文中对天基和地基两种观测平台下高超声速滑翔飞行器的点源红外可探测性进行了分析; 通过双温度模型的N-S方程和气固耦合模型获得流场参数和壁面温度, 并基于逐线法获得气体的物性参数; 基于视在光线法求解辐射传输方程来获得HTV-2飞行器的点源本征辐射特性, 并考虑大气透过率、背景以及路径辐射参数下计算不同平台的可探测性。结果表明: 目标的中长波辐射强度强烈依赖于本体辐射, 气体辐射可以忽略; 3~5 μm谱带内的本征辐射较8~12 μm高近一个量级; 在固定探测器灵敏度(10-12 W/cm2)下, 最大探测距离强烈依赖于波段和探测角度。3~5 μm谱带内地基和天基观测的理想最大探测距离分别为450 km和1 450 km, 8~12 μm谱带分别为300 km和550 km。

以类HTV-2高超声速滑翔飞行器为研究对象,对其红外辐射特征进行了仿真分析。综合考虑了目标、背景、传输过程的方向和光谱特性,系统分析了地基平台、浮空器、天基卫星对类HTV-2高超声速飞行器的红外探测能力,得到了不同探测波段、不同探测平台的最大探测距离。研究结果表明,目标的红外辐射强度受观测方向的影响较大,最大探测距离随探测器灵敏度的增加而增大,中波波段(3.7~4.8 μm、3.0~5.0 μm)的探测距离比长波波段(7.7~9.5 μm、8.0~12.0 μm)的大。

针对硅基半导体电光热多场耦合特性及电调控问题, 引入泊松方程和载流子连续性方程来计算载流子输运过程的浓度分布, 利用德鲁德-洛伦兹公式和K-K关系式考虑载流子浓度变化对于光折射率和吸收系数的影响, 并根据电磁耗散求解热沉积项。通过对半导体基本方程、电磁波动方程和能量方程的耦合方程组进行有限元求解, 模拟并分析了电光热三者耦合作用下硅基半导体介电属性及光传输行为随外加电压、载流子初始浓度、换热系数等影响因素的变化规律。研究指出了半导体P区表面反射光电场模随外加电压的降低而升高, 随换热系数的增大而降低的规律。利用该机制给出了对反射光强空间分布进行电热调控的方案。

分析了Al2O3粒子在喷焰内流动冷却过程中不同相态对其光学性质的影响,重点研究凝固过程中三种相态(液态、γ相、α)Al2O3粒子的吸收指数随相态的变化关系,考虑了紫外到近红外光谱范围内,Al2O3粒子的不同辐射机制.基于Drude模型所得到的氧化铝粒子不同相态吸收指数的计算模型建立了描述Al2O3粒子相变过程紫外与可见光辐射特性数学计算模型.通过与实验数据的对比分析表明,本模型是可行的.在此基础上,分析了不同相态Al2O3粒子辐射特性随温度和波长的变化关系.

用带有非平衡化学反应源项的粘性激波层方程模拟了高超声速小钝头体零攻角再入段绕流流场,并对壁温边界条件进行了改进.建立了复杂几何形状内求解辐射传递方程的贴体坐标系下的离散坐标法,与谱带模型相结合求解了小钝头体头身部七组元空气激波层辐射强度场.考查了紫外光谱区(0.2～0.4μm)、可见光谱区(0.4～0.8μm)及红外光谱区(0.8～2.0μm)吸收系数不确定性对辐射场计算结果的影响.