飛行器高速飛行時(shí),頭部產(chǎn)生壓縮氣體流場(chǎng),使得機(jī)載光學(xué)系統(tǒng)接收到的目標(biāo)圖像產(chǎn)生氣動(dòng)光學(xué)成像偏移。氣動(dòng)光學(xué)成像偏移是影響精確制導(dǎo)武器裝備發(fā)展的重要因素之一,與之相關(guān)的研究具有重要的軍工應(yīng)用價(jià)值。在氣動(dòng)光學(xué)研究中,都離不開對(duì)成像偏移的計(jì)算和分析,本文以典型飛行器為例,開展基于反向光線追跡的氣動(dòng)光學(xué)成像偏移工程估算研究。首先,本文提出了一種氣動(dòng)光學(xué)流場(chǎng)反向光線追跡方法,用于氣動(dòng)光學(xué)成像偏移的計(jì)算。與正向追跡不同,反向追跡的方向是從內(nèi)部傳感器到遠(yuǎn)方目標(biāo)。沿著這個(gè)方向,追跡從內(nèi)部傳感器開始,依次經(jīng)過機(jī)體內(nèi)部氣體區(qū)域和氣動(dòng)光學(xué)流場(chǎng),最后到達(dá)自由流。追跡過程中計(jì)算了每一步追跡坐標(biāo)值,以及對(duì)應(yīng)點(diǎn)的密度和折射率值。為了使追跡自適應(yīng)地停止在氣動(dòng)光學(xué)流場(chǎng)外緣,文中還提出了一種反向光線追跡停止準(zhǔn)則,避免了自由流中的冗余計(jì)算。其次,在光線追跡計(jì)算像偏差和角偏差時(shí),分析了追跡步長(zhǎng)對(duì)成像偏移的影響。追跡主要采用Runge-Kutta法,在追跡過程中,使用了四邊形網(wǎng)格插值。基于典型飛行條件馬赫數(shù)3和攻角0度,給出了不同高度、不同視線角的一系列成像偏移工程估算結(jié)果。最后,為了實(shí)現(xiàn)實(shí)際工程中氣動(dòng)光學(xué)成像偏移的快速估算,引入... 

【文章來源】：天津理工大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氣動(dòng)光學(xué)成像偏移示意圖

第一章 緒論AAD 攔截彈外形非常相似的錐頭飛行器進(jìn)行了氣動(dòng)光學(xué)性能線追跡。到了 1994 年，Sutton 等研究人員也發(fā)表了一篇針對(duì)光學(xué)性能預(yù)測(cè)的論文[68-69]，這篇論文中，Sutton 等人也采用究中，學(xué)者們相繼都采用了正向光線追跡，如 2012 年，江濤[流場(chǎng)及其對(duì)光線傳輸影響的數(shù)值模擬，文中光線追跡示意圖。2016 年，朱正天[71]發(fā)表的論文中，對(duì)于光線追跡采用傳統(tǒng)跡中，需設(shè)定光線追跡的起點(diǎn)，常用的做法是預(yù)先定義一個(gè)如圖 1-2 所示，網(wǎng)格的邊緣就是光線追跡的起始線，光線追跡開始逐步遞推，一直計(jì)算到光線傳播至網(wǎng)格的下邊緣，即光線追跡的計(jì)算需要在網(wǎng)格中進(jìn)行，因此，這個(gè)網(wǎng)格需要預(yù)先由于不同高度、馬赫、攻角下飛行器頭部邊界流場(chǎng)的范圍會(huì)網(wǎng)格有可能不能覆蓋流場(chǎng)邊界，如圖所示，大于角度 時(shí)，流場(chǎng)，因此會(huì)造成追跡計(jì)算的失敗。

圖 2-1 Gladstone-Dale 系數(shù)隨波長(zhǎng)的變化曲線體動(dòng)力學(xué)質(zhì)量方程，通過給出非穩(wěn)定流場(chǎng)參數(shù)測(cè)量，得到密度脈中等壓狀態(tài)、等熱狀態(tài)和絕熱過程，分別分析了溫度與密度變化的關(guān)系、最大密度相對(duì)變化與氣體速度對(duì)聲速之比的平方關(guān)系。壓力 p、密度 、與馬赫數(shù)Ma 的關(guān)系。利用密度對(duì)時(shí)間、空間引入質(zhì)量流和總溫，這些參數(shù)的變化會(huì)影響密度的變化，因此要慮通過這些參數(shù)來獲得。場(chǎng)的密度分布變化直接影響氣體折射率，可以通過 Gladstone-Da關(guān)系 1GDn K ，我們將空氣動(dòng)力學(xué)與光學(xué)搭建在一起，實(shí)現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]高速飛行器頭罩湍流流場(chǎng)的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)分析[D]. 朱正天.南京理工大學(xué) 2016
[2]超音速光學(xué)頭罩氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)仿真分析[D]. 韓瑩.北京理工大學(xué) 2016
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本文編號(hào)：3446257