光学窗口气动加热与结构耦合分析

发布时间：2024-02-03 23:53

　　随着导弹飞行速度的不断升高，防空导弹的性能也逐渐增强，对于制导精度要求也越来越高。红外成像制导已经成为现代防空武器的必然趋势。随着飞行速度的不断提升，气动光学效应对制导精度的影响问题也随之产生。气动光学效应主要包括：侧窗外非均一流场对光传输的影响、窗口与高温激波层热辐射效应，光学窗口热效应。气动光学效应已经成为制约高速导弹制导精度的关键因素，研究气动光学效应的规律，将有利于对气动光学效应导致的制导偏差的校正，提高高速导弹的制导精度以及抗干扰能力。 本文就气动光学效应对光学侧窗的热结构影响展开分析。利用Fortran编制的有限体积辐射传输计算程序与APDL的混合编程计算侧窗的导热辐射耦合问题。最终得到侧窗介质内的辐射传输对于侧窗温度场的影响规律。在此基础上，编制针对不同形状侧窗热结构耦合分析软件，对气动环境下复杂的热力边界条件作用下侧窗进行热结构耦合分析。实现对各种不同边界条件下侧窗温度场及应力应变场的求解。根据求出的结果利用热光效应求出了介质内部折射率的变化规律。此外，本文分析了整流罩在复杂边界条件下的温度响应，并且利用反向蒙特卡洛法分析了整流罩温度场对于探测器探测能量的影响规律。在上...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1红外成像制导导弹

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文制导技术。由此可见，高速导弹上安装红外成像制导系统已经成为现代防空的必然趋势。研究红外成像制导的关键技术包括：高速导弹对红外成像制导的性能要求、高速导弹对红外制导技术的影响及改善、高速导弹与红外成像系统的一体化设计等[4]。

图1-2气动光学效应示意图

超声速飞行器在大气层中飞行时，激波层内的高温流体以及生很强的红外辐射，对探测器形成辐射干扰，甚至有可能使不能探测到目标信号。过激波层的光线到达侧窗后，经侧窗折射最终到达探测器。红外侧窗高速摩擦，使得大量动能转变为热能，对红外侧窗温度急剧升高，侧窗的热变形和热应力都很大。窗口温度升....

图2-1直角坐标系下的控制体

(a)控制体各表面积分点(b)控制体各表面面积及外法线方向图2-1直角坐标系下的控制体假设对于每个控制体，在立体角mΩ方向上的辐射强度相等，都用位于控节点处的值表示，则式(2-4)的积分表达式右侧可以表示为：()()()()()mmpms,mm....

图2-3边界层示意图

项大小重要性的无量纲数为埃克特数:2puEccT∞=流速，pc为定压比热。散项与对流项的数量级相差不多时，高速流EcPr~O(1)数。的对流换热，由于边界层的存在，当流体在物体表面流动。第一个层次是物体内部的热量通过热传导热量通过紧贴物体表面的边界层向外进行热热对流与....

本文编号：3894849