高超聲速氣動光學效應會導致飛行器在高超聲速條件下難以對前方目標紅外成像進行探測，已成為紅外成像制導武器打擊速度得以進一步提高的障礙，也是限制高超聲速武器作戰(zhàn)效能的瓶頸。本書是作者在高超聲速光學頭罩氣動光學效應方面二十余年研究的凝練總結(jié)，梳理和總結(jié)了高超聲速氣動光學效應的原理、技術(shù)與工程應用，希望能夠體現(xiàn)氣動光學本身豐富的科學內(nèi)涵。
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目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義/1
1.1.1 高超聲速紅外成像制導的意義/2
1.1.2 限制高超聲速紅外成像制導技術(shù)應用的瓶頸/7
1.1.3 完善的氣動光學效應的測試能力和相似準則/7
1.1.4 高超聲速紅外成像導引頭綜合優(yōu)化設(shè)計/9
1.2 國內(nèi)外研究進展/12
1.2.1 國外研究進展/12
1.2.2 國內(nèi)研究進展/15
1.3 高超聲速光學頭罩的實現(xiàn)形式/19
1.3.1 內(nèi)冷型高超聲速光學頭罩/22
1.3.2 外冷型高超聲速光學頭罩/23
1.3.3 綜合致冷型高超聲速光學頭罩/26
1.4 小結(jié)/29
參考文獻/29
第2章 氣動光學效應基礎(chǔ)理論 34
2.1 氣動光學的基本方程/34
2.1.1 氣動光學畸變光束傳輸理論/34
2.1.2 氣動光學效應評估分析理論/36
2.2 光在非均勻流場中的傳輸理論/40
2.2.1 典型流動結(jié)構(gòu)氣動光學效應/40
2.2.2 光線追跡方法/49
2.3 氣動光學相似準則及統(tǒng)計分析/57
2.3.1 相似理論基礎(chǔ)/57
2.3.2 氣動光學試驗相似準則/60
2.3.3 氣動光學統(tǒng)計分析理論/72
2.4 小結(jié)/75
參考文獻/76
第3章 高超聲速流場及其氣動光學效應測試技術(shù) 80
3.1 流場參數(shù)測試技術(shù)/80
3.1.1 粒子圖像速度場測量技術(shù)/80
3.1.2 基于納米示蹤的平面激光散射技術(shù)/84
3.1.3 紋影技術(shù)/87
3.1.4 背景導向紋影技術(shù)/90
3.1.5 瞬態(tài)熱流測試技術(shù)及數(shù)據(jù)處理方法/97
3.2 氣動光學效應測試技術(shù)/114
3.2.1 馬利探針技術(shù)/114
3.2.2 小孔徑光束技術(shù)/116
3.2.3 基于NPLS的波前測試技術(shù)/117
3.2.4 SHWS/121
3.2.5 基于背景導向紋影的波前測試技術(shù)/124
3.3 氣動光學效應測試系統(tǒng)/126
3.3.1 國防科技大學高超聲速光學頭罩波前測試系統(tǒng)/126
3.3.2 美國AEDC氣動光學效應測試系統(tǒng)/129
3.4 小結(jié)/134
參考文獻/134
第4章 非致冷光學頭罩氣動光學效應 140
4.1 非致冷光學頭罩流場時空精細結(jié)構(gòu)/140
4.1.1 超聲速光學頭罩流場的NPLS 流動顯示/140
4.1.2 超聲速光學頭罩流場的速度分布/147
4.1.3 高超聲速光學頭罩流場結(jié)構(gòu)顯示/164
4.2 非致冷光學頭罩一維畸變波前/166
4.2.1 超聲速光學頭罩流場波前畸變的時間演化特征/166
4.2.2 光束傳播方向上波前畸變的積分效應/175
4.2.3 超聲速光學頭罩流場波前畸變的多分辨率分析/181
4.3 非致冷光學頭罩二維畸變波前/189
4.3.1 非致冷超聲速光學頭罩流場的OPD 分布/190
4.3.2 非致冷高超聲速光學頭罩流場的OPD 分布/193
4.4 小結(jié)/206
參考文獻/206
第5章 噴流致冷超聲速光學頭罩氣動光學效應 207
5.1 超聲速光學頭罩流場時空精細結(jié)構(gòu)/207
5.1.1 狀態(tài)Ⅰ超聲速光學頭罩流場的精細結(jié)構(gòu)/208
5.1.2 狀態(tài)Ⅱ超聲速光學頭罩流場的精細結(jié)構(gòu)/214
5.1.3 狀態(tài)Ⅲ超聲速光學頭罩流場的精細結(jié)構(gòu)/223
5.2 超聲速光學頭罩流場速度分布/225
5.2.1 狀態(tài)Ⅰ超聲速光學頭罩速度場/225
5.2.2 狀態(tài)Ⅱ超聲速光學頭罩速度場/229
5.2.3 狀態(tài)Ⅲ超聲速光學頭罩速度場/233
5.3 超聲速光學頭罩流場密度分布/237
5.3.1 狀態(tài)Ⅰ超聲速光學頭罩密度場/237
5.3.2 狀態(tài)Ⅱ超聲速光學頭罩密度場/245
5.3.3 狀態(tài)Ⅲ超聲速光學頭罩密度場/251
5.4 超聲速光學頭罩氣動光學效應/259
5.4.1 無噴流超聲速光學頭罩氣動光學效應/259
5.4.2 有噴流超聲速光學頭罩氣動光學效應/267
參考文獻/277
第6章 噴流致冷高超聲速光學頭罩氣動光學效應
278
6.1 高超聲速光學頭罩氣膜冷卻/278
6.1.1 無噴流模型的表面熱流分布/278
6.1.2 無噴流時的模型表面熱流分布/280
6.1.3 不同攻角下的流場結(jié)構(gòu)、熱流分布和冷卻效率(Ma∞=7.3) /287
6.1.4 不同攻角下的流場結(jié)構(gòu)、熱流分布和冷卻效率(Ma∞=8.1) /298
6.1.5 壓力匹配條件對流量需求的規(guī)律/305
6.1.6 噴流冷卻效率的經(jīng)驗公式/307
6.2 噴流致冷光學頭罩氣動光學效應/312
6.2.1 有/無噴流及不同噴流流量時的氣動光學效應/312
6.2.2 曝光時間對氣動光學效應的影響/322
參考文獻/331
第7章 氣動光學效應抑制原理與技術(shù) 333
7.1 基于流動控制的氣動光學效應抑制/333
7.1.1 有/無流動控制下瞄視誤差與噴流壓比的關(guān)系/334
7.1.2 有/無流動控制下高階光學畸變與噴流壓比的關(guān)系/336
7.2 氣動光學畸變圖像校正/339
7.2.1 基于BOS 技術(shù)的氣動光學畸變圖像校正/339
7.2.2 校正結(jié)果及分析/347
參考文獻/361
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