研究了相同马赫数、相近雷诺数、不同口径(400 mm和2 000 mm)共形转塔的气动光学效应,系统地给出了发射方向不同时气动光学效应导致的光束倾斜角和光束质量因子的时间变化特性、统计特性以及时间相关特性。发现多数场景下气动光学效应中平均流场效应占主要部分,平均流场效应的特征频率由绕流流场的特征频率决定。尺寸效应的研究表明, 缩比实验可以有效模拟实际飞行状态下气动光学效应的统计特性,但无法准确模拟其时间相关特性。开展了前向发射时发射方向的优化选择,指出发射方向在中轴线上天顶角约为40°时,气动光学效应导致的波前畸变统计值和涨落值最小,并且发射光束半径增加会导致平均流场效应快速增加,但湍流效应基本不变。

通过对相同马赫数、相近雷诺数、不同转塔口径(400 mm和2000 mm)的绕流流场模拟和气动光学效应进行分析,给出了不同发射方向时气动光学效应导致的光束倾斜角和光束质量因子的时间变化特性、统计特性以及时间相关特性。结果指出:多数场景下气动光学效应中平均流场效应占主要部分,平均流场效应的特征频率由绕流流场的特征频率决定。尺寸效应的研究表明:缩比实验可以有效模拟实际飞行状态下气动光学效应的统计特性,但无法准确模拟其时间相关特性。开展了前向发射时发射方向的优化选择,指出发射方向在中轴线上天顶角约为40°时,气动光学效应导致的波前畸变统计值和涨落值最小。分析了前向发射时发射口径的影响,指出发射光束半径增加会导致平均流场效应快速增加,但湍流效应基本不变。

根据气动光学效应定义了绕流流场厚度，分析了气动光学平均流场效应的时间特性与绕流流场厚度的关系，给出特征时间的粗估公式。使用大型流体计算软件SAED模拟计算了机载光学平台绕流流场随时间的变化，计算了绕流流场厚度，研究了气动光学平均场效应随时间的变化规律。计算结果验证了粗估公式的可靠性，表明与湍流效应的特征时间相似，气动光学平均流场效应的特征时间，正比于绕流流场厚度与飞机速度的比值。在给定的计算模型中，特征时间约为5 ms量级，特征频率低于300 Hz；平均流场气动光学效应引起的光程差均方根随时间围绕平均值变化，方差与平均值之比约为8%。

使用选区电子衍射软件模拟机载光学平台绕流流场，根据绕流流场定量研究了气动光学平均流场效应的性质及其随激光传输角度的变化。发现平均流场气动光学效应引起的波前畸变主要是低阶像差，整体倾斜占比约92%，整体倾斜、离焦和像散三项总和占比平均值99%以上；随传输方向变化，波前像差均方根值以及波前性质有显著不同：对于不同的传输方向，光程差(OPD)均方根值(RMS)的变化范围从0.13~1.20 μm，光轴偏向角的变化范围从1~12 μrad。去倾斜后的波前像差引起的光束质量因子β值，对所有方向的统计平均值为1.8；校正了离焦和像散后，光束质量因子β值的平均值为1.16。光束质量因子β值随口径增加而增加，无自适应光学校正时变化规律接近线性。