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由于越来越多的隐身飞机采用多种隐身技术并可以实现超音速巡航,当前大多数雷达对其防卫措施十分有限。若能用红外探测系统对隐身飞机进行探测和预警,那么为对隐身飞机采取反制手段提供重要依据。高温尾焰不仅是隐身飞机的主要红外辐射源,而且它的光谱分布比较独特,是红外隐身首先考虑的对象,因此对其研究具有重要意义。本文以F-22尾喷管为模型进行建模和仿真,对隐身飞机尾焰红外探测相关技术进行了研究,为临近空间平台对隐身飞机尾焰进行红外探测与跟踪提供了理论与技术基础。具体研究工作内容如下:(1)对隐身飞机尾焰的红外辐射强度分析。利用GAMBIT对尾喷管建立几何模型,并通过网格划分对尾焰流场计算域进行离散化处理,然后利用FLUENT仿真得到尾焰流场的温度、压强等数据。鉴于尾焰流场温度、压强等分布不均匀特点且其红外辐射的光谱选择性,采用C-G谱线近似法,根据仿真数据,对尾焰流场结合视线方向和射流方向进行分层。用均匀气体红外辐射强度的计算方法计算每一层气柱的红外光谱透过率,然后分析不同隐身措施的影响,计算出隐身飞机尾焰在不同探测视角下的红外辐射强度。(2)分析红外辐射特性、大气传输衰减和探测系统性能参数对红外探测系统作用距离的影响。其中对于最为复杂的大气传输的影响,是计算探测距离的难点,虽然MODTRAN计算大气透过率模拟结果比较精确,但难以调用。本文通过编程将MODTRAN软件计算大气透过率与红外系统作用距离改进计算模型结合起来,采用逐步逼近法,计算了地基、空基和临近空间基不同探测平台对隐身飞机尾焰的红外探测作用距离,分析出了临近空间对隐身飞机尾焰的探测优势。(3)鉴于临近空间的探测优势,利用临近空间基双探测器对隐身飞机尾焰进行探测。通过自适应?-?滤波预测方法实现方位数据对齐,用探测器与目标方位形成的两条射线的异面公垂线与射线的交点作为目标的估计值,达到方位定位目标。通过定位距离以及尾焰辐射强度的函数拟合,得出隐身飞机理论识别模型。(4)最后,为了对隐身飞机尾焰进行红外探测仿真分析更加便捷,利用上述模型,用C++联合MATLAB、MODTRAN软件进行编程,开发出了隐身飞机尾焰红外探测仿真系统软件。