近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所光學(xué)遙感研究中心崔文煜團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所高溫氣體動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室(胡遠(yuǎn)、于長(zhǎng)平研究團(tuán)隊(duì))合作，針對(duì)飛行器大氣擾動(dòng)流場(chǎng)特征的新型探測(cè)機(jī)理開(kāi)展理論模型研究，在擾動(dòng)密度場(chǎng)光散射信號(hào)成像仿真及信號(hào)特征分析方面取得階段進(jìn)展。
相關(guān)成果以《高速飛行器大氣擾動(dòng)密度場(chǎng)光信號(hào)特征分析》為題發(fā)表于
航空航天領(lǐng)域Top期刊《中國(guó)航空學(xué)報(bào)(英文版)》(中國(guó)科學(xué)院SCI一區(qū))。王宇瑤博士為第一作者，崔文煜副研究員為通訊作者。喬延利研究員、孫曉兵研究員為指導(dǎo)專家。
大氣擾動(dòng)流場(chǎng)是高速飛行器在飛行過(guò)程與鄰近空氣介質(zhì)產(chǎn)生流固耦合作用場(chǎng)，形成的大氣局部區(qū)域非定常、非均勻流動(dòng)的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。擾動(dòng)流場(chǎng)會(huì)對(duì)飛行器的氣動(dòng)性能、穩(wěn)定性和控制產(chǎn)生顯著影響，是航空航天工程中的重要研究領(lǐng)域。鑒于飛行器擾動(dòng)流場(chǎng)特征具有難以掩蔽、且作用范圍遠(yuǎn)超自身尺寸的物理特性，探測(cè)大氣擾動(dòng)流場(chǎng)有望發(fā)展成為一種新型的空中飛行器間接感知手段，具有廣闊的應(yīng)用前景。
研究團(tuán)隊(duì)提出，利用主動(dòng)
光源探測(cè)大氣擾動(dòng)密度場(chǎng)特征，從而遠(yuǎn)距離感知飛行器存在的構(gòu)想。根據(jù)大范圍擾動(dòng)物理場(chǎng)的流體模擬數(shù)據(jù)分析了空間異質(zhì)特性，針對(duì)性地設(shè)計(jì)了對(duì)大氣擾動(dòng)區(qū)域散射光進(jìn)行三維層析成像的探測(cè)模式。構(gòu)建了飛行器擾動(dòng)密度場(chǎng)空間分布模型和光散射回波成像仿真模型，模擬了地基探測(cè)平臺(tái)百公里級(jí)遠(yuǎn)距離光散射回波圖像。在此基礎(chǔ)上，提出了擾動(dòng)信號(hào)提取方法，重點(diǎn)分析了探測(cè)分辨尺度與擾動(dòng)光學(xué)信號(hào)特征強(qiáng)度之間的相關(guān)性規(guī)律，進(jìn)而闡明擾動(dòng)密度場(chǎng)特征的光信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系。
研究表明，該探測(cè)模式理論上可捕捉擾動(dòng)區(qū)域密度值在空間分布上的突變特征，驗(yàn)證了遠(yuǎn)距離探測(cè)飛行器大氣擾動(dòng)密度場(chǎng)的理論可行性。
基于大氣擾動(dòng)密度場(chǎng)的探測(cè)原理示意圖
大氣擾動(dòng)密度場(chǎng)光散射回波信號(hào)成像仿真模型框架和工作流程示意圖
差分層析成像仿真結(jié)果圖
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