高压涡轮机匣加强肋表面换热特性试验

针对高压涡轮叶尖间隙主动控制机匣的多层结构,重点分析了机匣内部加强肋和安装螺栓共同组成的基本换热单元,利用热膜法研究了加强肋表面的局部和平均传热系数,得到了不同进气状态、加强肋高度对传热系数的影响规律。研究发现:冲击靶面传热系数随着冲击雷诺数的增长而增大,但传热系数的增长速率随着冲击雷诺数的增大而缓慢降低。3排冲击射流工况中,靠近出流位置的加强肋表面平均传热系数最高。试验结果表明,加强肋表面的传热系数受到加强肋高度和冲击雷诺数耦合作用。在高雷诺数时,增加加强肋高度带来的换热强化效果更加明显。      

高超声速再入飞船气体热辐射计算边界虚网格方法

针对再入飞行器激波层辐射加热,应用有限体积法计算辐射传输方程,引入了一种边界处理方式——虚网格方法,根据化学非平衡流场数据,计算出飞行器表面辐射加热热流。通过分析发现:采用虚网格方法处理辐射传输边界,能够确保真正的边界条件得到应用,满足真实的物理意义,且辐射传输计算的空间网格、立体角网格、初始温度值的收敛性很好,计算结果精度误差小于2.5%。利用虚网格方法计算飞船再入返回时的辐射加热,结果表明计算所得壁面辐射热流与其他研究者辐射热流计算结果符合良好。      

轴对称分开排气喷管改混合排气喷管设计方法

为将涡扇发动机轴对称分开排气喷管改型设计为混合排气喷管以获取混合推力增益且改变其红外辐射(IR)特征，提出了一套基于CFD数值计算评估的轴对称分开排气喷管改型设计方法。研究结果包括:①提出了内、外涵气流不同程度掺混时推力的估算方法，估算值与真实值的误差在所研究参数范围内不超过0.005；②分析了内、外涵气流掺混对改型设计的影响，喷管外涵气流与内涵气流的总压比在0.8~1.5之间且掺混度大于0.1时混合排气最有可能产生推力增益，且掺混越好，增益越高；③轴对称分开排气喷管改型设计为带环形混合器的混合排气喷管后，推力系数增加0.0087~0.0126，而采用波瓣混合器时喷管的推力系数则增加0.0289；④相比于分开排气，混合排气喷管在0°~15°方向上的红外辐射强度有所增加，但在其他所有方位角上均大幅下降，最大降幅为77.5%。      

基于YOLOV3的改进目标检测识别算法

经过近几十年不断的研究和发展，红外目标检测识别在侦察、导弹制导等领域取得了卓越的成就和广泛的应用，亦成为当今的热门话题。为进一步提高模型的检测识别性能，提出一种基于YOLOV3改进的目标检测识别算法。首先，通过分析红外目标的检测特性，改进了原始算法的特征提取网络，融合KL-LOSS，在原网络预测目标位置的基础上，进一步预测了位置的准确度标准差，并结合Soft-NMS算法用于改善网络的检测准确度;其次，针对红外目标相对三通道彩色图像的特征量少的问题，在检测层前融合了SKNET模块，使网络更加关注目标的有用特征;最后，给出改进网络训练的新的损失函数及前向传播算法流程。实验结果表明:改进的KS-YOLO网络在目标域(实拍空中红外目标数据集)上的平均AP性能值要优于原来的YOLOV3网络2.4个百分点，预测时间比YOLOV3实用性更好、更快。     

球面收敛二元矢量喷管气动及红外特性研究:模拟高空状态

针对高空状态下球面收敛二元矢量喷管排气系统,通过数值模拟研究了喷管俯仰偏转角对排气系统气动和红外辐射特性的影响,并与地面状态进行了对比分析.在该研究参数范围内,研究结果表明:在俯仰偏转角为20°范围内,俯仰偏转对排气系统推力系数和总压恢复系数的影响微弱,气动推力矢量角与俯仰偏转角几乎相等,高空状态下,喷管的推力系数和总压恢复系数下降0.5%与1.1%；热喷流峰值红外辐射强度仅为地面状态的12%~24%,排气系统的总体红外辐射强度峰值与地面状态下的比值峰值在0.35~0.45之间；随着下俯仰偏转角的增加,排气系统红外辐射峰值呈现下降的趋势.      

二元俯仰矢量喷管排气系统红外特征模拟实验

实验研究了二元俯仰矢量喷管排气系统在几何偏转角0°，10°，20°三种状态下的壁面温度分布与红外辐射特征，并与基准轴对称喷管排气系统进行了对比分析。结果表明:二元俯仰矢量喷管排气系统的红外辐射特征相对基准轴对称喷管排气系统有明显下降，正尾向降幅约10%；随着几何偏转角的增加，隔热屏与收敛段的温度逐渐上升,偏转段压力侧壁面温度略有上升，吸力侧壁面温度略有下降，最大变化幅值30K；排气系统红外辐射强度随偏转角增大而增大，尾向15°~45°和-15°~-60°范围内增幅明显，最大增幅可达70%。      

Aspects related to variability of radiative cooling by NO in lower thermosphere,TEC and O/N2 correlation,and diffusion of NO into mesosphere during the Halloween storms

Nitric Oxide is a very important trace species which plays a significant role acting as a natural thermostat in Earth’s thermosphere during strong geomagnetic activity. In this paper, we present various aspects related to the variation in the NO Infrared radiative flux (IRF) exiting the thermosphere by utilizing the TIMED/SABER (Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics/ Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry) observational data during the Halloween storm which occurred in late October 2003. The Halloween storm comprised of three intense-geomagnetic storms. The variability of NO infrared flux during these storm events and its connection to the strength of the geomagnetic storms were found to be different in contrast to similar super storms. The connection between the quantum of energy outflux from the upper atmosphere into space in terms of NO IRF and the duration of storms is established. The NO radiative cooling, and the closely correlated depletion in O/N₂ ratio are controlled by the Joule heating intensity (proxied by AE-index). The collisional excitation rate of NO, calculated using the modelled datasets of WACCM-X (Whole Atmosphere Community Climate Model with thermosphere and ionosphere extension), correlates well with the observed pattern of radiative emission by NO. Observational datasets from TIMED/GUVI (Global Ultra-Violet Imager) and MIT Haystack observatory madrigal GNSS (Global navigation satellite system) total electron content (TEC) database shows that the TEC and O/N₂ enhancement in low-mid northern hemispheric latitudes are mainly controlled by the z-component of Interplanetary magnetic field (IMF-B_z). The penetration of eastward electric field during the storm events is found to be responsible for the overall enhancement of TEC. The contribution of enhanced day-side TEC in observed variation of O/N₂ ratio by GUVI is also reported. It is also seen that during substorms related events the night-time polar region experiences more cooling due to NO than the daytime polar region. The connections between the mid- and low-latitude enhancement in NO IRF with the propagation of LSTIDs (Large-scale traveling ionospheric disturbances) in combination with the O/N₂ variability, and the altitudinal variation in NO flux with the progression of the storm is also investigated. This study presents the evidence on the role of diffusion processes in the large scale enhancement of NO in the mesospheric altitudes.     

高速飞行弹箭目标表面动态热辐射

针对红外系统实时跟踪捕获高速飞行弹箭目标的关键问题,提出了一种用于求解其全弹道动态红外辐射（IR）特性的方法.以典型155mm口径无控弹箭为研究对象,基于Simulink建立了模块化的6自由度(DOF)刚体弹道仿真模型,数值计算并分析了弹道诸元的变化规律.应用热网络法建立了弹体表面耦合换热动态热辐射场的物理模型,推导了弹箭高速旋转飞行的气动加热计算模型,并利用蒙特卡洛(M-C)法考虑了环境热辐射的影响.运用Runge-Kutta法耦合求解节点热平衡方程组,得到了动态气动表面传热系数、温度场以及红外辐射场的分布规律,对比分析了目标在整个飞行过程、不同部位、不同波段内的红外辐射特征.结果表明:目标发射后,其表面温度迅速升高,越靠近弹头部,温度升高速率越快,峰值温度越高；在飞行前20s内,其红外辐射特征明显；随着飞行速度衰减,热量散失较快,辐射强度较弱,且主要集中于8～14μm波段.      

米级高性能氧氟红外玻璃

氧氟玻璃具有良好的透红外性能，且可实现低成本、短周期和大尺寸制备，是高端红外窗口的优质候选材料。随着红外技术的不断革新和光学系统技术的不断进步，对超大尺寸、高性能的红外窗口玻璃提出了更高的要求。基于此，中国科学院上海光学精密机械研究所研究团队经过十余年技术积累，通过精密温场控制技术和脱羟除铂技术，首次突破了国内米级高性能镓酸盐氧氟红外玻璃及大尺寸半球整流罩的制备，此材料可作为红外窗口应用于新一代红外探测等多个领域。     

复材加热组件一体成型制备及其热/力学性能研究

针对玻纤/环氧复合材料，采用平板硫化机热压成型制备工艺，将预封装的石墨烯加热元件内嵌于复材夹层中，从而制备得到复材加热组件。实验证明，该制备方法对石墨烯复合材料的阻值及发热影响较小，保证了石墨烯加热元件的防/除冰效率。基于复材加热组件，进行了热/力学性能实验和低温除冰实验。实验结果表明，复材加热组件的温升速率随热流密度的增加而增大，并且铺层位置对复材加热组件的温升具有较大影响。在冷环境除冰实验中，环境温度为-20℃，热流密度为0.3 W/cm²时，相较于传统电加热组件，复材加热组件的除冰时间大幅减小，能耗减少约30%，为进一步制备复材加热机翼奠定了基础。