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高超声速条件下星光传输模拟方法与仿真
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP273.2[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学宇航学院,北京100191, [2]北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191
  • 相关基金:国家自然科学基金(61074183)
中文摘要:

以高超声速飞行器为研究对象,建立了高速流场下的星光传输模拟仿真方法,定性、定量地研究平台气动光学效应对星光导航的影响.采用基于k-ω/SST两方程湍流模型的雷诺平均法计算星敏感器安装在飞行器不同位置处(头部、中部和尾部)的外流场密度分布,进而得到流场的空间折射率分布.在此基础上,利用几何光学法计算星光由高速层流流场引起的光程差、点扩散函数、像偏移等光学传输效应,得出经过层流流场的星光降晰图.同时运用统计光学理论计算高速湍流流场引起的星光出瞳面的波像差、密度均方差、相位均方差、Strehl比等光学传输效应,得出经过湍流流场的星光降晰图.仿真结果与理论分析吻合,从而为研究星光在高超声速流场中传输的机理提供了可靠的技术手段.

英文摘要:

A simulation method for starlight transmission is established to qualitatively and quantitatively research aerooptical effects of the platformon starlight navigationby taking a hypersonic vehicle as the research object.Firstly,Based on Reynolds average,the k-ω/SST two-equation turbulent model is used to calculate the density distribution of external flow field when the star sensor is installed at different locations in the vehicle (head,middle and tail),and then the spatial refractive index distribution of the flow field can be gotten.On this basis,the geometrical optics method is used to such optical transmission effectsas calculate the optical path difference,the point spread function,the image offset andso on,caused by the laminar flow field,and then obtain the laminar flow diagram with lower clarity.At the meantime,the statistical optics method is used to calculate wavefront distortion,mean square deviationsof density and phase,Strehl ratioand other optical effects to get the diagram with lower claritythrough the turbulent flow field.The simulation results fit in with the theoretic analysis,and the method is more useful and reliable in researching the mechanism of starlight transmission in the hypersonic flow field.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17670