一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法技术

本发明专利技术提供了一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法，首先建立尺寸与实际飞行器相同的飞行器模型，所述飞行器模型的任意一点表面温度是实际飞行器的n倍，所述飞行器模型与实际飞行器的表面温度与测量波段的乘积相同，然后定义所述飞行器模型在0～λ波段的积分辐射强度与全波段的积分辐射强度之比的函数F(λT)，其中λ为波长，T为温度，再对普朗克定律在λ

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法
本专利技术涉及飞行器
，特别涉及一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法。
技术介绍
国内在飞行器设计的研究手段上，主要是开发辐射特征仿真计算软件，但由于缺少验证，仿真软件的计算精度也无法保证。对于高空高速战斗机辐射强度的测试主要有两种方法：一是进行空对空飞行测试，二是开展地面静态测试。空对空飞行测试的实验条件苛刻，测试成本高，周期长。地面静态测试需要在地面模拟高空中低压、低温的环境，实验条件苛刻、实验环境模拟困难，成本高。这使得飞行器的研制存在较大的技术风险，一旦在飞行器研制后期的试飞验证阶段通过动态飞行器测试发现飞行器的辐射特性不能满足指标要求，无论从时间还是成本上，方案更改均需要付出巨大的代价。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法，包括如下步骤：步骤一，建立尺寸与实际飞行器相同的飞行器模型，所述飞行器模型的任意一点表面温度是实际飞行器的n倍，所述飞行器模型与实际飞行器的表面温度与测量波段的乘积相同，即所述飞行器模型的波长范围为实际飞行器的1/n倍；步骤二，定义所述飞行器模型在0～λ波段的积分辐射强度与全波段的积分辐射强度之比的函数F(λT)，如公式(1)所示，公式(1)中λ为波长，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，T为温度，I为积分辐射强度，公式(1)中的I0～∞＝εσT4为斯特藩-玻尔兹曼定律，辐射系数ε取值为1，因此得到I0～∞＝σT4；步骤三，对普朗克定律在λ1～λ2波段进行积分得到公式(2)，步骤四，由公式(1)和公式(2)可得到辐射强度的相似准则公式，该公式如公式(3)所示，其中n为步骤一中设定的缩放比例，计算所述飞行器模型的辐射强度代入公式(3)得到所述实际飞行器的辐射强度优选的，缩放比例n取值为1.13。本专利技术提供的一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法，通过对飞行器试验件波长范围和表面温度的缩放，计算出实际飞行器的辐射强度，解决了飞行器辐射强度地面试验中难以模拟低温、低压实验环境的问题，可快速完成方案的验证和迭代，大大缩短了飞行器研制周期和费用，完善飞行器研制流程，降低研制风险，为方案设计阶段的飞行器设计提供技术支撑。附图说明图1是辐射强度计算方法的流程示意图；图2是试验件表面热电偶分布图；图3是试验件在不同探测角下的辐射强度实际值的分布图；图4是试验件在不同探测角下的辐射强度缩放值的分布图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。下面结合附图对本专利技术提供的一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法进行说明。如图1所示，本专利技术提供了一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法，包括如下步骤：步骤一，建立尺寸与实际飞行器相同的飞行器模型，所述飞行器模型的任意一点表面温度是实际飞行器的n倍，所述飞行器模型与实际飞行器的表面温度与测量波段的乘积相同；步骤二，定义所述飞行器模型在0～λ波段的积分辐射强度与全波段的积分辐射强度之比的函数F(λT)，如公式(1)所示，公式(1)中λ为波长，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，T为温度，I为积分辐射强度，公式(1)中的I0～∞＝εσT4为斯特藩-玻尔兹曼定律，辐射系数ε取值为1，因此得到I0～∞＝σT4；步骤三，对普朗克定律在λ1～λ2波段进行积分得到公式(2)，步骤四，由公式(1)和公式(2)可得到辐射强度的相似准则公式，该公式如公式(3)所示，其中n为步骤一中设定的缩放比例，计算所述飞行器模型的辐射强度代入公式(3)得到所述实际飞行器的辐射强度下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步详细的描述。具体实施例：通过两个不锈钢机翼模型作为试验件验证本专利技术提供的一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法，一个是代表飞行器模型的高温状态试验件，一个是代表实际飞行器的低温状态试验件，两个机翼试验件的几何形状、尺寸完全相同，试验件的尺寸为1000mm*800mm，如图2所示，试验件内表面分为八个通道，即八个区域，每个区域都布置有用于使试验件达到表面设定温度的电热丝，试验件表面的一些典型位置处布置有用于测量试验件是否达到设定的温度值的热电偶。下面表一给出了高低温试验件的设定表面温度状态以及设定波长范围。实验状态下，高温试验件和低温试验件之间设定的温度缩放比例n为1.13，波长范围的缩放比例也为1.13，即每个区域内的高温试验件的设定温度是同区域内低温试验件的设定温度的1.13倍，每个区域内的高温试验件的设定波长范围是同区域内低温试验件的设定波长范围的1.13倍。表一高温试验件和低温试验件的温度和波长范围设定表下面表二给出了高低温试验件各区域的热电偶测量的实际温度值，温度测量是通过温度巡检仪和电脑来监测这8个热电偶反馈的温度值，当达到目标值后，可进行高低温试验件的辐射强度的测量。表二中的试验件实际温度值与表一中试验件设定温度值最大误差为1.3％，可以进行辐射强度的测量，辐射强度的测量则是通过傅立叶光谱仪在不同角度不同探测点测量具有一定温度分布的试验件铝板表面的辐射光谱，对光谱进行进一步积分得到表面辐射强度值。表二高温试验件和低温试验件的实际温度测量结果表热电偶编号高温试验件温度低温试验件温度1421.75K374.65K2412.55K369.95K3415.55K364.35K4407.35K358.75K5402.55K354.75K6398.55K351.95K7391.85K347.05K8386.25K343.05K将表1中的温度数据及波长数据代入公式(3)中，可得到如下公式：其中I342K～373K,9.1μm～13.6μm为低温试验件表面的辐射强度值，I388K～423K,8μm～12μm为高温试验件表面的辐射强度值，1.13为缩放比例。然后进行高温试验件和低温试验件的积分辐射强度计算，计算结果如图3所示，虽然高温试验件和低温试验件的尺寸大小及温度分布相同，但温度值大小不同，所以高温试验件和低温试验件的辐射强度值不相等，但其随探测角度的变化是相同的，并且基本满足余弦定律，探测角度为探测器与试验件中心点连线与试验件法相的夹角。最后将实验测得的低温试验件辐射强度放大缩放比例n的四次方倍，再与高温试验件辐射强度进行对比，如图4所示，可看出辐射强度经缩放后，高低温试验件的辐射强度大致能够重合到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，建立尺寸与实际飞行器相同的飞行器模型，所述飞行器模型的任意一点表面温度是实际飞行器的n倍，所述飞行器模型与实际飞行器的表面温度与测量波段的乘积相同；步骤二，定义所述飞行器模型在0～λ波段的积分辐射强度与全波段的积分辐射强度之比的函数F(λT)，如公式(1)所示，

【技术特征摘要】
1.一种基于温度相似的飞行器辐射强度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，建立尺寸与实际飞行器相同的飞行器模型，所述飞行器模型的任意一点表面温度是实际飞行器的n倍，所述飞行器模型与实际飞行器的表面温度与测量波段的乘积相同；步骤二，定义所述飞行器模型在0～λ波段的积分辐射强度与全波段的积分辐射强度之比的函数F(λT)，如公式(1)所示，公式(1)中λ为波长，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，T为温度，I为积分辐射强度；步骤三，对普朗克定律在λ1～λ2波段进行积分得到公...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，张澎，宫禹，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21