【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(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)隊與中國科學(xué)院力學(xué)所高溫氣體動力實驗室(胡遠(yuǎn)、于長平研究團(tuán)隊)合作，針對飛行器大氣擾動流場特征的新型探測機理開展理論模型研究，在擾動密度場光散射信號成像仿真及信號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密度場光信號特征分析》為題發(fā)表于航空航天領(lǐng)域Top期刊《中國航空學(xué)報(英文版)》(中國科學(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。
大氣擾動流場是高速飛行器在飛行過程與鄰近空氣介質(zhì)產(chǎn)生流固耦合作用場，形成的大氣局部區(qū)域非定常、非均勻流動的空氣動力學(xué)現(xiàn)象。擾動流場會對飛行器的氣動性能、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。鑒于飛行器擾動流場特征具有難以掩蔽、且作用范圍遠(yuǎn)超自身尺寸的物理特性，探測大氣擾動流場有望發(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)隊提出，利用主動光源探測大氣擾動密度場特征，從而遠(yuǎn)距離感知飛行器存在的構(gòu)想。根據(jù)大范圍擾動物理場的流體模擬數(shù)據(jù)分析了空間異質(zhì)特性，針對性地設(shè)計了對大氣擾動區(qū)域散射光進(jìn)行三維層析成像的探測模式。構(gòu)建了飛行器擾動密度場空間分布模型和光散射回波成像仿真模型，模擬了地基探測平臺百公里級遠(yuǎn)距離光散射回波圖像。在此基礎(chǔ)上，提出了擾動信號提取方法，重點分析了探測分辨尺度與擾動光學(xué)信號特征強度之間的相關(guān)性規(guī)律，進(jìn)而闡明擾動密度場特征的光信號轉(zhuǎn)換關(guān)系。
研究表明，該探測模式理論上可捕捉擾動區(qū)域密度值在空間分布上的突變特征，驗證了遠(yuǎn)距離探測飛行器大氣擾動密度場的理論可行性。
基于大氣擾動密度場的探測原理示意圖
大氣擾動密度場光散射回波信號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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