巡航导弹红外辐射及大气衰减计算模型

对巡航导弹3个主要辐射源:蒙皮、尾喷管及羽流进行了深入分析,建立了巡航导弹红外辐射计算模型.此外,在红外辐射的大气传输理论基础上,综合考虑高度、倾斜及气象条件等各种因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响,建立了大气透过率的理论模型与计算方法.最后,以某型号巡航导弹为例,利用此模型计算了3~5μm和8~12μm两个波段的红外辐射强度、大气光谱透过率和平均透过率,以及经过大气衰减后的红外辐射强度,并对计算结果进行了分析.结果表明,这是一种计算巡航导弹红外辐射的简单方法.      

红外热像仪在喷焰羽流微波衰减测试中的应用

基于发动机喷焰羽流对微波信号衰减的机理和等离子体的电子碰撞速度和电子数与温度的关系,根据喷焰羽流的红外图像,可以将喷焰羽流分成几层。通过透镜天线和对衰减多通道同时测试的方案,可以得到喷焰羽流衰减分布,并计算微波信号不同角度穿越喷焰时的衰减。     

电离层Es电波传播模型研究

考虑大气折射的影响,对不同高度Es层条件下大圆路径传播距离与仰角的关系进行计算.基于电离层Es电子密度时空分布特点,建立高阶Es反射模型;运用高阶修正贝塞尔函数表示电离层Es电子密度扰动的自相关函数,综合考虑电离层Es各向异性结构的尺度关系,建立高阶Es散射模型.仿真计算Es层VHF斜入射传播衰减与频率、距离的关系.对于反射模型,Es层厚度越厚,电波衰减越大.对于散射模型,Es层不规则体水平尺度相同,垂直水平漂移的尺度越大,衰减越大;而垂直水平漂移的尺度相同,水平尺度越大,衰减越小.无论反射模型还是散射模型,f₀E_s越高,衰减越小;电波工作频率越高,衰减越大.对比建立的模型与VHF链路的测量结果,明确不同强度的电离层Es反射/散射机制,证明了建立模型的正确性.      

大气对可见光和近红外遥感数据的影响

本文讨论了总辐照度、大气透过率和程辐射亮度对遥感数据的影响。导出了不同高度的程辐射亮度表达式。给出了三个不同地区上述三参数在可见和近红外光谱区不同波段的观测结果。用相应的大气模式计算了不同高度的大气透过率及程辐射亮度。预计了0.4—0.5,0.5—0.6,0.6—0.7,0.7—1.1微米波段在不同大气条件和不同高度遥感器接收到的总辐射亮度、目标物本征辐射亮度和程辐射亮度。给出了总辐射亮度随程辐射亮度和目标物反射率的变化关系。分析了这些数据与大气条件的关系。     

飞机红外辐射及大气透过率计算方法

研究了飞机目标的红外辐射特性,以及红外辐射在大气中的辐射衰减特性.根据现有的理论基础以及飞机自身结构特性,将飞机的红外辐射源分为蒙皮、尾喷口和羽流3部分,并提出了3个辐射源在不同波段、不同角度下的红外辐射特性计算方法.根据红外辐射的大气传输特性,采用了不同波长、不同弹目距离下的大气透过率简易计算方法,并将其与Lowtran7进行比较.计算了飞机在不同波段下,经大气衰减后,最终到达红外探测器的辐射强度.     

由电离层电位所建立的大气电状态

本文在已知电离层电位分布下, 解析地计算了大气电位, 电场和电流强度的全球分布.结果表明, 在大气导电率随高度呈指数增加的情况下, 100km高度上的电离层电位, 几乎无衰减地扫到25km以下.大气电场较强的区域主要在20km以下的低层大气区, 其垂直分量比水平分量大4个数量级.而中高层大气电场较弱, 且两分量量级相当.本文还提出了一种考虑地面形状对大气电场影响的解析方法.      

应用于天文导航的白昼恒星探测技术

对白昼恒星探测技术的方案进行研究,通过分析大气透过率以及散射光和恒星的光谱分布,选定900～1 700 nm探测波段.根据星表及探测器噪声的实测结果,计算得出基于光轴固定的单一视场与探测灵敏度、捕获概率的关系,并提出适应白昼观星的探测器选型、积分时间、星表设计以及多帧算法策略.观星试验结果与理论计算一致.     

超新星爆发发射的γ射线的能量

本文用两箱模型导出了大气中的14C浓度与14C的产率、碳元素在大气和海洋中的贮存量及居留时间等量之间的关系,并进而给出根据树年轮14C数据计算超新星爆发后大气中增加的14C核子数ΔX₁（0）和估算超新星爆发发出的γ射线能量E_γ的公式。      

干扰因素对补燃式液体火箭发动机性能的影响

给出了描述补燃循环液体火箭发动机静态特性的非线性数学模型,用拟牛顿法求解各性能参数,分析了干扰因素对液体火箭发动机参数的影响,所得结论可用于发动机试验结果分析、发动机可靠性分析、发动机故障分析,也可用于揭示发动机参数随各种干扰因素的变化规律.      

火星大气模型参数对MSL气动特性的影响

火星大气与地球大气截然不同,飞行器在进入火星时气动特性不同于地球再入. 大气模型的差异主要表现为气体组份、密度和温度等物理参数. 针对火星进入器MSL在进入-下降-着陆过程中的高超声速进入段,利用三维并行程序求解耦合真实气体模型的流体动力学Navier-Stokes方程,分析MSL进入火星大气时大气模型参数对进入器气动特性的影响. 结果表明,通过与海盗号飞行数据的对比,验证了所采用的火星气体模型和计算方法,且其与NASA的 LAURA代码气动特性计算结果也较为一致;大气模型气体性质,即CO₂环境对进入器阻力系数和俯仰力矩系数影响较大,利用空气得到的计算和实验数据必须考虑CO₂效应;密度增大促进了化学非平衡效应,但对进入器气动特性基本没有影响;温度升高大大增强了化学非平衡效应,而对进入器气动特性影响较小.      

微射流强化混合对喷流红外辐射特性的影响

计算了微射流强化混合喷流在3~5μm波段的红外辐射特性,并与无微射流强化混合的喷流红外辐射特性进行了比较,分析了微射流强化混合对喷流红外辐射特性的影响.喷流的流场及温度场结果采用有限体积法求解N-S方程得到,采用Tam-Thies湍流模型模拟喷流.红外辐射特性的计算采用有限体积法求解吸收-发射性介质条件下的三维辐射传输方程得到.计算结果表明,在中等亚音速条件下,微射流可以达到较好的强化混合效果,射流流量占主流流量1%时,喷流的红外辐射强度比基准喷流的红外辐射强度降低15%左右,射流流量达到主流流量的3%时,喷流的红外辐射强度可以降低27%左右.     

霍尔推力器在轨羽流图像诊断方法

为便于霍尔推力器羽流在轨诊断测量,文章提出了一种基于光谱诊断衍生出来的图像诊断方法。首先对推力器羽流进行光学图像采集,然后提取出能够反映羽流不同谱段光强信息的红绿蓝三通道数据;同时结合相机成像原理分析,得到不同通道的像素点灰度值与羽流光谱强度的对应关系;并且基于光谱碰撞辐射模型,建立了羽流图像计算模型。研究结果表明,利用图像诊断方法计算得到的羽流区电子温度和离子密度分布规律均与探针试验结果相吻合,计算的相对不确定度分别约为20%和15%,说明了该诊断方法精度适中,具有较高的可靠性,适用于在轨诊断霍尔推力器羽流等离子体参数。     

红外分光光度法测定压缩气体中油含量的测量不确定度评定

以四氯化碳为吸收液采集压缩气体中的油类物质,用红外光度法测定油含量,依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》,评定了红外光度法测定压缩气体中油含量结果的不确定度。分析了影响不确定度的因素,对各不确定度分量进行了分析和计算,当压缩气体中油测量结果为5.52mg/m³时,扩展不确定度为0.68mg/m³。     

溅射靶对离子推力器的热辐射影响研究

为了研究真空环境设备内溅射靶温度升高后对30 cm离子推力器的热辐射影响,采用有限元分析的方法,首先对真空舱内的离子推力器羽流分布进行了模拟,在获得羽流对溅射靶造成的温度变化后,进一步分析了溅射靶温度升高对离子推力器温度以及栅极热形变位移所造成的影响.仿真结果显示,推力器羽流可采用定向分子流模型进行描述,羽流在真空舱内...     

Comparison of OClO nadir measurements from SCIAMACHY and GOME

The scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography was launched successfully onboard ENVISAT on March 1, 2002. It observes the solar radiation transmitted and backscattered from the atmosphere and reflected from the ground in nadir, limb and occultation viewing modes. Chlorine dioxide (OClO), an important indicator for stratospheric chlorine activation, can be measured in the UV spectral range by differential optical absorption spectroscopy (DOAS).

First results of the DOAS retrieval of OClO slant column densities from the SCIAMACHY nadir measurements are presented and compared to measurements of the global ozone monitoring experiment (GOME), which has successfully measured OClO since 1995. While SCIAMACHY operates in the same orbit, it measures ≈30 min earlier than GOME and has an increased spatial resolution (30 × 60 km² compared to 40 × 320 km² for GOME).     

Neutron spectra at flight altitudes and their radiological estimation

Since the publication of the ICRP-report 60, air crews and other frequently flying persons are considered as occupationally exposed people. At civil flight levels neutrons contribute the major part to the radiologically relevant dose to men. The quantification of the neutron dose, and herewith the radiation risk due to neutrons, suffers from spectral data available especially in the energy range above 20 MeV. Experimental data were recently obtained at a low flight level on top of the mountain Zugspitze at 3000 m using a modified Bonner sphere spectrometer. The resulting spectra are compared with Monte-Carlo transport calculations from top of the atmosphere down to 700 g/cm². These data and others from the literature are used to calculate operational and risk related quantities, i.e. ambient dose equivalent and effective dose.     

Radiative forces and LAGEOS' orbit

The orbit analysis of LAGEOS satellite has resulted into the discovery and/or reassessment of several very small sources of perturbation on satellite orbits. The analysis of orbital arcs of duration ranging from one month to several years has revealed that perturbative effects are present, having unpredicted long-term or secular components down to the 10⁻¹² m/s² acceleration level. It was soon realized that those perturbations have a non-gravitational origin.

In recent years, we have devoted some effort to the physical modelling of radiative perturbations, caused by momentum exchanges with an appropriate radiative field, and have considered their potential role in the analysis of LAGEOS orbit residuals. These perturbations include: (i) direct solar radiation pressure; (ii) radiation pressure from the Earth's emitted/reflected/diffused radiation flux; (iii) the so-called thermal thrust force.

The main results of this work are reviewed, discussing its relationships with models developed by other research groups. In particular, we present a list of the physical processes which still appear to need more detailed and realistic modelling to reach a better understanding of LAGEOS dynamics at the 10⁻¹² m/s² level.     

空心阴极羽流形态与热特性的变化机理

空心阴极的放电模式主要有点状和羽状两种，为研究两种模式的转变机理，采用PIC/PCD（单元粒子/等离子体化学动力学）混合算法对阴极内部等离子体流场进行计算，以辐射传递系数处理阴极内部的热辐射计算，并且在通过流场与热场的多次迭代计算后达到收敛。为验证数值模型的计算精度，考察阴极表面5个测点的计算结果与试验数据对比，计算误差在5%以下，并且以羽流光色计算图与试验照片作对比，定性验证模型对放电模式的模拟精度。在此基础上，对不同气体流量下、不同阴极顶孔径的阴极内部各类等离子体参数分布进行计算，通过分析阳极电压、羽流形态变化的内在原因，获得点-羽放电模式的转变机理，可为阴极优化提供理论支撑。     

Some aspects of temperature sounding of the atmosphere

Based on measurements with the interferometer spectrometer SI-1 on board of Meteor satellites the following problems are investigated: the systematic effect of the spectral response function in deriving effective radiation temperatures; the selection of ‘optimal’ spectral channels within the 15 μm region, and effects of additional molecular absorbers on the determination of the temperature profile. It can be shown that using broad-band window channels (half width ?20cm^?1) the derived surface temperature is significantly different from the surface temperature derived from narrow spectral band channels (e.g. for the HIRS window channel 8 this difference is about 1° C). Simulations of some combinations of spectral channels including one proposed as an optimal approach show no significant difference in the derived temperature profile. Neglecting the ozone absorption of the 14.1 μm band leads to a change in radiance of about 1.5 mW/m²sr cm^?1 and to a systematic error of the derived temperature of about ?2° C in the troposphere.     

脉冲射流强化混合对喷流红外辐射特性的影响

计算了脉冲射流强化混合喷流在3~5 μm波段的红外辐射特性,并与无脉冲激励喷流的红外辐射特性进行了比较,分析了脉冲射流强化混合对喷流红外隐身的效果.流场及温度场采用有限体积法和重整化群(RNG,Renormalization Group)k-ε湍流模型求解N-S方程得到.喷流的红外辐射强度采用有限体积法结合窄带模型求解吸收发射性介质辐射传输方程得到.计算结果显示,在亚音速条件下,少量的射流流量(占3%的主流流量)就可以使核心区长度缩减一半以上,在天顶角90°方向探测喷流的红外辐射强度,各个方位角上都有较大衰减,与激励源垂直的平面上的衰减效果相比,与之平行的平面上的更为强烈.