当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

低温条件下飞机蒙皮红外辐射特性建模与仿真实验研究

发布时间:2020-08-02 04:42
【摘要】:近年来,随着红外制导武器精度的提升,战机的隐形化性能变得愈发重要。为使飞机不被红外仪器探测到,从而避开红外制导武器的攻击,亟需研究出能准确快速地反映飞机蒙皮表面红外辐射的特征参数的测量方法,针对飞机蒙皮的红外辐射特性进行计算和分析,进而评估和改善飞机的红外隐身性能。当前,通过外场测试获得飞机红外辐射特性数据时间较长、成本较高、难度较大,因此通过数值模拟的方法获得飞机的红外辐射特性数据具有重要的应用价值。首先,本文对飞机蒙皮的红外辐射特性进行了仿真研究。通过CATIA软件建立了典型飞机的几何模型,采用GID软件进行网格划分处理,然后对红外辐射特性进行理论建模。利用反向蒙特卡罗法获得太阳辐射热流,建立三维温度场模型和红外出射度场模型,并利用有限元法将飞机的整体模型离散为若干个小单元,将复杂的反射问题转化为离散的有限单元问题进行求解。依据推导出的理论模型,用Fortran语言编写飞机红外辐射特性计算的程序。其次,本文对低温环境下飞机表面蒙皮涂层材料的发射率测量方法进行了研究,基于能量法搭建了以傅里叶红外光谱仪为核心的发射率测量系统。为避免受到周围环境辐射的影响,搭建了真空环境,并对光谱仪的背景函数进行了修正,提高了测量结果的可靠性。该系统使发射率测量环境和飞机实际飞行环境保持一致,从而提高了飞机蒙皮红外辐射特性仿真的实际应用价值。最后,本文利用搭建的发射率测量系统对典型样件进行了实验研究,得到了不同温度下3~5μm和8~14μm波段飞机蒙皮材料的发射率数据,并对不确定度进行了分析。同时,还采用控制变量的方法对飞机的三维温度场和3~5μm、8~14μm波段的红外出射度场进行了仿真研究。仿真结果表明:(1)太阳辐射对飞机蒙皮向阳面加热效果明显,使蒙皮温度升高近30℃;飞机处于运动状态时由于空气动力作用,飞机头部、两翼尾翼稍处温度较高;由于环境温度下降,飞机表面温度场下降;(2)3~5μm波段的红外辐射出射度场和三维温度场的变化规律大致相同,蒙皮的红外辐射能量主要集中在8~14μm的远红外波段;(3)飞机的飞行高度越高,蒙皮材料的发射率越高,红外辐射性能越强。飞行速度的提高,导致飞机表面温度场下降,红外出射度场上升。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:V218;V271.4;TN21
【图文】:

量热法,测量装置,稳态


Worthing 首次提出稳态量热法,也叫灯丝加热法[7],测量装置如图1-3 所示。该方法的测量装置较为简单,只需正负电极、热电偶测温装置和水循环,其温度测试范围很宽,可达-50~1000°C,覆盖了高中低温测量,且对发射率的测量精度较高,但是该方法仅适用于对导体材料的全波长半球发射率进行测量,且试样制备工艺比较复杂,实验所需时间较长[43]。图 1-3 稳态量热法测量装置[43]瞬态量热法的测量原理是采用电流或激光等瞬态加热技术对试样进行快速加热,通过对试样的温度、加热功率等参数进行测量,从而计算出被加热试样的发射率值。1960 年,Richmond、 Howl 等人采用该方法测量了铜、铝、银等金属材料的发射率[44-45]。之后,美国国家标准技术研究所的 Cezairliyan 等人先后搭建了基于积分球反射法和基于偏振光反射计的瞬态量热装置,从而使瞬态量热法趋近于完善[46-47]。2000 年,国内也展开了对瞬态量热法的研究,以哈尔滨工业大学戴景民教授最具代表性,他建立了基于积分球反射法的通过脉冲进行加热的瞬态量热装置,该装置可用于对材料的多项参数进行测量,而且测温上限高[7]。(2)反射法反射法是一种将辐射能投射到不透明样件上

发射率,测量仪,激光


哈尔滨工业大学工程硕士学位论文腔之间的温度差,但是该方法不适合在高温状态下对物体的发1982 年,许勤堂等人参照 Dunkle 的方法研制了发射率测量装同温度下进行了发射率测量实验,这个装置的分辨率能够达到]。 年,美国国家标准技术研究所的Nordince等人提出了利用激光率,该方法通过测量垂直和平行试样表面的偏振光强,获得了试状试样的发射率进行求解[50]。这种测量方法只能对光滑的试样应用范围有限。激光偏振发射率测量装置如图 1-4 所示:

积分球,实物,反射计,光谱发射率


图 1-5 积分球结构和实物图[53]10 年,日本的 Makino 等人研制了新型反射计对金属镍的反射率和量,并记录了金属氧化过程中发射率测量结果的变化[54],测量μm 范围内,测量装置如图 1-6 所示。图 1-6 Makino 等人研制的球形反射计[54]13 年,哈尔滨工业大学的张宇峰等人针对太阳能真空集热管涂层层表面温度的测量,提出了不需要参考反射标准的光谱发射率量型,基于积分球反射法研制了光谱发射率的高真空测量系统,该系

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 戴龙泽;;红外辐射材料的研究进展及应用分析[J];科技资讯;2017年32期

2 周存堂;刘霞;王冲冲;杨启帆;;高红外辐射技术在涂装线设备上的应用[J];拖拉机与农用运输车;2017年03期

3 徐淼淼;卜雄洙;于靖;;旋转弹体表面红外辐射干扰补偿模型[J];中国惯性技术学报;2017年04期

4 江波;;高红外辐射陶瓷材料的应用及发展趋势分析[J];科技与创新;2016年14期

5 王峰;钱学强;李小伟;韦国静;韩召;叶建克;陈义祥;李江涛;;高红外辐射陶瓷材料的研究进展[J];硅酸盐通报;2015年01期

6 李超新;张学军;刘松;朱自成;靳伟;;红枣红外辐射干燥数学模型[J];中国农机化学报;2015年04期

7 武晓燕;于宏兵;耿丽娟;;红外辐射陶瓷的研究进展[J];硅酸盐通报;2013年02期

8 吴稼祺;周静;陈文;沈杰;李珍;;尖晶石/电气石复合红外辐射材料制备与研究[J];武汉理工大学学报;2009年04期

9 陈顺云;马瑾;刘培洵;刘力强;蒋靖祥;;地表热红外辐射与钻孔应变的关系探索[J];自然科学进展;2008年02期

10 任晓辉;张旭东;何文;吴作贵;;红外辐射材料的研究进展及应用[J];现代技术陶瓷;2007年02期

相关会议论文 前10条

1 焦士龙;褚治德;朱升然;杨秀川;袁杰;;红外辐射在造纸烘干工艺中的实验研究[A];全国第十五届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2015年

2 胡祺;;红外辐射材料的研制和应用[A];2015年红外、遥感技术与应用研讨会暨交叉学科论坛论文集[C];2015年

3 蔡本睿;钱丽勋;李卓;;高红外辐射膜材料研制及性能实验研究[A];中国化学会第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C];2011年

4 谷励;;红外辐射加热技术研究新动态与节能[A];第十三届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2011年

5 张佳昀;李青山;刘紫妤;郭晓英;王晨;张珊;刘明程;;红外辐射涂料在室内空气净化中的应用[A];全国第十四届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2013年

6 邵秀梅;于月华;方家熊;;红外辐射及其测量方法[A];全国第十四届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2013年

7 褚治德;诸凯;焦士龙;杨俊红;孟宪玲;;红外辐射与对流传热的节能减排研究[A];红外辐射与对流传热的节能减排研究——全国第十一届红外加热暨红外医学发展研讨会论文集[C];2007年

8 欧阳德刚;周明石;朱小平;王海青;朱善合;张道明;刘占增;;红外辐射材料的研究及其在武钢工业炉上的应用[A];红外辐射与对流传热的节能减排研究——全国第十一届红外加热暨红外医学发展研讨会论文集[C];2007年

9 尹荔松;沈辉;;选择性红外辐射陶瓷微粉的纳米技术改性及应用[A];第八届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2001年

10 王玄玉;符天保;赵远;周忠远;程乐见;;人造水雾粒度测试及其对红外辐射的消光因子计算分析[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年

相关重要报纸文章 前10条

1 ;抑菌红外辐射陶瓷釉面砖[N];今日信息报;2003年

2 记者 罗华国 特约通讯员 张绍强;《高温红外辐射环保型涂料》行业标准发布[N];中国冶金报;2015年

3 方文;红外辐射电热板[N];山西经济日报;2001年

4 张连生;特征红外辐射脱水技术及其应用领域[N];中国特产报;2001年

5 山东科润新能源有限公司董事长 周存文;红外辐射热能转换器的应用[N];中国建材报;2013年

6 畅波;是“隐形”还是“隐身”?[N];中国国防报;2004年

7 田武;“陆战之王”隐形有高招[N];中国国防报;2004年

8 李红;纳米晶体管可产生红外辐射[N];科技日报;2004年

9 李婵;我们帮“嫦娥”维持体温[N];北京科技报;2007年

10 中国科学院院士 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员 陈星旦;对大珩先生,我心怀感激[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 孙海;承载煤岩损伤演化的红外辐射响应机制及量化表征[D];中国矿业大学;2019年

2 刘延安;高光谱红外辐射资料在区域模式中的直接同化及应用研究[D];华东师范大学;2015年

3 王芳;弹性固体材料载荷过程中红外辐射特征的机理研究[D];中国矿业大学(北京);2010年

4 武晓燕;高红外辐射无机非金属晶体材料的制备及其碱液蒸发应用研究[D];南开大学;2014年

5 张净玉;球形离散颗粒抑制热喷流红外辐射规律研究[D];南京航空航天大学;2007年

6 严来军;薄层材料热性能和缺陷的激光诱导红外辐射检测技术研究[D];电子科技大学;2015年

7 卜小海;螺旋聚炔基纳米复合材料的制备及其红外辐射性能研究[D];东南大学;2015年

8 赵利民;地表热红外辐射背景场建模与成像模拟研究[D];南京大学;2011年

9 蔡熠;H_2O、CO_2高温气体吸收带红外辐射与传输研究[D];中国科学技术大学;2017年

10 周亦康;聚苯胺、聚吡咯及其复合物的红外辐射及微波性能研究[D];北京交通大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 殷立娟;低温条件下飞机蒙皮红外辐射特性建模与仿真实验研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 陈爱娟;铝/导电高分子复合材料的微波吸收和红外辐射性能研究[D];安徽理工大学;2019年

3 王欢;Al@MnO_2(RGO/MWCNTs)复合材料的微波吸收和红外辐射性能研究[D];安徽理工大学;2019年

4 谢玉晟;煤岩受力损伤演化过程中的红外辐射响应特征[D];中国矿业大学;2019年

5 叶新;机场典型目标/地物红外特性分析及仿真方法研究[D];国防科学技术大学;2016年

6 董树荣;RE_2O_3与HfO_2复合高辐射率高温陶瓷涂层研究[D];武汉理工大学;2017年

7 胡红磊;含水承载煤岩的破坏前兆及声—热效应[D];中国矿业大学;2018年

8 郭晓炜;基于“P-hole”理论的加载岩石内部红外辐射传递效应试验研究[D];中国矿业大学;2018年

9 卢闯;基于三维渲染技术的飞机辐射计算[D];西安电子科技大学;2018年

10 刘翠萍;巷道突水红外辐射时空演化规律实验研究[D];华北理工大学;2016年



本文编号:2778176

论文下载
论文发表

本文链接:http://www.bigengculture.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2778176.html

分享