在高分辨率天文观测和空间测绘过程中,高速流场效应会造成目标光学波前畸变,影响探测器分辨率。从高 速流场造成光学效应对空间观测的影响入手,研究分析了自适应光学技术及其关键器件-光学 变形镜的技术特点,提出了一种基于光波波面调制技术和光程差(OPD)数据的高速流场光学传输 效应模拟方法,并完成了初步验证实验。其中,通过光线追迹法和物理光学方法计算高速流场光 学传输效应而获得的体现目标光束波面畸变程度的光程差(OPD)数据,该数据用于光学变形镜的 控制驱动。这种模拟方法可用于空间对地观测过程中流场环境造成的透射光斑抖动、偏移等 光学波面畸变效应仿真,实现在实验室环境下对光学传感器性能和空间光学探测系统高速流 场效应半实物仿真和高速流场扰动校正能力的测试评估。

针对国外新一代高速导弹的特点,结合红外成像探测系统要求及其工作环境,开展凝视红外成像探测系统在高速导弹上应用的性能测试和评估方法研究,提出了高速导弹气动光学效应环境的分析与测试方法和气动光学效应下的末制导探测系统性能测试评估方法,并通过风洞试验、数学仿真和实验室性能测试试验进行红外成像末制导系统各项性能的测试,从而全面评估红外成像末制导系统在高速导弹中的应用性能,为开展凝视红外成像末制导系统的设计和优化提供了重要依据和指导.

基于凝视红外成像制导工作的原理,论述了凝视红外成像末制导系统虚拟样机及其工作环境建模方法,介绍了红外成像制导仿真系统数学软硬件环境和仿真方法,给出了初步的数学仿真结果,对开展凝视红外成像末制导系统技术研究具有指导意义.

根据国外新一代防空导弹的发展趋势,进行了高速导弹末制导系统气动热、气动热辐射和高速流场对目标传输效应等工作环境的初步计算,为高速导弹应用红外末制导系统提供了设计依据.结合高速导弹末制导系统要求和所处的工作环境,分析了红外成像末制导在高速导弹上应用的系统技术问题.最后,提出了应用数学仿真、半实物仿真和外场试验等进行红外成像末制导系统性能评估的方法.

高速流场光学传输效应是影响红外成像末制导技术在高速导弹上应用的关键.研究了气动光学传输效应中层流流场光学传输分量的计算方法,应用光线追迹法和物理光学方法研究层流流场引起的像偏移和低程度的像模糊,结合典型状态下的流场数据,进行了高速层流流场光学传输效应的数学仿真,得到了仿真计算结果.采用实际计算出的流场数据,得出的计算结果与工程计算的结果相比较,证明所建立的气动光学高速流场光学传输效应理论模型基本正确,可以用来进行仿真计算.

采用红外成像寻的精确制导体制的高速飞行器在大气中以高超音速飞行时,头罩周围的高温激波流场将产生气动光学效应,这种效应严重影响了导引头对目标的探测、识别与跟踪,必须对此采取措施进行校正.文中介绍了气动光学效应的光电校正方法,包括基于波前检测与基于像清晰化校正以及高频微型光电子校正等自适应光学校正、图像帧频与帧积分时间自适应变化校正和光学与图像处理综合校正等方法,并对各种方法进行了比较分析.

文中介绍了传输2～12μmAs-Se-Te玻璃红外光纤所用原料提纯和玻璃熔制工艺改进的方法.分析了损耗、填充系数K和面反射对透过率的影响.将制备出的红外玻璃光纤,用WQF-400傅里叶变换红外光纤光谱仪测试其损耗,光纤损耗值明显降低.把单丝直径φ≤80μm的As-Se-Te玻璃光纤制成100像元×100像元、长度为2m的传像束.前、后两端分别配置可调焦的红外透镜,入端对准5m处400℃黑体炉φ=3mm的小孔,出端与热像仪连接,经过光学扫描和信号处理后,在计算机屏幕上显示出圆形的黑体?认?结果表明,在特殊环境中用As-Se-Te玻璃红外传像束,传输热像是最佳设计方案之一.