发动机后腔体隐身特性分析及发射率求解方法研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanxoceco2003
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航空发动机后腔体的雷达和红外隐身特征是战机后向隐身特征的重要组成部分,不同隐身材料涂覆方案导致的各部件发射率的差异,会直接影响发动机的后向雷达和红外隐身性能,因而迫切需要攻克后腔体雷达散射截面(RCS)和红外辐射特性数值计算和壁面发射率准确测量等关键隐身技术难题。由此,本文针对“发动机后腔体隐身特性分析及发射率求解方法”展开系列研究,为发动机隐身设计提供理论依据和技术支持,全文主要工作如下:(1)分析发动机后腔体雷达隐身特性。针对未涂覆和涂覆雷达吸波材料的后腔体模型,使用FEKO软件在C波段和X波段对发动机后向0°~30°范围内的RCS进行仿真计算。结果表明:在发动机后腔体壁面上涂覆雷达隐身材料,能够获得显著的RCS削减效果,表现为C波段的RCS均值降幅约10%,X波段RCS均值降幅高于20%。(2)分析发动机后腔体红外隐身特性。考虑发动机亚巡状态下后腔体部件温度参数,使用正反光线踪迹法计算获得未涂覆及涂覆低发射率材料模型后向0°~90°范围内3~5μm与8~14μm波段的红外辐射特征。结果表明:在后腔体内部部件和喷管涂覆隐身材料后,最大红外辐射强度抑制效果高达60%。此外,再结合(1)给出发动机后腔体优化涂覆方案。(3)提出常温壁面发射率双向反射分布函数(BRDF)间接求解方法。设计基于双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络的亮度回归算法,对光谱辐射计测量的原始光谱亮度序列进行回归预测。利用BRDF理论,推导壁面样品红外发射率的间接求解模型。基于研发的壁面反射亮度测量系统,进行壁面发射率间接求解方法实验验证。验证结果表明:所提基于BRDF的壁面发射率求解模型在实际测量应用中效果良好,所得发射率和理论间的相对误差为12.21%。(4)提出温控加热壁面发射率红外热图修正求解方法。设计基于双传感器的壁面红外热图温度标定法,对壁面的参考辐射亮度进行修正。利用粒子群算法(PSO)优化模糊PID温度控制器,优化后的控制器能够快速、稳定地调节壁面样品的表面温度。然后,使用提出的方法优化传统壁面发射率直接求解方法进行实验,结果表明:最大参考亮度修正幅度可达1.60%,所得平均发射率与理论间的相对误差小于2%。
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