[发明专利]一种固体推进剂烟雾影响可见光制导信号虚拟试验方法

说明书

技术领域

本发明属于固体推进剂烟雾光学制导信号影响研究技术领域，尤其是涉及一种固体推进剂烟雾影响可见光制导信号虚拟试验方法。

背景技术

随着机械化、信息化技术的发展，现代武器系统越来越多的采用雷达、光电等自动跟踪、控制和制导手段，武器系统的自动化程度、打击精度等方面得到显著提高，极大程度上提升了弹箭武器系统的作战效能。但与此同时，弹箭武器发射和运载过程中的烟焰问题危害性日益显现，对武器系统信息化、智能化、隐身化性能影响很大，对武器系统快速、精确打击、隐身等功能造成了严重的不利影响，甚至已成为制约我军弹箭武器发挥正常效能、新装备订货以及新型武器装备发展的主要技术瓶颈。尤其是近年来，重型反坦克导弹研制过程中出现推进剂装药烟雾遮挡制导信号的问题，解决问题耗费巨大。制导信号通常采用红外、紫外、激光、可见光等。现如今，可见光系统已开始大量应用于制导武器系统，其显著提高了武器系统的自动化程度和打击精度，极大程度上提升了弹箭武器系统的作战效能。

固体推进剂是弹箭武器系统的发射能源，其低特征信号性能是保证武器系统战场使命完成的重要因素。羽流是从火箭发动机喷管喷射出来的羽毛状的高速高温燃气流，火箭羽流是一种气体分子浓度大、电子密度和电子碰撞频率都很高的弱等离子体，其与雷达微波之间会发生相互作用，使微波信号功率大为降低，影响导弹的制导。而羽流场是火箭发动机喷管喷射出来的羽毛状的高速高温燃气流的流体运动所占据的空间。目前，对推进剂燃烧和燃烧产物流动的数学模型进行模拟试验时，通常都采用FLUNT软件对固体推进剂燃烧后的羽流场进行模拟，且采用FLUNT软件完成所试验固体推进剂的羽流场计算后，便能自动输出*.out文件供微波衰减计算、红外辐射计算以及光电特性计算使用。火箭排气羽流的特征信号（Exhaust Plume Signature）是一种包含有系统或火箭发动机排气全部性能或特性的术语，此性能或特性可被用作探测、识别、或拦截执行任务的发射平台或导弹。羽流的特征信号特性主要包括烟、辐射能的散发、能见度（视程/能见距离）和雷达波吸收等4项参数。固体推进剂烟雾是羽流特征信号的重要表征参数，其从表观特征可以细分为：一次烟雾和二次烟雾，一次烟雾主要由火箭发动机喷管喷出的凝相颗粒构成，主要存在形式为金属氢氧化物、氧化物和氯化物等，复合推进剂中的金属粉（铝、镁等）燃烧产生的金属氧化物（Al₂O₃、MgO等）是一次烟雾的主要来源；二次烟雾由燃气中可凝气体组成，是燃气与大气相互作用的结果。复合推进剂中的AP和含氟组分燃烧分解后形成HCl、HF，在特定的温度和湿度条件下，与空气相结合形成水和HCl、HF的共沸液滴烟云。

但现如今在低特征信号推进剂研制及评价过程中，解决问题需要耗费大量的人力物力，研制周期大幅度延长，因而带来巨大的经济损失和政治影响，现如今迫切需要虚拟试验对固体推进剂相关性能进行快速评价。而虚拟试验是借助于计算机的高速解算，按实际试验要求对基于固体推进剂燃烧、燃烧产物流动的数学模型以及可见光制导信号穿越固体推进剂羽流进行计算机建模与求解，不仅可以作为真实试验的前期准备工作或在一定程度上替代传统的试验（如一些极限工况）；并且能大幅减少真实试验次数，降低试验费用，缩短试验周期；同时，具有较好的交互性，使得各种试验信息及时反馈；另外，虚拟试验不受气象条件、场地、时间和次数的限制，试验过程可方便实现回放、再现和重复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种固体推进剂烟雾影响可见光制导信号虚拟试验方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速且准确获得固体推进剂烟雾对可见光制导信号的影响结果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种固体推进剂烟雾影响可见光制导信号虚拟试验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、羽流场计算及数据存储：采用数据处理器调用FULENT软件对所试验固体推进剂进行羽流场计算后，将羽流场计算结果自动输出并存储至与所述数据处理器相接的数据存储单元内；其中，所输出的羽流场计算结果中包括气相产物羽流场计算结果和凝聚相产物羽流场计算结果；

步骤二、气相产物羽流场数据结构网格化处理，其处理过程如下：

步骤201、喷流区域气相产物流场数据读取：采用所述数据处理器从步骤一中所输出的气相产物羽流场计算结果中，读取喷流区域内所有非结构网格节点的气相产物流场数据；所述喷流区域为步骤一中羽流场计算时所用发动机喷管出口后方的矩形区域；