【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(duì)與中國科學(xué)院力學(xué)所高溫氣體動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室(胡遠(yuǎn)、于長平研究團(tuán)隊(duì))合作，針對飛行器大氣擾動(dòng)流場特征的新型探測機(jī)理開展理論模型研究，在擾動(dòng)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(dòng)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(bào)(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(dòng)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(dòng)的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。擾動(dòng)流場會(huì)對飛行器的氣動(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(dòng)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(duì)提出，利用主動(dòng)光源探測大氣擾動(dòng)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(dòng)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(jì)了對大氣擾動(dòng)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(dòng)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(tái)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(dòng)信號提取方法，重點(diǎn)分析了探測分辨尺度與擾動(dòng)光學(xué)信號特征強(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(dòng)區(qū)域密度值在空間分布上的突變特征，驗(yàn)證了遠(yuǎn)距離探測飛行器大氣擾動(dòng)密度場的理論可行性。
 

基于大氣擾動(dòng)密度場的探測原理示意圖
 

大氣擾動(dòng)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