无人机红外辐射的数值计算  被引量:3

Numerical Calculation of IR Radiation for Unmanned Aerial Vehicle

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作  者:贾庆莲[1] 

机构地区:[1]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033

出  处:《激光与光电子学进展》2014年第7期62-67,共6页Laser & Optoelectronics Progress

摘  要:针对非加力状态下的无人机(UAV),建立了其蒙皮、尾喷口及尾焰辐射的理论计算模型,利用有限元分析方法求解了不同方位角、不同观测仰角的红外辐射计算公式。利用Fluent 流场计算软件分析了尾焰的温度场、压力场及其中CO2 及H2O 组分的浓度场,并在尾焰红外辐射计算中利用分析数据的方法,这种计算较精确。采用工程中实际使用的中波红外和长波红外探测器的探测波段,利用LOWTRAN 分析了其在不同观测仰角下的波段透射率。对于某一特定型号的无人机,实验结果证明,相对于8~10 μm 长波蒙皮辐射而言,中波3.7~4.8 μm 的蒙皮辐射可以忽略不计。中波的尾喷口及尾焰辐射随观测角度的变化规律与长波类似,在相同观测角度下,中波的尾喷口及尾焰辐射都分别大于长波,其中尾喷口辐射在方位角大于90°的前提下,要大于相同角度下的尾焰辐射。在大气衰减影响下,蒙皮辐射和尾焰红外辐射的最大值均出现在观测仰角45°、方位角90°附近。A theoretical calculation model of scarfskin, the nozzle of the turbojet engine and exhaust plume for nonafterburning unmanned aerial vehicle (UAV) is built. The infrared radiation calculation formulas are educed under different observation orientation and elevation by the finite element analytical method. Both the distribution of temperature and pressure and the CO2, H2O concentration field are numerical simulated by the software Fluent, which assure that the numerical value is precise. The atmospheric transmissivity under different observation elevation angles is analyzed by LOWTRAN. The experimental results for a given UAV indicate that for the scarfskin radiation, 3.7~4.8 μm spectrum band can be ignored, so the 8~10 μm spectrum band is the main spectrum band. The distributing rule of radiation for the nozzle of the turbojet engine and exhaust plume for the 3.7~4.8 μm spectrum band is the same as that of 8~10 μm spectrum band. At the same time, the numerical value of the 3.7~4.8 μm spectrum band is larger than that of 8~10 μm spectrum band. The max radiations of scarfskin and exhaust plume are showed at the orientation angle of 90°and elevation angle of 45°.

关 键 词:测量 无人机 红外辐射 流场分析 观测仰角 方位角 

分 类 号:TN21[电子电信—物理电子学]

 

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