舰船细水雾红外隐身技术及其试验研究

在物体表面喷洒水雾是有效降低红外辐射强度的途径,利用细水雾粒子的吸收、散射、水膜覆盖作用,可以有效衰减红外辐射强度。细水雾特有的相变和水膜流动特性已在工程中逐步得到应用。通过介绍舰船细水雾红外隐身技术的原理、国内外研究现状,讨论细水雾的分类、产生的原理以及常见的几种雾化喷嘴,并在此基础上定性分析雾滴粒径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度等对隐身效果的影响。试验研究表明：细水雾的雾滴直径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度对物体表面的红外遮蔽和降低影响较大;不同结构型式的喷嘴其雾滴粒径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度等差别很大,对降低红外辐射的效果也各不相同;虽然供水压力和流量对水雾的形成有影响,但对低压细水雾而言,当压力和流量达到一定值时,细水雾对降低红外辐射强度的作用并不明显。     

舰艇红外隐身技术的几点思考

定性分析了影响舰艇红外辐射特性的主要因素及其主要的红外辐射源。根据红外隐身的基本原理,结合国外一些典型的舰艇红外隐身设计,从降低舰艇的红外辐射强度和改变舰艇的红外辐射特性两个大方向探讨了舰艇红外隐身有效的技术,并对光谱转换技术做出简要介绍,对于提高舰艇的生存能力有重要的现实意义。     

热尾流红外探测作用距离工程估算方法

舰船热尾流产生的红外辐射特性是暴露舰船的重要非声物理特征之一。为实现对舰船热尾流红外特性的定量评估,本文从热尾流的产生,热尾流在海面产生红外辐射,热尾流产生的红外辐射在大气中传输和红外探测器的性能参数等影响热尾流探测的主要因素入手,建立各个部分的工程估算模型,形成红外探测作用距离的工程估算方法。分析红外探测的作用距离与热尾流特征参数的关系,为进一步研究热尾流红外隐身技术提供参考。     

狭缝结构对舰船红外抑制器壁面温度影响的数值模拟

舰船红外抑制器的混合管多采用扩压环的结构形式,利用引射原理卷吸环境中的冷空气降低主流排气温度,同时在壁面形成冷却气膜,降低壁面温度,从而抑制红外辐射。文章利用数值模拟的方法模拟了扩压环处不同狭缝结构对壁面温度的影响,得到了壁面温度的变化曲线,确定了冷却气膜的范围,为扩压环的设计提供了一些参考。     

水下吹除排污过程气体射流噪声数值模拟

[目的]研究水下航行体污水吹除产生的辐射噪声的规律特性和影响因素。[方法]基于大涡模拟(LES)与FW-H方程计算方法,对航行体贮容器排污过程进行流场分析和辐射噪声定量计算。[结果]数值模拟与实验结果均表明,辐射噪声主要受吹除压力和背压压差的影响,压差越大,辐射噪声越大,且其基本不受吹除背压影响。贮容器内水排空后,水下直接喷射排气会产生辐射噪声的"拐点",排气噪声显著上升;频谱图呈现低频特性,频率主要分布在1 500 Hz以内,且有明显峰值。[结论]为控制舰船水下吹除排污过程的辐射噪声量级,应尽量控制排气压差,并防止高压气体直接喷射至海中。     

红外热成像测温技术及其应用

自然界一切温度高于绝对零度的物体都在以电磁波的形式向外辐射能量,其中包括0.7μm～100μm的红外光波.红外光具有很高的温度效应,这是红外热成像测温技术的基础.红外热成像就是通过红外探测器接收被测物体的红外辐射,再由信号处理系统转变为目标的视频热图像的一种技术.它将物体的热分布转变为可视图像,并在监视器上以灰度或伪彩显示出来,从而得到被测物体的温度分布场信息.     

舰船烟囱热壁面水雾降温的大涡模拟

采用水雾喷射技术冷却舰船烟囱能够有效降低舰船红外辐射强度,对于提高舰船海上生存能力有重要意义。由于水滴蒸发和气流浮升作用相互影响,细水雾和热烟气在烟囱表面的运动是一种复杂的多相湍流流动。建立水雾在烟囱壁面空间中的蒸发和运动方程,应用多相湍流大涡模拟方法对舰船烟囱壁面空间的热烟气-水雾流动进行建模与数值仿真,分析烟囱壁面热气流浮升作用对水滴到达壁面能力和蒸发过程的影响,以及水滴直径与流量对烟囱壁面区域内热烟气下沉区域大小和流场分布参数的影响,得到水流量和水滴直径与烟囱壁面冷却温度之间的关系。研究结果对于舰船烟囱或其他热固表面冷却方案的选择和优化有一定参考价值。     

一种新式舰船红外靶标设计方法研究

论文针对舰船红外靶标研究现状以及靶场试验实际使用中现有红外靶标重心高、体积大、稳定性差、布靶困难等问题,提出一种新式舰船红外靶标设计方案,采用碳纤维电加热布自动温度控制实现对典型舰船目标的红外辐射特性模拟,较好解决了实弹打靶试验中现有红外靶标所面临的实际问题。     

舰船热尾流海面和大气传输红外辐射特性分析

舰船热尾流必须经历海面辐射和大气传输过程才能被红外探测器发现。本文建立了海面红外辐射产生和大气红外辐射传输数学模型,在海面红外辐射产生中考虑了粗糙海面分布、风速和探测器观测角度对海面红外辐射的影响,在大气红外辐射传输中考虑了大气分子吸收、大气散射和气象条件对大气红外辐射传输衰减特性的影响。通过对比分析,指出了影响红外隐身效果的主要因素,为红外隐身评估技术提供分析手段。     

柴油机水下排气红外抑制仿真及试验研究

[目的]为降低通气管航态下的潜艇红外尾迹,[方法]针对柴油机水下排气系统,提出一种能够抑制水下高温废气红外辐射的两级冷却方法,然后基于有限元流体分析方法分析红外抑制前、后的水面温度场。最后,基于仿真得到的初步数据搭建水下排气试验平台,并对红外抑制前、后的水面红外辐射亮度及水下温度进行测试。[结果]结果表明:两级降温措施对柴油机的高温排气有着良好的红外抑制效果,水面最大红外亮度可降低约90%。[结论]该方法对潜艇的隐蔽性改进具有较好的工程应用价值和军事价值。     

基于声线法的邮轮开敞区域辐射噪声特性分析

邮轮投入使用后，主机废气由烟囱排出，排气噪声会向烟囱周围及公共甲板等噪声敏感区域辐射，从而严重影响旅客乘坐舒适性。以邮轮烟囱排气噪声为主导声源，建立大型邮轮及其开敞区域的噪声预报模型，采用声线法分析邮轮开敞区域的辐射噪声分布特征及强度，形成邮轮开敞区域空气辐射噪声预报的数值计算方法。结果表明：烟囱排气噪声辐射指向性是由邮轮烟囱为中心向四周呈现球面状传播，辐射强度与传播距离成反比，烟囱排气噪声对开敞区域辐射影响差异性明显，可从影响噪声衰减的因素切入，进而进行防控。研究所得的大型邮轮开敞区域辐射噪声特性及其数值预报方法，可为邮轮声学设计及噪声预报提供参考。     

舰船动力系统排烟对甲板上方空间温度场影响的数值分析

[目的]现代舰船动力系统排出的高温烟气对甲板上方高精度电子设备可靠工作和舰载机等作业单元的安全起降等具有重要影响,因此开展这些方面的研究工作非常重要。[方法]利用Fluent软件对某型舰船甲板上方空间温度场进行数值计算。选取舰船航行的典型风向,针对4种不同工况分析高温排气走向、舰船上层建筑壁面温度分布及关键停机坪上方温度场分布。[结果]结果显示,在30°风向下,位于舰船上层建筑背风侧的1,2号停机坪总会受到高温烟气的影响,使得安全起降受到威胁;同时,在低风速情况下,上层建筑表面受到高温烟气影响的区域面积更大,最大可达73 m~2。[结论]研究建议舰载直升机应尽量避免在30°风向下在1,2号停机坪处起降,电子仪器设备的布置应尽量避开受高温烟气影响较大的区域。     

海空背景下导弹的红外辐射特性分析

从红外警戒系统的实际需要出发,针对海空复杂背景下迎头观察的导弹建立了红外辐射特征的简化模型,对典型目标的红外辐射特征值进行了理论计算,并对背景辐射对目标辐射的影响进行了分析。     

机械排烟时补风口高度对竖直单开口舱室火灾烟气特性的影响

[目的]为合理制定舰船竖直单开口舱室火灾的排烟战术,提高排烟效率,[方法]通过搭建全尺寸火灾实验平台,对竖直单开口舱室的火灾烟气特性进行研究。通过设置不同的开口高度,对负压排烟时的火源燃烧速率、舱室能见度及温度进行测量与计算。根据实验测得的火源热释放速率,使用火灾动力学模拟软件(FDS)对实验及仿真舱室温度峰值进行对比分析。[结果]结果显示,机械排烟时补风口高度应设置在总高度约1/2处,在此高度下舱室能见度及温度下降速度更为迅速。[结论]所做研究对于竖直单开口舱室火灾的机械排烟战术制定具有一定指导意义,同时也证明了在此种火灾条件下采用FDS进行模拟的可信性。     

气象环境对红外制导反舰导弹使用的影响

目前许多国家海军正在研制和使用红外制导反舰导弹,以期克服雷达导引头对近岸或港口附近舰船目标捕捉能力不足的问题。实际作战中,舰艇目标向外辐射能量,通过大气窗口波段被红外探测器接收,在斜程传输过程中受大气内部吸收和散射影响产生能量衰减。文章利用Modtran4计算模型,结合装备实际使用环境设置四个重要参数变量,通过分析计算得出四个变量条件下目标红外辐射在传输过程中的大气总透射率,探讨红外成像制导反舰导弹使用时机问题。     

弹药舱内发动机意外点火泄压排气的数值模拟

采用CFD方法对弹药舱中固体火箭发动机意外点火后的燃气流场进行数值模拟,分析意外点火的发动机质量流量、弹药舱排气面积等因素对舰船弹药舱内压力场、温度场变化规律以及泄压排气口附近气体流量和温度的影响,揭示了导弹意外点火后,弹药舱泄压排气过程中舱室压力温度变化规律,为弹药舱的排气装置的设计提供设计参考。     

基于模糊数学模型的舰船红外成像目标智能识别方法

利用传统基于SVM和基于神经网络的方法对舰船红外成像目标进行智能识别,识别距离较短,导致识别范围受限。针对上述问题,提出基于模糊数学模型的舰船红外成像目标智能识别方法。该方法分为3步:1)对舰船红外图像进行预处理,包括图像滤波、图像增强、图像分割;2)利用基于几何特性方法提取处理后的图像特征;3)以图像特征作为模糊数学模型特征因子,构建模糊集合,并利用贴近度原则对被识别对象进行归属判决,完成目标识别。结果表明:与基于SVM和基于神经网络的方法相比,利用本方法进行舰船红外成像目标智能识别,识别距离延长10 m和20 m,识别范围扩大。     

舰船辐射噪声的混沌特性检验

为提取舰船目标辐射噪声混沌特征,实现对舰船目标的自动识别,首先需要对舰船辐射噪声的混沌特性进行检验。采用一种改进的Lyapunov指数谱估计方法,计算其最大Lyapunov指数是否大于零,以及所有的Lyapunov指数之和是否小于零来判定噪声时间序列是否具有混沌特性。采用三类舰船目标辐射噪声作仿真计算,仿真结果表明三类舰船辐射噪声都具有一定的混沌特性,该结论为下一步基于混沌预测的目标检测以及提取舰船辐射噪声非线性混沌特征等工作奠定了理论基础。     

舰船辐射噪声的非线性和确定性检验

为提取舰船目标辐射噪声非线性和混沌特征,实现对舰船目标的自动识别,首先需要对舰船辐射噪声时进行非线性检验和确定性检验。运用替代数据方法,选择合理的检验统计量,根据实验数据与替代数据之间峭度和自相关两个量的差异性,分析得出舰船辐射噪声信号有非线性成分。另外,对舰船辐射噪声时间序列作相空间重构,根据递归图中出现规则图案,定性分析出舰船辐射噪声信号具有确定性成分存在。该结论为下一步提取舰船辐射噪声非线性混沌特征奠定了理论基础。     

基于灰度共生矩阵的舰船噪声特征提取方法研究

灰度共生矩阵（GLCM）可以描述图像各基元灰度的空间分布和结构特征,而舰船辐射噪声二维谱图中也含有许多目标的固有信息。利用灰度共生矩阵对舰船辐射噪声二维谱图的图像进行纹理研究,求取能量、熵、惯性矩等几个典型特征量,并通过实验室仿真和对实际舰船辐射噪声分析计算,其具有明显的差异,可以作为目标分类和识别的重要特征信息。