馬平， 石安華， 楊益兼， 于哲峰， 孫良奎， 黃潔

(中國空氣動力研究與發(fā)展中心 超高速空氣動力研究所， 四川 綿陽 621000)

高超聲速球模型及流場光輻射和電磁散射特性測量

馬平， 石安華， 楊益兼， 于哲峰， 孫良奎， 黃潔

(中國空氣動力研究與發(fā)展中心 超高速空氣動力研究所， 四川 綿陽 621000)

為了研究高超聲速目標(biāo)及其流場對目標(biāo)探測和識別的影響，在彈道靶設(shè)備上開展了球模型光輻射和電磁散射特性測量。由二級輕氣炮發(fā)射模型，模型為φ15 mm的球，材料為Al2O3，速度范圍4.26.1 km/s，靶室壓力范圍2.015.4 kPa，光電倍增管探測器分別測量中心波長為254 nm、365 nm、430 nm的紫外輻射強(qiáng)度和可見光輻射強(qiáng)度，紅外InSb探測器分別測量波長為35 μm、812 μm的紅外輻射強(qiáng)度，X波段單站雷達(dá)系統(tǒng)測量在視角為40°的全目標(biāo)雷達(dá)散射截面積(RCS)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在給定的實(shí)驗(yàn)條件下，模型及流場的光輻射強(qiáng)度和電磁散射特性強(qiáng)烈依賴于模型飛行速度和實(shí)驗(yàn)壓力；模型及流場紫外輻射、可見光輻射主要為頭部激波帽輻射，尾跡基本沒有紫外輻射、可見光輻射；模型及流場紅外輻射主要集中在模型頭部區(qū)域，尾跡在35 μm波段紅外輻射明顯且持續(xù)時(shí)間較長，尾跡在812 μm波段輻射不明顯；在模型飛行速度較低時(shí)，模型及流場的電磁散射能量主要集中在有繞流的模型區(qū)域；當(dāng)模型飛行速度較高時(shí)，模型及流場電磁散射能量分布在有繞流的模型區(qū)域和尾跡區(qū)域；在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，模型尾跡總目標(biāo)RCS比等離子鞘套包覆的模型目標(biāo)RCS大約1個數(shù)量級。

兵器科學(xué)與技術(shù)； 光輻射； 電磁散射； 彈道靶； 流場； 測量

0 引言

高超聲速目標(biāo)再入大氣層或在臨近空間飛行時(shí)，由于與空氣的劇烈相互作用，將在目標(biāo)表面形成激波層，目標(biāo)駐點(diǎn)周圍的氣體溫度最高可達(dá)8 000～10 000 ℃以上，高溫使目標(biāo)附近空氣發(fā)生電離，形成等離子體鞘套和尾跡。高超聲速飛行器在大氣中飛行時(shí)產(chǎn)生的復(fù)雜物理化學(xué)現(xiàn)象將嚴(yán)重影響目標(biāo)的光輻射特性和電磁散射特性[1-2]。研究高超聲速目標(biāo)光電特性對于臨近空間高超聲速飛行器突防設(shè)計(jì)和評估中具有重要意義。美國空軍阿諾德工程發(fā)展中心、俄羅斯科學(xué)院約菲技術(shù)物理研究所等在彈道靶、激波風(fēng)洞等設(shè)備上開展了高超聲速飛行器目標(biāo)光電特性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用研究工作，為其建立可靠的高超聲速目標(biāo)光電特性預(yù)測軟件提供了驗(yàn)證數(shù)據(jù)。穆磊等[3]以RAM-CII飛行器為研究目標(biāo)開展了高速鈍錐體全流場光輻射特性模擬。胡蘭芳等[4]開展了高超聲速繞流流場及輻射特性數(shù)值模擬研究。葛學(xué)珍等[5]開展了聚碳酸酯球模型和鋁球模型的彈道靶紅外輻射測量。黃永等[6]應(yīng)用1階畸變Born近似完成了亞密湍流等離子體尾跡雷達(dá)散射截面的計(jì)算。于哲峰等[7]從高超聲速流場模擬的雙縮尺律和亞密湍流尾跡對雷達(dá)散射截面積(RCS)模擬的Born近似出發(fā)，開展了高超聲速飛行體亞密湍流尾跡RCS特性的相似規(guī)律初步研究。崔朝龍等[8]開展了用于大氣湍流探測的激光雷達(dá)研究，表明光強(qiáng)閃爍激光雷達(dá)能夠獲取大氣湍流距離變化和日變化特征信息。張志成等[9]開展了典型再入飛行器的紅外輻射和電磁散射特性數(shù)值模擬，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。金銘等[10]利用JF10高焓激波風(fēng)洞設(shè)施, 進(jìn)行了等離子鞘包覆目標(biāo)的電磁散射測量實(shí)驗(yàn)，在C波段上觀測到等離子鞘對目標(biāo)RCS的影響。彈道靶可以提供模型自由飛行條件，使模型不受支架的干擾，模型發(fā)射速度和靶室壓力易于控制，配置了不同波段的輻射計(jì)、雷達(dá)系統(tǒng)等測試設(shè)備，能夠作為地面模擬高超聲速目標(biāo)光電特性研究的主力設(shè)備之一。目前，公開報(bào)道的高超聲速目標(biāo)光電特性地面模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果尚不多見。本文介紹了高超聲速模型及其流場光電特性彈道靶測量方法，開展了Al2O3球模型光輻射和電磁散射特性測量實(shí)驗(yàn)，分析了不同實(shí)驗(yàn)條件下模型激波脫體距離的變化、模型及流場的典型波段光輻射特征和X波段單站后向電磁散射特性。

1 實(shí)驗(yàn)方法

利用靶室模擬模型飛行大氣環(huán)境，彈道靶的二級輕氣炮將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶l(fā)射到超高速飛行狀態(tài)，模型在該環(huán)境中與空氣相互作用產(chǎn)生等離子體流場。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋w行速度通過控制發(fā)射器參數(shù)實(shí)現(xiàn)，模型飛行環(huán)境壓力利用抽真空系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[11]。模型選用直徑15 mm的高圓度且具有高強(qiáng)度和耐高溫Al2O3球。由布置在彈道靶設(shè)備不同位置的陰影照相系統(tǒng)、光輻射測量系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)分別進(jìn)行模型激波脫體距離、光輻射特性和電磁散射特性測量。針對研究側(cè)重點(diǎn)不同，模型激波脫體距離測量、模型及流場光輻射特性與電磁散射特性測量采用不同的實(shí)驗(yàn)條件。

1.1 模型激波脫體距離測量

模型激波脫體距離測量結(jié)果用于考核/驗(yàn)證流場參數(shù)計(jì)算使用的化學(xué)動力學(xué)模型和化學(xué)反應(yīng)模型以及計(jì)算方法的有效性。激波脫體距離采用陰影儀進(jìn)行測量。為避免模型因燒蝕引起形狀變化帶來的測量誤差，測量位置距離發(fā)射器出口較近。光源采用波長532 nm脈沖激光器，激光出光脈沖寬度10 ns±1 ns. 通過縮小測量視場，提高成像系統(tǒng)的空間分辨率。采用高分辨率成像技術(shù)，激波脫體距離測量的空間分辨率高于100線對即10 μm. 模型激波脫體距離的測量方案見圖1. 模型飛行速度分別為4.4 km/s、5.2 km/s、5.9 km/s，壓力約10 kPa.

圖1 球模型激波脫體距離高精度測量方案Fig.1 Measuring scheme of shock standoff distance on the sphere model and flow field

1.2 模型及流場光輻射特性測量

為了盡量避免模型燒蝕產(chǎn)生的燒蝕產(chǎn)物進(jìn)入流場影響流場光輻射研究，一方面，采用耐高溫材料制作模型；另一方面，光輻射測量位置盡量離發(fā)射器出口近，使實(shí)驗(yàn)時(shí)模型表面溫升很小，在距離發(fā)射器出口不同位置分別進(jìn)行紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度，以及紅外輻射強(qiáng)度測量。流場紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度、紅外輻射強(qiáng)度均采用雙狹縫結(jié)構(gòu)輻射計(jì)進(jìn)行測量。采用瞬態(tài)紅外輻射成像測量系統(tǒng)測量流場紅外輻射二維分布。模型流場光輻射特性測量方案見圖2. 紫外輻射強(qiáng)度測量中心波長分別為365 nm、390 nm，對應(yīng)半峰全寬為2 nm、10 nm的紫外輻射強(qiáng)度一維分布；可見光輻射強(qiáng)度測量使用中心波長為430 nm、半峰全寬為10 nm的可見光輻射計(jì)進(jìn)行測量；紅外輻射強(qiáng)度測量使用測量波段為35 μm、812 μm的紅外輻射計(jì)進(jìn)行測量。輻射從水平方向測量，垂直于模型飛行方向，即測量視角為90.

圖2 模型及流場光輻射特性測量方案Fig.2 Measuring shceme of ray radiation on sphere model and flow field

實(shí)驗(yàn)條件如下：1)速度4.4 km/s，壓力6.5 kPa；2)速度5.1 km/s、壓力7.0 kPa；3)速度5.9 km/s、7.4 kPa；4)速度5.8 km/s、10.0 kPa；5)速度5.8 km/s、15.4 kPa.

1.3 模型及流場電磁散射特性測量

利用X波段單站連續(xù)波雷達(dá)進(jìn)行測量，該雷達(dá)系統(tǒng)測量靈敏度達(dá)到-80 dBsm，測量精度達(dá)到±1 dB. 為了減小背景散射影響，雷達(dá)布置在微波暗室中且采用了背景對消技術(shù)。圖3給出了球模型及流場RCS測量方案。測量視角為40，采用垂直極化發(fā)射，垂直和水平極化接收方式測量。采用非燒蝕低RCS陶瓷材料Al2O3球作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，解決本體RCS與流場RCS差距大對動態(tài)測量范圍要求大的問題。模型及流場電磁散射特性測量實(shí)驗(yàn)條件與模型及流場光輻射特性測量實(shí)驗(yàn)條件基本相同。由于在靶上測量位置不同，模型在飛行過程中速度有衰減，使模型在二者的測量區(qū)域速度略有差別。

圖3 球模型及流場RCS測量方案Fig.3 Measuring scheme of RCS on sphere model and flow field

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 模型激波脫體距離測量

實(shí)驗(yàn)中獲得了直徑15 mm的球模型以不同速度在模擬環(huán)境壓力約10 kPa中飛行時(shí)的高分辨率陰影照片，如圖4所示。根據(jù)陰影照片分析處理得到球模型激波脫體距離實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體見表1.

圖4 球模型激波脫體距離測量陰影照片F(xiàn)ig.4 Photographs of measured shock standoff distance on the sphere model

模型直徑/mm飛行速度/(km·s-1)模擬環(huán)境壓力/kPa激波脫體距離/mm154223057315522305531561230463

模型激波脫體距離采用Photoshop等讀圖軟件進(jìn)行處理。由于采用高分辨率成像技術(shù)，在激波脫體距離測量圖像中，模型直徑所占像素達(dá)到4 300以上，考慮邊緣判斷誤差，在直徑所占像素判斷中，誤差不超過20個像素，激波線線寬在40個像素以下，激波脫體距離在200個像素以下。因此，激波脫體距離最大測量誤差為

(1)

式中：d為球模型的直徑。

根據(jù)(1)式計(jì)算，激波脫體距離最大測量誤差0.038 mm.

2.2 模型及流場光輻射特性測量

紅外輻射計(jì)采用中溫腔式黑體爐標(biāo)定，紅外輻射成像測量系統(tǒng)使用大面積黑體爐標(biāo)定，紫外輻射計(jì)、可見光輻射計(jì)采用高亮度寬帶白光光源進(jìn)行標(biāo)定。紫外輻射計(jì)、可見光輻射計(jì)和紅外輻射計(jì)標(biāo)定方法見文獻(xiàn)[12]。根據(jù)輻射計(jì)標(biāo)定曲線及偏差范圍，對于紫外和可見光輻射計(jì)，測量偏差在±20%以內(nèi)；對于紅外輻射計(jì)，測量偏差在±20%以內(nèi)。在實(shí)驗(yàn)中獲得了不同速度v∞和不同模擬環(huán)境壓力p∞條件下球模型及流場在2個紫外波段、1個可見光波段、2個紅外波段的輻射強(qiáng)度I一維分布數(shù)據(jù)。圖5給出了不同實(shí)驗(yàn)條件下φ15 mm Al2O3球模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度、紅外輻射強(qiáng)度一維分布測量數(shù)據(jù)，其中λ0為中心波長，Δλ為帶寬。實(shí)驗(yàn)中測量的紫外輻射、可見光輻射主要來自于模型流場輻射，紅外輻射主要來自于模型本體輻射。

圖5 球模型及流場光輻射強(qiáng)度一維分布測量結(jié)果Fig.5 One-dimensional ray radiation distribution measurements of sphere models and flow field

2.3 模型及流場電磁散射特性測量

X波段單站雷達(dá)系統(tǒng)記錄模型及尾跡的幅值A(chǔ)(t)、相位φ(t)曲線，進(jìn)行背景對消、定標(biāo)、近遠(yuǎn)場變換和一維成像處理，最終得出被測模型及尾跡的總RCS和沿模型飛行軸線分布RCS數(shù)據(jù)[13]。雷達(dá)測量系統(tǒng)采用發(fā)射低速金屬球法進(jìn)行標(biāo)定。采用低速金屬球進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定時(shí)，金屬球的速度選擇在200～300 m/s范圍，避免形成激波影響標(biāo)定結(jié)果。標(biāo)定結(jié)果表明，X波段雷達(dá)測量系統(tǒng)的測量誤差不大于1 dB. 圖6給出了實(shí)驗(yàn)獲得的φ15 mm Al2O3球模型在不同實(shí)驗(yàn)條件下模型及流場在40視角方向上的X波段RCS一維分布數(shù)據(jù)。圖6中RCS測量值均為相對于模型靜態(tài)RCS值的歸一化結(jié)果。

圖6 球模型及流場RCS一維分布測量結(jié)果Fig.6 One-dimensional RCS distribution measurements of sphere models and flow field

3 分析討論

3.1 模型激波脫體距離測量

由表1可知，利用高分辨激波脫體距離測量技術(shù)獲得了清晰的具有高分辨率的模型飛行陰影照片。在壓力約10 kPa時(shí)，模型飛行速度從4.4 km/s到5.9 km/s，激波脫體距離逐漸減小，但變化量小于100 μm量級，與高溫氣體化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)理論分析結(jié)果一致。

3.2 模型及流場光輻射特性測量

由圖5可知，模型尾跡流場基本沒有紫外、可見光輻射；模型尾跡流場在35 μm波段紅外輻射明顯且持續(xù)時(shí)間較長，尾跡流場在812 μm波段輻射不明顯。在同一次實(shí)驗(yàn)中，模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度在同一數(shù)量級，35 μm波段紅外輻射強(qiáng)度比812 μm波段紅外輻射強(qiáng)度高約1個數(shù)量級。

在不同實(shí)驗(yàn)條件下，φ15 mm Al2O3模型及流場的不同波段光輻射強(qiáng)度峰值隨模型飛行速度、實(shí)驗(yàn)壓力的變化分別見圖7、圖8所示。由圖7、圖8可知，模型及流場的光輻射強(qiáng)度強(qiáng)烈依賴于模型飛行速度和實(shí)驗(yàn)壓力。說明速度、壓力對模型流場輻射有較大的影響。在頭部區(qū)自由電子導(dǎo)致的輻射起著重要作用，因?yàn)樗俣仍黾踊驂毫υ黾邮诡^部激波層溫度提高，從而使電子密度迅速增加，這與利用Kremer計(jì)算公式得到的結(jié)果是一致的[14]。隨著速度或?qū)嶒?yàn)壓力的增加，模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度和紅外輻射強(qiáng)度均增加，模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度的增加速率比紅外輻射強(qiáng)度快得多。

整個夜晚，甲洛洛都同情著丁主任，感動著丁主任對自己說的話，覺得自己的份量一下加重了，心口也熱烘烘的，他想著老婆本瑪對自己敬重的眼神，不由得呵呵地笑著：甲洛洛，你可真是個老好人?。?/p>

圖7 模型及流場光輻射強(qiáng)度峰值隨速度變化Fig.7 Radiation intensity peaks of models and flow field as a function of speed

圖8 模型及流場光輻射強(qiáng)度峰值隨壓力變化Fig.8 Radiation intensity peaks of models and flow field as a function of pressure

由圖7可知，隨著模型飛行速度的增加，模型及流場紫外輻射強(qiáng)度峰值和可見光輻射強(qiáng)度峰值增加了大約1個多數(shù)量級，紅外波段的輻射強(qiáng)度峰值增加了大約半個數(shù)量級。在模型飛行速度較低時(shí)，模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度和35 μm波段紅外輻射強(qiáng)度在同一個數(shù)量級。在模型飛行速度較高時(shí)，模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度比其紅外輻射強(qiáng)度大約0.51.5個數(shù)量級。

由圖8可知，隨著實(shí)驗(yàn)壓力的增加，模型及流場紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度增加了約34倍，在紅外波段輻射強(qiáng)度基本不變。在實(shí)驗(yàn)壓力較低時(shí)，模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度和35 μm波段紅外輻射強(qiáng)度在同一個數(shù)量級。在實(shí)驗(yàn)壓力較高時(shí)，模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度比其紅外輻射強(qiáng)度大約12個數(shù)量級。

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，模型速度或環(huán)境壓力變化引起模型流場的溫度升快，模型溫度加熱慢得多，導(dǎo)致模型流場輻射變化要比模型輻射變化大得多。從不同波段輻射測量結(jié)果比較可以說明模型及流場紫外、可見光輻射主要為頭部激波帽輻射，模型及流場紅外輻射主要集中在模型頭部區(qū)域。

3.3 模型及流場電磁散射特性測量

由圖6可知，實(shí)驗(yàn)中觀測到模型RCS突增現(xiàn)象，模型湍流尾跡RCS明顯且持續(xù)距離較遠(yuǎn)；在模型飛行速度較低時(shí)，模型及流場的電磁散射主要集中在模型及等離子鞘套區(qū)域；當(dāng)模型飛行速度較高時(shí)，模型及流場的電磁散射中心數(shù)增加，湍流尾跡區(qū)域各個散射中心RCS迅速變大，模型及流場電磁散射中心主要分布在模型及等離子鞘套區(qū)域和尾跡區(qū)域；模型湍流尾跡RCS變化頻率最快接近20 kHz.

在不同實(shí)驗(yàn)條件下，φ15 mmAl2O3模型及流場的RCS隨模型飛行速度、實(shí)驗(yàn)壓力的變化分別如圖9、圖10所示。由圖9、圖10可知，模型及流場RCS強(qiáng)烈地依賴于模型飛行速度和實(shí)驗(yàn)壓力。模型等離子鞘套的出現(xiàn)可能明顯地增強(qiáng)模型電磁散射，使模型及等離子鞘套RCS比模型RCS增大7 dB，出現(xiàn)RCS突增現(xiàn)象；模型等離子鞘套的出現(xiàn)也可能對模型電磁散射影響不明顯。在測量誤差范圍內(nèi)，模型及等離子鞘套中RCS比模型RCS基本相同。隨著模型飛行速度的增加，模型及等離子鞘套RCS逐漸減小，出現(xiàn)模型尾跡總RCS與模型及等離子鞘套RCS數(shù)量級相同的現(xiàn)象。隨著實(shí)驗(yàn)壓力的增加，模型及等離子鞘套RCS基本不變，模型湍流尾跡RCS最大值和尾跡總RCS均增大，出現(xiàn)模型尾跡總RCS遠(yuǎn)大于模型及等離子鞘套RCS的現(xiàn)象。

圖9 模型及流場RCS隨速度變化Fig.9 RCS of models and flow field as a function of velocity

圖10 模型及流場RCS隨實(shí)驗(yàn)壓力變化Fig.10 RCS of models and flow field as a function of pressure

由圖9可知，在實(shí)驗(yàn)壓力不變的條件下，隨著模型飛行速度增加，模型及等離子鞘套RCS減小7 dB，模型尾跡RCS最大值和尾跡總RCS增加了12個數(shù)量級，模型及等離子鞘套RCS與尾跡RCS最大值的差別減小了2個多數(shù)量級，模型及等離子鞘套RCS與尾跡總RCS的差別減小了接近2個數(shù)量級。在實(shí)驗(yàn)壓力7.4 kPa、模型速度5.8 km/s的實(shí)驗(yàn)條件下，尾跡總RCS與模型及等離子鞘套RCS數(shù)量級相同。

4 結(jié)論

1)在壓力約10 kPa時(shí)，模型飛行速度從4.2 km/s到6.1 km/s，激波脫體距離逐漸減小，但變化量小于100 μm量級。

2)在給定的實(shí)驗(yàn)條件下，模型及流場的光輻射強(qiáng)度強(qiáng)烈依賴于模型飛行速度和實(shí)驗(yàn)壓力。模型及流場紫外、可見光輻射主要為頭部激波帽輻射，尾跡基本沒有紫外輻射、可見光輻射；模型及流場紅外輻射主要集中在模型頭部區(qū)域，尾跡在35 μm波段紅外輻射明顯且持續(xù)時(shí)間較長，尾跡在812 μm波段輻射不明顯。模型及流場的紫外輻射強(qiáng)度、可見光輻射強(qiáng)度在同一數(shù)量級，35 μm波段紅外輻射強(qiáng)度比812 μm波段紅外輻射強(qiáng)度大1個數(shù)量級左右。

3)模型等離子鞘套的出現(xiàn)可能明顯地增強(qiáng)模型電磁散射，出現(xiàn)模型RCS突增；模型湍流尾跡RCS明顯且持續(xù)時(shí)間較長。在模型飛行速度較低時(shí)，模型及流場的電磁散射能量主要集中在模型及等離子鞘套區(qū)域。當(dāng)模型飛行速度較高時(shí)，湍流尾跡區(qū)域各個散射中心的RCS迅速變大，模型及流場電磁散射中心主要分布在模型及等離子鞘套區(qū)域和尾跡區(qū)域。在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，模型尾跡總RCS與模型及等離子鞘套RCS數(shù)量級相同，也可能遠(yuǎn)大于模型及等離子鞘套RCS.

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Measurement of Ray Radiation and Electromagnetic Scattering fromHypersonic Sphere Models and Their Flow Fields in Ballistic Range

MA Ping, SHI An-hua, YANG Yi-jian, YU Zhe-feng, SUN Liang-kui, HUANG Jie

(Hypervelocity Aerodynamics Institute, China Aerodynamics Research and Development Center，Mianyang 621000， Sichuan, China)

The ray radiation and electromagnetic scattering of the sphere models in the ballistic range are measured to investigate the effects of hypervelocity vehicle and flow field on the target detection and recognition. The models are launched from a two-stage light gas gun. The models are the spheres with the diameter of 15 mm, which are made of Al2O3. The velocity ranges from 4.2 km/s to 6.1 km/s, and the target chamber pressure ranges from 2.0 kPa to 15.4 kPa. The intensities of ultraviolet radiation (254 nm and 365 nm) and visible radiation (430 nm) of the models are measured by the photomultiplier detectors, respectively. The intensities of infrared radiation (3-5 μm and 8-12 μm) of the models are measured by using InSb detectors. The radar cross section (RCS) of the full targets is measured by the monostatic radar system working at X waveband, of which the visual angle between the main beam and the flight direction is 40°. The results show that the ray radiation intensities of the models and flow field and the electromagnetic scattering characteristics depend on the flight speeds of the models and the chamber pressure. The ultraviolet radiation intensity is the same as their visible light radiation intensity. The difference of radiation intensity between 3-5 μm and 8-12 μm is within one order of magnitude. The ultraviolet radiation and visible radiation mainly come from the shock wave radiation, which do not present in the wake radiation at all. The intensity of infrared radiation of the wake in the range of 3-5 μm is higher and its duration is longer compared to that of 8-12 μm. The electromagnetic scattering energy mainly comes from the regions of the models surrounded by the flow field when the flight speed is lower, and the electromagnetic scattering energy of the wake is markedly strengthened when the flight speed is higher. The electromagnetic scattering energy mainly comes from the regions of the models surrounded by flow fields and wakes when the flight speed is high. The total RCS of wake is about one order of magnitude larger than that of the model surrounded by flow fields under certain conditions.

ordnance science and technology; ray radiation; electromagnetic scattering; ballistic range; flow field; measurement

2016-11-01

國家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2014CB340200)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11272336)； 電子科技大學(xué)極高頻復(fù)雜系統(tǒng)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目(2016年)

馬平(1976—)，男，高級工程師。E-mail: hbmaping@263.net

V411.7

A

1000-1093(2017)06-1223-08

10.3969/j.issn.1000-1093.2017.06.023