题目：前视成像制导导弹气动光学热辐射效应分析

带有凝视红外成像制导系统的导弹在大气层内高速飞行时，会产生严重的气动热效应与气动热辐射效应，极大影响系统的探测精度和识别能力。根据凝视红外成像制导的技术特点与需求，通过理论分析、仿真计算和风洞测试试验数据处理，研究激波层气体介质热辐射噪声的形成过程和解算方法。基于辐射传递方程求解和原子分子吸收发射机制作用分别建立算法模型，模拟热辐射效应作用于图像，相互比较验证，以流场实验图像检验和校正。根据所得的解析结果，分析激波热辐射噪声与来流参数的关系、计算激波热辐射带来的制导用红外成像的波前畸变。建立了系统的物性分布高度不均匀高温气体介质的热辐射计算模型，并提出气动热辐射噪声抑制方法。论文的创新成果如下： 1．为了解决气体辐射计算中空间位置和辐射方向的问题，建立光传输模型，得到空间位置上关于温度的光线踪迹解析表达式，以计算梯度温度介质中的光线踪迹精确弧长。①提出了几何光线追迹和蒙特卡洛弯曲光线踪迹法结合的光线跟踪方法，解决了高度不均匀气体介质中光线轨迹和辐射轨迹的精确寻找问题；②提出梯度温度介质辐射计算的网格分辨率确定判据，使模型在承担最小计算量的情况下取得最优计算结果。2．建立了基于光线踪迹和辐射传递方程解算的高温气体热辐射计算模型RTDTM (Ray Tracing Discrete Transfer Model)。①引入LOS(Line of Sight)路径作为计算激波边界层对红外成像形成扰动的热辐射效应的有效积分路径，理论分析和实验验证表明，可以克服辐射特性对辐射角度的依赖性；②建立灰气体加权和（Weighted Sum of Gray Gases Model, WSGGM）与宽谱带思想(Wide Band , WB)改进组合模型，克服了辐射传递方程求解中非灰气体对波长的依赖性；③利用辐射离散传递法的基本思想，推衍得到高超声速流场中的气动热辐射效应解析分析模型。3．建立了基于网格定位和分子原子辐射机制的非均匀多组分高温气体热辐射计算模型GOAEM (Grid Orientated Absorption Emission Model)。①在激波层气体辐射机制计算中，根据光线踪迹确定空间位置，得到激波层气体发射吸收谱的计算网格；②建立多跃迁温度模型以获知非平衡态气体分子的能级分布，计算标注网格内的气体组分辐射吸收系数，多组分加权求和得到激波层气体光谱辐射强度。4．建立了气动热辐射图像降晰与复原仿真平台，提出具有特定性和实用性的图像质量评价指标系统，结合实际风洞试验输出图像，对照两种模型得到的退化降晰图像，检验和校正热辐射计算模型。本文建立了物性分布高度不均匀高温气体介质的热辐射计算体系，可以为直接或间接需要此计算结果的工程军事场合提供参考。