高速飞行器的运用对现代战争起重要作用,对国家安全及世界格局有重大影响。随着发动机技术的发展,飞行器飞行速度可达5Ma以上,难以被传统雷达手段探测,但其在高速飞行时,蒙皮与大气摩擦会产生大量气动热,使其蒙皮与周围大气温度升高,并产生大量红外辐射。由于大气中存在气溶胶、大气湍流等干扰源,导致红外辐射在大气中的传输受到干扰,影响对高速飞行器的探测,因此需要对复杂大气条件下的高速飞行器红外探测进行研究。本文对高速飞行器飞行流场进行了数值模拟研究,分析了复杂大气介质的特性,并对高速飞行器在复杂大气中的红外图像进行了仿真研究。主要内容如下:首先,使用CFD软件Fluent对某高速飞行器的飞行流场进行求解,与NASATN-D5450风洞实验对比,验证了数值模拟方法的可靠性,得到了不同工况下高速飞行器的温度分布、压强分布等流场信息。其次,分析了大气湍流对光在大气中传输的影响特性,建立了湍流大气折射率场的计算模型,基于修正的Edlen大气折射率经验公式计算了标准大气折射率,根据不同大气场景下的大气折射率结构常数与大气湍流功率谱密度求解了湍流脉动折射率场,并构建了不同大气场景下的湍流脉动折射率场;此外,根据不同类型气溶胶的复折射率物性数据计算了典型气溶胶粒子的辐射特性,与文献中的结果对比,验证了程序的正确性,并根据稀疏粒子系辐射特性和气溶胶谱分布数据,计算了气溶胶粒子系的辐射特性。最后,采用反向蒙特卡洛方法,对复杂大气条件下的高速飞行器进行红外图像仿真,分析了大气湍流及气溶胶对其探测的影响。本文研究结果对复杂大气条件下的红外探测有一定参考价值,对高速飞行器的探测及识别预警技术有重要的理论意义和应用价值。