高超声速再入目标动态红外辐射特性修正计算

刘太阳,刘 辉,邹 坚

(1.空军预警学院,湖北 武汉 430019；2.解放军32228部队,江苏 南京 211132)

1 引 言

高超声速飞行器能于临近空间做长时间、远距离的高超声速(Ma≥5)飞行,并具备大规模的轨道机动能力,因而具备极强的突防性能[1]。在高超声速飞行器目标特性研究中,目标红外辐射特性的计算和分析是重要内容,其对于高超声速目标的早期预警和跟踪识别具有根本性的支撑意义。

但是由于高超声速飞行器飞行环境的复杂多变,高速尤其高超声速条件下会出现各种复杂的流体现象及模态,对其特性分析构成较大的干扰和困难。相比于传统航空领域的亚音速或超音速流动,高超声速流动会出现诸如激波与边界层的相互干扰、边界层传热传质、化学反应以及烧蚀等特殊流动现象,具有薄激波层、熵层、黏性干扰效应、高温效应以及低密度流动效应等显著特征[2-3]。这些特殊的流体现象和热/化学平衡和非平衡状态,导致高超声速再入飞行器的气动加热模型非常复杂[3-5]。尤其在实装及现场试验条件有限的情况下,相应气动加热及辐射效应的精确计算更加困难。

本文旨在探索一种结合工程计算经验的红外特性分析方法,基于传统气动加热理论,考虑大气环境参数变化特点,探索应用大气密度作为高度修正因子构建目标关键点的气动加热温度计算公式,为高超声速目标的红外辐射特性分析提供支撑,满足相关分析论证和实验规划的计算需求。

2 传统气动加热理论

当高速气流流过物体表面时,由于摩擦、压力改变和速度受到阻滞等原因,会使物体周围的空气温度升高。……