氣動光學窗口POD分析及光傳輸效應建模與仿真.pdf

1、隨著現(xiàn)代軍事技術的迅速發(fā)展，紅外熱成像跟蹤、制導、探測系統(tǒng)在高精度打擊武器或高速精確制導飛行器中的引用越來越廣泛。帶有帶有紅外熱成像探測、跟蹤系統(tǒng)的高速飛行器(一般其上嵌有光學側窗，或以光學頭罩覆于導引頭)在大氣層中飛行時，因氣動光學效應的影響，其光學窗口或頭罩表面與來流之間的激波層、邊界層等復雜的流場產生強烈的相互作用，對飛行器內部紅外熱成像探測、跟蹤系統(tǒng)造成氣動熱、熱輻射和光傳輸畸變效應，處于這種復雜熱環(huán)境下的光學系統(tǒng)成像將會發(fā)生抖

2、動、偏移以及模糊等失真。因氣動光學效應的存在，光學窗口或光學頭罩在這種復雜湍流流場環(huán)境作用下，也會產生因溫度差等影響產生溫度梯度和窗口表面變形，進而導致窗口材料產生熱應力，同樣會嚴重影響到紅外成像系統(tǒng)的成像質量。因此，研究氣動光學窗口在氣動熱環(huán)境下的光傳輸特性以及對成像質量的影響，有著重要的意義。
　　 本文通過計算機仿真的方式，主要研究兩方面的內容：一，基于本征正交分解(POD)理論，對氣動熱環(huán)境中光學窗口折射率場本征結構進行

3、了分析和提取，探索了造成氣動光學窗口光傳輸畸變的主要原因，提出了一個簡便利用本征結構來對窗口折射率場進行反設計的方法，通過POD分析，提高了程序在讀取、保存窗口折射率場數(shù)據(jù)的效率，對探究窗口氣動光學效應的預測途徑也有一定的啟發(fā)意義。二，對光線在氣動光學窗口中的光傳輸進行建模與仿真，得到出射波面波像差，在此基礎上計算出氣動光學窗口的各成像質量評價指標(點擴散函數(shù)、調制傳遞函數(shù)、斯特列爾比等)，并用一幅四桿靶標模擬真實目標，得到其經光學窗口