当红外探测制导的飞行器在大气中以高超/近高超声速飞行时,由于来流的黏性作用及头罩对气流的阻滞效果,使得在头罩前方形成边界层,边界层中流体动能被耗散转化为热能,形成高温激波层,并对头罩表面进行剧烈的气动加热,导致头罩温度迅速上升。高温头罩与高温激波层产生强烈的红外辐射,在探测器像面形成非均匀分布的热噪声,降低目标探测性能,该干扰成为高马赫数下中波红外成像系统热噪声的主要来源,对此进行准确的仿真研究对评估系统工作性能具有重要意义,也为后期抑制气动热辐射效应、优选成像系统工作谱段奠定基础。本文主要为构建头罩与激波热辐射效应仿真模型,为高马赫数下中波红外成像系统热噪声仿真研究提供参考。首先在ANSYS平台基于流热双向耦合计算得到头罩与激波温度场;其次在温度场网格分层重构的基础上根据模块化建模思想构建头罩、激波热辐射成像模型;最后在MATLAB平台开发出相应的仿真软件,并评估热噪声干扰下的目标退化图像质量。论文主要工作内容包括:首先介绍中波红外成像系统并开展头罩与流场多物理场耦合计算研究。分析中波红外系统成像原理可知高马赫数下引起红外图像背景热噪声强烈干扰的主要原因为高温头罩与高温激波的热辐射效应,基于此,在ANSYS平台对复杂热环境中的头罩与激波进行多物理场耦合仿真得到温度等物理场分布,为热辐射计算奠定基础,并根据热结构耦合计算评估该飞行工况下的头罩热应力。其次采用模块化思想对中波红外成像系统气动热辐射效应建模。分别建立头罩光传输模型、头罩辐射发射模型、激波辐射发射模型、中波红外系统热辐射成像模型,通过搭建空间直角坐标系将各个模块连接。由ANSYS仿真结果可知头罩与激波温度场非均匀分布,将其网格分层重构后依照各自辐射特性分别建立辐射发射模型,并在网格分层的基础上根据折射率分层层析法建立头罩光传输模型;对辐射光线在光学系统中的传输模拟分别建立等效与实际两种光学系统模型,综合比较仿真结果及计算效率后选择最优者进行热辐射成像建模;设计一种窗口加热实验验证头罩热辐射成像模型的准确性。最后编制高马赫数下中波红外成像系统热噪声仿真软件。在MATLAB平台开发出软件后,仿真分析不同飞行攻角下的热噪声图像,并通过图像信噪比与目标对比度评估热噪声干扰下的目标退化图像质量。