第３４卷第５期 ２０１２年５月 红外技术 Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 、，０１．３４ ＮＯ．５ Ｍａｙ ２０ｌ２ 飞机整机蒙皮自身红外辐射特性建模与分析 林杰 ，江勇 ，方浩百 ，梅飞 ，李建伟 （１．空军工程大学工程学院，陕西西安７１００３８；２．总参陆航部驻景德镇地区军代室，江西景德镇３３３０００） 摘要：针对飞机整机蒙皮自身辐射特性计算的问题提出一个方法，通过对飞机三维图像建立网格、 划分面元，对面元进行可视性判断及空间遮挡判断，建立求解飞机表面复杂几何外形的红外辐射模 型。研究了发射率为０．７、０．８、０．９、１．０及马赫数为１．２、１．４、１．６条件下整机表面前向水平面和侧 向垂直平面内的长波红外辐射强度分布，比较了飞机主要部件在观测方向上红外辐射强度所占的比 重。结果表明蒙皮表面发射率与各观测方向的红外辐射强度在８～１２ ｇｍ波段内呈线性关系，飞行 状态改变弓Ｉ起蒙皮温度的变化对红外辐射强度有明显影响。飞机各部件中，机身、垂尾、机头在前 向观测方向上辐射强度占比重较大，机身、机翼、垂尾在正侧向观测方向上辐射强度占比重较大。 计算结果对飞机红外隐身设计具有一定的指导意义。 关键词：飞机蒙皮；网格；红外辐射；建模 中图分类号：Ｖ２１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—８８９１（２０１２）０５．０２８６．０６ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｓｅｌｆ－Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｗｈｏｌｅ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｓｋｉｎ ＬＩＮ Ｊｉｅ ，ＪＩＡＮＧ Ｙｏｎｇ ，ＦＡＮＧ Ｈａｏ ｂａｉ ，ＭＥＩ Ｆｅｉ ，ＬＩ Ｊｉａｎ—ｗｅｉ （１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＡｉｒＦｏｒｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ｎ ７１００３８，Ｃｈｉｎａ； ２．Ａｒｍｙ ａｖｉａｔｉｏｎ ｍｉｌｉｔａｒｙ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｏｆｉｃｅ ｆｉｎ Ｊｉｎｇｄｅｚｈｅｎ Ｒｅｇｉｏｎ，Ｊｉｎｇｄｅｚｈｅｎ ３３３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ（ＩＲ１ ｅｍｉｔｔｅｄ ｒｏｍ ｗｈｏｌｅ ａｉｒｃｒａｆｆｔ—ｓｋｉｎ．Ｂｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｇｒｉｄｄｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌｉｚｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｎ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｉｇｕｒｅ，ａｎ ｉｆｎｆｒａｒｅｄ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｉｆｇｈｔｅｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｗｉｔｈ ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｊｕｄｇｉｎｇ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ａｉｒｃｒａｆｔ’Ｓ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｄ ｌａｔｅｒａｌ ｌｏｎｇ ｗａｖｅ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｍａｃｈｓ １．２．１．４．１．６ ａｎｄ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｉｅｓ ０．７，０．８，０．９，１．０：ａｎｄ ｔｈｅ ａｉｒｃｒａｆｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｔｈａｔ ｅｍｉｔ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ＩＲ ｉｎ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ａ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｋｉｎ ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ ａｎｄ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｎ ８—１ ２ ｇｍ ｂａｎｄ；ｓｋｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｂｙ ａｖｉａｔｅ ｓｔａｔｕｓ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｗｈｅｎ ｖｉｅｗｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｆｕｓｅｌａｇｅ，ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｈｅａｄ ｔｈａｔ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅ ｍｏｒｅ ｔｏ ｔｈｅ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ａｎｄ ｆｕｓｅｌａｇｅ，ｗｉｎｇｓ，ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ＩＲ ｉｎ ｂｒｏａｄｓｉｄｅ ｖｉｅｗ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ｕｓｅｆｕｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｓｔｅａｌｔｈｙ ａｉｒｃｒａｆｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｉｒｃｒａｆｔ．ｓｋｉｎ，ｇｒｉｄｄｉｎｇ，ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｄｉａｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌｉｎｇ ０引言 红外探测关注的主要波段是３～５ ｇｍ和８～１２ 外已经开发了计算飞行器表面红外特征的软件，如 北约部分国家联合开发的空中目标红外辐射模型 ＮＩＲＡＴＡＭ软件Ｌ２Ｊ、俄罗斯的ＩＲＳＡＭ计算模型 Ｊ， 目前已经可以利用计算机对飞行器表面红外特征进 行模拟研究；国内在喷管尾流辐射做了大量研究， 取得不少成果，如北航徐南荣ｌ４Ｊ用空腔辐射理论求 ｇｍ。在３～５ ｕｍ波段，红外辐射主要由羽流及尾喷 口产生；在８～１２ ｕｍ波段，羽流基本不产生辐射， 蒙皮辐射成为主要。而且由于蒙皮面积大，超音速 气动加热效应明显，成为主要的辐射源之一［¨。国 解喷管辐射，张小英Ｌ５】轴对称矢量喷管红外特性进 收稿日期：２０１２－０２．１６． 作者简介：林杰（１９８７．）男，湖北宜昌人，硕士研究生，主要从事航空测试技术与故障诊断等研究。 基金项目：总装“十 五”预研项目。 ２８６ 第３４卷第５期 ２０１２年５月 Ｖ＿０１．３４ ＮＯ．５ 林杰等：飞机整机蒙皮自身红外辐射特性建模与分析 Ｍａｙ ２０１２ 行了深入研究，南航罗明东，吉洪湖Ｉ６Ｊ等使用离散 传递法计算了无加力涡轮发动机红外辐射。对于蒙 皮红外特性计算比较有代表性的是北航吕建伟、王 强Ｌ７ Ｊ等使用ＣＦＤ求解飞机外流场并进行内外热源耦 合计算得到蒙皮温度，结合反向蒙特卡罗法计算了 飞机红外辐射分布。蒙皮的红外辐射根据辐射来源 的不同，分为三大类：蒙皮自身辐射、蒙皮自身反 射辐射及背景辐射反射。其中蒙皮自身辐射是最为 主要的辐射，也是分析整机辐射的主要因素。本文 以飞机整机蒙皮为对象，从可视性和空间遮挡问题 出发，提出一种计算蒙皮自身辐射特性的模型。 １模型建立 温度和发射率是计算固体表面辐射的主要参 数。飞机表面温度和发射率是随蒙皮位置变化的， 如果将蒙皮离散成面元，并根据传热计算和蒙皮涂 层、表面状况对各面元的温度、发射率赋值，就能 十分精确的模拟其表面辐射情况。 １．１几何描述 将整体蒙皮化分成若干块，对每一块进行面元 网格划分，得到归一化网格，读取网格节点坐标并 整理为统一格式的坐标矩阵，以坐标矩阵作为计算 模型的输入，再进行蒙皮辐射的相关计算。 面元的划分示例如图１所示，设该子块被划分 为６个面元，每个面元由４个点坐标唯一确定。对 图中各行按图中横向依次读取各节点坐标 Ｙ１ｆ， Ｚｌｉ）， ２ ，Ｙ２ｉ，Ｚ２ｉ）， ３ ，Ｙ３ｉ，Ｚ３ｉ），（ ＝１，２，３，４），读取 行的先后次序由图１中的纵向确定。 纵 向 『墨 要兰］，［萎 篓 篓］， 由此，该子块用三个矩阵即可描述划分网格面 元情况。 飞机蒙皮整体结构复杂，需划分成若干子块， 对各子块进行如上所述网格划分及节点数据的读取 整理，再对各子块的结果汇总。 １．２整机网格划分 １）以一种飞机为例，将三维图像导入到整体结 构划分软件中进行系统分块以及网格划分，蒙皮最 终分为９９个子块，每个子块由若干面元组成，经过 优化整理后总体面元数为７３ １６。 ２）对各子块中面元，按照１．１所叙述的方法， 读取坐标，整理矩阵。 ３）对每一块进行上述读取操作，得到表示Ｘ、 Ｙ、ｚ坐标的矩阵９９组，将其整合成一个３×９９的 矩阵数组，矩阵数组的每一列对应机身蒙皮模型的 某个子块。 ４）由于本身导入的三维图像坐标使用不方便， 在计算模型中进行坐标平移优化，重新建立以机头 锥为原点，垂直于飞机对称面指向左方为Ｘ轴，指 向飞机后方为Ｙ轴，指向飞机上方为ｚ轴的坐标系。 最终网格划分如图２所示。 ” ｊ Ｈ 图２全机分块及网格划分情况示意图 Ｆｉｇ．２ Ａｉｒｃｒａｆｔ－ｓｋｉｎ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｇｒｉｄｄｉｎｇ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌｉｚｉｎｇ ｄｉａｇｒａｍ ２辐射强度计算 ２．１红外辐射计算理论模型 根据普朗克辐射定律，其温度为 ，波长为 时黑体光谱辐射出射度为： ） 南Ｗ‘ｃｍ～ １） 式中： 是波长； 是绝对温度；ｃｌ＝３．７４１５×１０ ２８７ 第３４卷第５期 ２０１２年５月 红外技术 Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 、，ｏ１．３４ ＮＯ．５ Ｍａｖ ２０ｌ２ Ｗ．ｕｍ４．ｃｍ＿。；Ｃ２＝１４３８７９×１０ ｇｍ．Ｗ．Ｋ。假设表面 ．忽略Ｌ２Ｊ。对于气动加热，最好采用实验数据，也可 蒙皮看成灰体，由于表面温度和发射率参数随蒙皮 位置变化，需将飞机蒙皮求取出面元温度和发射率 后，沿三维空间任意观测方向蒙皮在波段 ～ 不 考虑大气吸收及散射的辐射强度计算公式为： ＝ ｃｏｓ 采用ＣＦＤ数值仿真求得，本文简化考虑通过求恢复 温度的方法求得蒙皮的辐射温度 ¨。通过与文献【７］ 对比最后得到的计算结果基本一致，说明这种表面 温度的简化是可行的。 当飞机在大气中高速飞行时，飞机蒙皮由于气 动加热而温度升高，从而有相当的红外辐射。由于 蒙皮表层位置不同，蒙皮各部分温升机理也不相同。 式中：岛为面元ｉ发射率；Ａ 为面元面积；ｏｉ为面元 紧靠驻点附近的温度升高由气流压缩性引起，其他 外法线与观测方向夹角。发射率根据材料和涂层涂 敷确定。蒙皮温度分布取决于气动布局及机舱内部 设备布置。 是布尔类型数组，其每个元素对应蒙 皮的一个面元。元素值为１，表明对应面元在观测 方向产生有效辐射，为０则无有效辐射。式ｆ２）表明， 求取指定方向辐射强度关键是要确定数组 以判断 哪些面元产生有效辐射，而后据此读取面元温度及 发射率数据来计算。 ２．２有效辐射面元判断 有效辐射面元的定义是沿指定方向有辐射贡献 的面元，根据其可视性和空间遮挡情况来确定，判 据为在观测方向可视且不被其他面元遮挡。 布尔类型数组 的判断步骤： 第一步：由观测方位确定观测方向厂，并计算 全部面元法线向量。 第二步：对面元ｉ可视性判断，若可视，则 ｆ） ＝１，为可视面元。 第三步：依次对可视面元，与飞机其余面元进 行空间遮挡判断，若其中有一个面元对其构成遮挡， 则ｖｑ）＝ｏ，否则 ＝１。 １）可视性判断 面元可视性由面元外法线向量和观测方向夹角 决定。若夹角小于９０。，ｃｏｓ０＞０，该面元可见，反 之不可见。 ２）空间遮挡判断 要判断某面元Ｙ是否被面元ｍ遮挡的方法是： 以面元Ｙ质心为起点，观测方向为向量建立射线方 程，与面元ｍ所在平面方程联立求解交点坐标。若 在射线正方向有交点，且交点在该面元内部，则构 成遮挡，反之不成立。 ２．３蒙皮自身辐射强度的计算 １）面元温度获取。对由太阳辐照导致的温升， 由经验可知，其典型值一般不超过５℃，因而可以 ２８８ 地方的温度升高主要因摩擦产生。恢复温度是贴近 蒙皮表面的空气气流变为静止点的温度，考虑气流 磨擦造成的损失，它的计算公式为： ＝ ＩＬ ＼１＋，一【 ／１ ＪＩ （３） 式中：ＴＲ为恢复温度，Ｋ； 为周围大气的温度， Ｋ； 为温度恢复系数（一般取Ｏ．８６，从公式可以看 到温度恢复系数附在动能一项上，由于摩擦造成的 热量耗散，气流滞止的所有动能并没有全部转化为 温升）； 空气定压定容热容量之比（１．４）。Ｍ为 马赫数，即飞机飞行速度与当地声速之比。对于大 气温度 随高度 的变化规律可用如下公式描述： 对流层（０≤Ｈ≤１１０００ｍ），Ｔｏ＝（２８８．２～０．００６５ ） Ｋ；平流层（１１０００ｍ＜ ≤２００００ｍ），Ｔｏ＝２１６．７Ｋ； （２００００ ｍ＜Ｈ≤３２０００ ｍ），Ｔｏ＝２１６．７＋０．００１（Ｈ￣ ２００００）Ｋ。 ２）面元发射率获取。为定性分析，将蒙皮发射 率分别赋值 】为１，０．９，０．８，０．７并计算。 ３结果与分析 观测方向由（ 唯一确定，其中方位角 定义 为在 平面内从Ｙ轴负方向开始逆时针旋状的角 度，俯仰角劝从 平面向ｚ轴旋转的角度。前向 其观测方向（ 的变化范围为： ＝０。～９０ｏ， ２７０。～３６０。，０＝０。；正侧向其观测方向（ 的变 化范围为：｛ｏ－－９０。，０＝０。～９０。，２７０。～３６０。（如 图３）。 ３．１发射率对整机表面红外辐射特征的影响 飞行状态为高度ｈ＝１１ ｋｍ，马赫数为 ＝１．４， 蒙皮发射率分别为 ＝１、０．９、０．８、０．７，计算整体 蒙皮在８～１２ ｕｍ波段处的红外辐射强度的前向及 正侧向分布。如图４、图５所示。 第３４卷第５期 ２０１２年５月 、，０１．３４ Ｎｏ．５ 林杰等：飞机整机蒙皮自身红外辐射特性建模与分析 Ｍａｖ ２０１２ 抛 螂图３前向以及正侧向的观测方向分布示意图 Ｆｉｇ．３ Ｏｂｓ由图４、图５可得，对飞机蒙皮自身辐射强度， 有如下结论： １）红外辐射强度随观测方向的变化趋势为：在 水平面内，随方位角增大，该机型前向辐射先增大 后减小，均在正对机头方向红外辐射强度最小，（识 ：（７０。， ｏ）、（２９０。，ＯＯ）处取得最大值，这与双垂 尾的倾斜角有关，且对其他机型计算表明该现象对 于双垂尾飞机具有普遍性；在垂直面，随俯仰角增 大，该机型的正侧向辐射单调增大，在（ ＝（９０。， ９０。）、（９０。，２７０。）处取得最大值。 ２）蒙皮表面发射率与各观测方向的红外辐射强 度在８～１２／．ｔｍ波段内呈线性关系，当发射率为 ＝ １、０．９、０．８、０．７时，每降低０．１，红外辐射强度减 小约１０％。 ３）减小蒙皮表面发射率，则飞行器表面的红外 Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ＷｔＳｒ） ９０ ８ ９ Ｏ ２７Ｏ 图４不同发射率下的前向自身辐射强度 Ｆｉｇ．４ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｖｉｅｗ ｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｇｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｆｒｏｎｔｖｉｅｗ ａｎｄｉｎｂｒｏａｄｓｉｄｅ ｖｉｅｗ 辐射强度降低，尤其对正侧向方向的红外辐射强度 减小幅度比较大。 ３．２马赫数对整机表面红外辐射特征的影响 取蒙皮发射率为１，飞行高度为ｈ＝１１ ｋｍ，马 赫数分别为 ＝１．２、１．４、１．６，计算整机蒙皮在８４ １２ ｔ．ｔｍ波段处的红外辐射强度的前向及正侧向分 布。如图６、图７： 由图６、图７可得，马赫数改变对该机型蒙皮 自身辐射强度，有如下结论： １）红外辐射强度随观测方向的变化趋势与发射 率改变对辐射强度影响的描述相同。 ２）蒙皮温度对红外辐射强度影响很大，为叙述 方便，称马赫数 ＝１．２、１．４、１．６为状态１、２、３。 由式（３），状态１、２、３对应的恢复温度分别为２７０．１ Ｋ、２８９．５ Ｋ、３１１．８ Ｋ，状态２相对状态１，温度增 ｎｔｅｎｓｉｔｙ（Ｗ／Ｓｒ） ９０ ８ ９ Ｏ ２７０ 图５不同发射率下的正侧向自身辐射强度 Ｆｉｇ．５ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ｂｒｏａｄｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ２８９ ∞的∞ ∞∞∞∞第３４卷第５期 ２０１２年５月 红外技术 Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 、，０１．３４ ＮＯ．５ Ｍａｖ ２０１２ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（Ｗ，ｓｒ）９０——＿ｈ＝’ ｋｍ Ｍ－１ ２ １１ｋｉｎ Ｍ＝Ｉ．４ Ｉｋｍ。 ＝’，￥ ｝ｎｔｅｎｓｉＩｙ 『『ｓｒ）９０—— ；１ １Ｉ‘ｍ。Ｍ＝Ｉ ２ １１ ．Ｍ＝’ ４ 啪 埘抛啪瞄嘲枷獬珊哪啪嗽ｌｌ珊蛐啪 １ｌｋｍ．Ｍ；＇＋６ ２７０ ２７０ 图６三种马赫数下的前向自身辐射强度 Ｆｉｇ．６ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ Ｍａｃｈｓ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｖｉｅｗ 图７三种马赫数下的正侧向自身辐射强度 Ｆｉｇ．７ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｙ ｔｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ Ｍａｃｈｓ ｉｎ ｂｒｏａｄｓｉｄｅ ｖｉｅｗ 加了７％，辐射强度增加４４％；状态３相对状态１， 跚枷枷娜蛳柳抛啪ｍ Ｏ Ｏ 伽 抛抛湖藿Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ｝枷娜妻｝萋Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ｌ 温度增加了１５％，辐射强度增加一倍。 Ｄ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ 机头。 对于正侧向辐射，机身辐射在各观测方向占最 大比重，机翼在俯仰角 ＝（一２Ｏ。～一９０。）及 ＝ ３）在飞行条件下，马赫数变化引起的蒙皮温度 变化对红外辐射强度影响要比发射率的影响大，因 此，飞行器表面气动加热是关系其红外辐射特征的 重要因素，降低表面温度是减小飞机蒙皮红外辐射 特征的有效方法。 （３０。～９０。）方向占较大比重，垂尾在俯仰角 ＝（０。～ ４Ｏ。）范围内占较大比重。综上可得，该机型在正侧 向的“危险截面”为机身、机翼、垂尾。 本文计算模型是在给定输入温度和发射率数据 的前提下，适用于对飞机三维任意方向红外辐射强 ３．３整机主要部件在观测方向的影响 飞机整机蒙皮分为机身、垂尾、机头（含座舱 度计算。可以方便的研究各种外形飞机蒙皮红外辐 射强度的空间分布特性及飞机主要部件红外辐射强 度。程序运行时间主要消耗于有效辐射面元的判断。 而要减小质心遮挡判断法的误差，需增加网格数量， 必然导致运行时间大幅增加。因此，解决提高精度 盖）、机翼、平尾共五大部分，取飞行高度为ｈ：１１ ｋｍ，马赫数 ＝１．４，蒙皮各面元发射率 ＝１，计 算各部分在观测方向上的辐射特性。如图８、９所示。 对于前向辐射，垂尾在±６５。，机身在±９０。方 向辐射强度最大，机头在方位角 ＝（一５。～５。）范围 和计算复杂度增加的矛盾，是本模型改进的关键。 由于条件限制，本文没有对飞行器在空中飞行状态 内所占比重最大，机身在±ｆ ｏ～９Ｏ。）方向均占最大 比重，垂尾在±ｆ４０。～７０。）方向也较大比重。综上 可得，该机型在前向的“危险截面”为机身、垂尾、 ｅｏＯ 下的红外辐射特征进行实际测量，以对该方法进行 实验评估。 鲫 薹枷 詈３。ｏ 戆 袈２∞ 碧 １∞ Ｏ －ｌ∞瑚前稍瑚０ ２。 ∞ ∞ ∞椰０ ・ｔ∞ ｍ∞∞Ｏ ∞４０∞∞，∞ 粒镌娩《蠖， 商能霸 瞧） 图８ 前向各部分辐射强度及比重随方位角的变化规律 Ｆｉｇ．８ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｙｔ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆｍａｊｏｒ ａｉｒｃｒａｆｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ａｉｒｃｒａｆｔ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｖｉｅｗ ２９０ 第３４卷第５期 Ｖ＿０１．３４ Ｎ０．５ ２０１２年５月 林杰等：飞机整机蒙皮自身红外辐射特性建模与分析 Ｍａｙ ２０１２ ～ 一 粕 芸 懈 挪 啪 啪 啪 粕 瑚 。 戆 砖； 誉 懑 蔓 嚣 麓 攀 攀 豪 鹾 麓 ・ ∞－ａ０啪－４０ ・２０ ｅ ２。 ‘Ｏ ｅｏ ∞ １００ ∞瑚４Ｊ０瑚．２ｏ ｏ ２０ 椭 铀 。。｛。Ｏ 龅黼螭《 》 鹤ｌ豫ｔ壤 图９ 正侧向各部分辐射强度及比重随俯仰角的变化规律 Ｆｉｇ．９ ＩＲ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｐｏ￣ｉｏｎ ｏｆ ｍａｊｏｒ ａｉｒｃｒａｆｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ａｉｒｃｒａｆｔ ｉｎ ｂｒｏａｄｓｉｄｅ ｖｉｅｗ 参考文献： ［６］罗明东，吉洪湖，黄伟．非加力涡轮发动机排气系统红外辐射强度 ［１］毛峡，胡海勇，黄康，等．飞机红外辐射及大气透过率计算方法［Ｊ］ 的数值计算［Ｊ】．航空动力学报，２００７，２２（１０）：１６０９－１６１６． 的！譬柏站∞器瓣 牾梅 ０ 北京航空航天大学学报，２００９，３５（１０）．１２２８－１２７２ ［７］ 吕建伟，王强，等．飞行器蒙皮红外辐射特征的反向蒙特卡罗计算 ［２】Ｎｏａｈ Ｍ Ａ，Ｋｒｉｓｔｌ Ｊ Ａ，Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ Ｊ Ｗ，ｅｔ ａ１．ＮＩＲＡＴＡＭ－ＮＡＴＯ 与分析方法［Ｊ】ｌ红外与激光工程，２００９，３８（２）：２３６—２３７． ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｉｒ ｔａｒｒｇｅｔ ｍｏｄｅｌ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，１９９１，１４７９： ［８】王霞，陈华础．视线方向上飞机红外特性计算方法［Ｊ］．大气与环境 ２７５—２８２． 光学学报，２００８，３（３）：２１７－２２２． ［３］ Ｆｒｉｔｚ Ｇ．ｗｏｌｌｅｎｗｅｂｅｒ，ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｕｓｅ ｉｎ ［９］ 李彦志，孙波，王大辉．飞机红外辐射建模与仿真［Ｊ】．红外技术， ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｆｏＳＰＩＥ，１９９２，１６８７：８４． ２００８，３０（５）：２５２—２５５． ［４］徐南荣，朱谷君．热空腔一喷气流的组合辐射［Ｊ］．航空动力学报， ［１０】汪中贤，樊祥，马东辉．飞机全向红外辐射特征研究［Ｊ】．电子对抗 １ ９９５，１０（３）：２９５—２９８． ２００９（３）：４２－４６． ［５】 张小英，王先炜．轴对称矢量喷管红外特性的数值计算研究［Ｊ］． ［１ １］吴晓中，滕鹏，鲁艺，等．喷气式飞机红外辐射仿真计算［Ｊ】．红外 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