機艙蒙皮降溫規(guī)律研究對于提高飛行器的紅外隱身性能具有十分重要的應用價值和意義,本文主要的研究內容有以下幾個方面:(1)針對一個固定翼飛行器簡化模型,在飛行器機身溫度場建模中綜合考慮了超音速飛行氣動加熱、發(fā)動機艙內部流動換熱,以及排氣噴流對飛行器后體的傳熱影響,在此基礎上計算得到了飛行條件下的外流場、整機蒙皮溫度場以及紅外輻射場的詳細結果,并對其進行了分析。研究了飛行馬赫數、蒙皮表面發(fā)射率、以及局部高溫區(qū)蒙皮降溫和降發(fā)射率等因素對飛行器整機紅外輻射特征分布的影響規(guī)律,得到了上述影響因素下的飛行器蒙皮紅外輻射特征變化規(guī)律。(2)設計加工了發(fā)動機艙蒙皮降溫實驗系統(tǒng),對通風冷卻、輻射遮擋、傳導隔熱以及改變壁面發(fā)射率等措施的表面降溫規(guī)律進行了實驗研究,并根據實驗工況進行了數值計算和傳熱分析,得到各種不同措施的降溫規(guī)律;通過數值計算方法,分析了各種冷卻措施在高空真實環(huán)境下的發(fā)動機艙表面降溫效果。(3)數值研究了軸對稱噴管和二元噴管的飛行器排氣系統(tǒng)紅外輻射特征,得到二元噴管對后機身氣體和發(fā)動機腔體的紅外輻射抑制效果;研究了單雙發(fā)動機噴管對排氣系統(tǒng)紅外輻射的影響規(guī)律,探討了單發(fā)動機噴管和雙發(fā)動機噴管紅外輻射強度大小和分布特性;隨后對整機模型的后機身排氣結構進行一體化修型,增加噴管的延伸遮擋結構并研究其紅外輻射的抑制效果。(4)計算得到不同縮比模型的飛行器蒙皮溫度場和噴管流場,通過分析不同縮比模型的蒙皮紅外輻射特征、噴管氣體紅外輻射特征以及噴管腔體的紅外輻射特征,初步探討了尺寸縮比因子與飛行器紅外輻射強度的關系。(5)設計加工了縮比尺寸的飛行器試驗模型,通過多路溫度控制系統(tǒng)對其進行局部加熱,模擬飛行器的氣動加熱溫度場,然后采用紅外熱成像系統(tǒng)對機身溫度場進行拍攝記錄,通過熱圖像計算機處理得到試驗模型的紅外輻射亮度和不同視角下的紅外輻射輻射強度;通過溫度控制系統(tǒng)得到典型的蒙皮溫度場分布,并通過在試驗件表面涂覆低發(fā)射率涂層得到不同蒙皮表面發(fā)射率分布,采用實驗的方法研究和驗證了飛行器蒙皮表面溫度和表面發(fā)射率對整機蒙皮紅外輻射特征的影響規(guī)律。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V219

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本文編號：1202657