某探测器上火箭发动机热防护仿真与设计

根据某探测器的具体结构及工作条件,分析和计算探测器上火箭发动机的热环境参数.利用有限元法计算火箭发动机固壁辐射热流密度,依据热流边界条件设计热防护方案;利用有效发射率表征多层隔热材料隔热性能并进行温度场数值仿真.由于多层隔热材料性能参数的不易确定性,计算了参数在较大范围内的热防护效果.通过仿真计算验证热防护方案的有效性和可靠性,并分析影响热防护效果的主要因素;计算结果表明多层隔热材料的有效发射率是影响隔热性能最重要的因素,比热容、表面发射率、密度对热防护性能影响很小.      

星敏感器空间辐射效应研究

星敏感器作为一类高灵敏度光电集成部件,易受空间辐射的影响造成性能退化和工作 异常。分析星敏感器的辐射效应机理并制定相应的防护对策,既是当前可靠性增长的基础, 也是今后高性能星敏感器发展的必然要求,而国内尚缺少对这一问题的详细论述。阐述了空 间辐射环境和星敏感器的组成以及工作原理,综述分析了空间辐射效应机理和对星敏感器产 生的影响,并介绍了国外在相应防护对策上的经验,更进一步对影响星敏感器较为严重的瞬 态效应做了较为深入的探讨。
     

长寿命卫星热控涂层性能退化及其对卫星热特征的影响

分析了卫星热控涂层在轨运行时所面临的复杂的空间辐照环境,在国 内外试验数据的基础上,给出了热控涂层在空间辐照环境作用下的退化模型,得到了退化前 后热控涂层光学性能变化的表达式,预测了几种常用热控涂层在空间环境下的退化结果。并 以一颗地球同步轨道模拟星为例,分析热控涂层性能退化对卫星热特征尤其是对卫星红外辐 射特性的影响。
     

不同压力环境下竖直平板表面自然对流散热实验

飞行器从地面上升到太空的过程中所经历的大幅度环境参数变化,会导致飞行器及机载设备出现"超热"、"过冷"和"热分层"等现象。为得到不同环境压力下的关键参数--自然对流换热系数,本文搭建了一个能提供不同气压和环境温度的封闭试验舱,对在不同压力环境(0.0001,0.01,0.1,0.2,0.5,1,10,50 kPa和常压)下几种固定加热量(75,150,300 W/m²)的竖直平板散热进行了实验研究,通过对辐射散热和对流散热的分析比较,获取不用工况下气体的对流换热系数。结果表明:对流换热系数在绝对气压小于1 kPa时非常小,可以视作为0;在绝对气压大于1 kPa时,对流换热系数随压力的升高呈2次方增加;通过对环境物理参数的无因次化处理,得到的准则式方程可用于1~100 kPa的环境压力。     

多喷管火箭动力系统尾焰辐射特性可视化研究

为研究高空多喷管火箭动力系统尾焰辐射特性的可视化计算,采用耦合了Realizable k-ε湍流模型的三维N-S方程描述尾焰流动过程,化学反应速率采用湍流脉动机制和Arrhenius机制控制,采用PISO算法对多喷管动力系统尾焰流动过程进行求解,得到了尾焰流场的各项参数分布.在此基础上,运用气体辐射传输方程和SLG模型对不同方向观测面上接收到的尾焰辐射照度进行计算,得到尾焰在不同方向上的辐射特性分布,进而实现尾焰辐射特性的可视化计算.计算结果表明:高空助推器尾焰的辐射特性要明显强于芯级,其中喷管出口处尾焰的辐射特性最强,最容易被发现和识别;尾焰辐射特性的可视化计算可以有效捕捉到尾焰流场的结构,从而为尾焰的红外追踪与预警研究奠定基础.     

红外增强器辐射特性的测试和实验研究

本文对某靶机拖靶的红外增强器的红外辐射特征进行了实验研究,将红外增强器作为点源目标,对几种不同结构形式,在不同工作状态下,进行了地面现场实验测试。文中简要介绍了所使用的仪器和组合的红外测试系统,着重论述了红外增强器的辐射光谱特征、辐射能随时间和空间的分布情况、在多种工作状态下的表观有效红外辐射强度等红外辐射特征的实验测试方法,并对实验结果进行了分析。 实验表明:所测数据具有较好的重复性,相关参数具有明显的紧密相关性,其结果是可信的,为研制新型红外辐射源,提供了一种可供借鉴的探测系统和探测技术。     

一种基于自适应滤波器的潜艇辐射噪声仿真方法

文章提出了一种基于自适应滤波器的潜艇辐射噪声仿真方法。在对潜艇辐射噪声连续谱、线谱和调制谱的数学模型进行研究的基础上,利用Ecs型功率谱模型,基于自适应滤波器,通过傅里叶反变换对潜艇辐射噪声连续谱进行了仿真,分别叠加了线谱信号和调制谱信号之后,得到潜艇辐射噪声的仿真结果。通过对仿真结果的分析和利用仿真结果与实装进行对接测试,表明仿真的辐射噪声逼真度较高。     

航空发动机排气喷管红外辐射特征数值研究

红外隐身技术对提高未来战机战场生存力具有重要意义,发动机排气系统是飞机后半球的主要红外辐射源。为了研究涡扇发动机排气喷管的红外辐射特性,采用与成熟商用CFD软件相结合的策略,基于离散传递方法,自主开发航空发动机排气系统红外辐射特征数值计算软件。提出一种射线行程追踪方法,用来提高软件计算效率和模拟精度;最后用该软件对某型涡扇发动机排气系统收缩喷管及两种采用不同红外抑制措施的喷管进行数值模拟研究。结果表明：相对于传统的收缩喷管,二元喷管能够在绝大部分探测方向上有效降低喷管的红外辐射,引射喷管可在大角度探测方向上起到显著的红外隐身效果。     

某小型无人机中长波辐射特性测量及辐射强度反演

随着“自杀式”无人机集群的饱和式攻击在战场上发挥巨大威力,如何有效拦截是各国近年来研究的重要方向,而红外探测是最热门也是最高效的探测拦截手段之一。为此,开展某典型无人机目标中长波红外探测试验,获取典型某无人机目标辐射特性数据,完成中长波红外辐射强度反演。同时,考虑环境变化对红外探测的影响,为使用红外探测手段完成无人机目标拦截提供实测效果演示。本文研究结果可作为论证中长波对无人机目标探测差异的依据,以支撑探测体制的选择。     

Heliotropic dust rings for Earth climate engineering

This paper examines the concept of a Sun-pointing elliptical Earth ring comprised of dust grains to offset global warming. A new family of non-Keplerian periodic orbits, under the effects of solar radiation pressure and the Earth’s J₂ oblateness perturbation, is used to increase the lifetime of the passive cloud of particles and, thus, increase the efficiency of this geoengineering strategy. An analytical model is used to predict the orbit evolution of the dust ring due to solar-radiation pressure and the J₂ effect. The attenuation of the solar radiation can then be calculated from the ring model. In comparison to circular orbits, eccentric orbits yield a more stable environment for small grain sizes and therefore achieve higher efficiencies when the orbit decay of the material is considered. Moreover, the novel orbital dynamics experienced by high area-to-mass ratio objects, influenced by solar radiation pressure and the J₂ effect, ensure the ring will maintain a permanent heliotropic shape, with dust spending the largest portion of time on the Sun facing side of the orbit. It is envisaged that small dust grains can be released from a circular generator orbit with an initial impulse to enter an eccentric orbit with Sun-facing apogee. Finally, a lowest estimate of 1 × 10¹² kg of material is computed as the total mass required to offset the effects of global warming.