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《国防科学技术大学》 2006年
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强激光与飞行靶相互作用的数值模拟研究

马厉克  
【摘要】: 本文以飞行体战斗部作为高能激光武器(HEL)的辐照对象,以激光武器的作战效能为指向,研究在激光武器防空作战的动态过程中所涉及到的因素,目的就是弄清激光武器的防空作战效能,从而优化激光武器防卫实验的靶场设计,并为激光武器将来在实际作战中的优化使用提供参考。 由于该课题多学科交叉而且整个过程是动态进行的,因此针对问题的特点和复杂性,本文所采用的研究思路是从全局考虑对问题进行必要的简化,采用解析分析和数值分析的方法来研究问题。 首先,几何分析了激光对飞行体的动态加热过程,借此获得对整个过程的全局性认识。从几何光学的角度研究了激光器和飞行体的相对位置、激光器和飞行体运行轨道的相对位置对高能激光加热飞行体的影响,提出了由飞行圆柱体表面的法向单位矢量和激光指向的单位矢量决定的角度因子。定义了环向最大角度因子随时间的分布为加热线型。将地平面上方空间划分成两类,为了有效加热飞行体,激光器应当放置在存在激光束垂直入射的那类空间中。用加热线型的时间宽度的概念研究了由于空气阻力造成的飞行轨道不对称,通过用衰减系数加权的加热线型在时间宽度内积分找到了加热效果最好的激光器放置位置。同时相应得到了在其他位置处放置激光器时作战效能的评估。 其次,采用计算流体动力学(CFD)技术以及光学传播模拟技术研究激波对高能激光的传播的影响。采用数值模拟计算了超音速飞行的飞行体周围的流场状态。 再次,采用有限元的方法研究外界有高热流密度时的热爆炸的临界问题,对热爆炸问题的非线性得到了更深刻的认识。将有限元法与二分法结合求解临界参数和临界状态。提出了只决定于炸药本身属性的超热逃逸温度,并将其作为热爆炸的一个临界参数。讨论了以同样的激光加热功率加热封闭在钢壳内的含能材料使其发生热爆炸的激光照射时间下限。 最后,采用4D大气光学传播模拟技术、CFD技术、有限元技术、对象化仿真技术来对高能激光辐照飞行体战斗部的完整过程进行三维联合仿真。具体地说,采用六自由度弹道仿真对飞行体进行了更加接近实际的轨道计算。飞行体的姿态不断变化,其轴向很少与轨道切向重合,不可避免地对激光照射时的角度因子发生了影响。提出了与热晕有关的定距离最大峰值功率密度线和定焦距最大峰值功率密度线的概念,而在联合仿真中采用的是前者,它可以使得在目标上的峰值功率密度是该处所能得到的最大峰值功率密度。综合前面的研究对激光武器的防卫过程进行了联合仿真,得到了放置激光器的最佳位置,并确定了使得飞行体内含能材料在防御距离外发生热爆炸的激光输出功率阈值。 通过对激光武器防空作战的动态过程中所涉及到的因素的研究,加深了对激光武器防空作战效能的认识,最终完成了激光武器防卫实验的靶场设计,并为激光武器将来在实际作战中的优化使用提供了重要的参考。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TJ95

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【引证文献】
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1 张智诠;王磊;徐达;罗建华;张轶飞;;弹丸激波在激光光幕靶测量中的影响分析[J];光学技术;2008年S1期
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1 刘红娟;飞行体温度测试技术研究[D];中北大学;2013年
【参考文献】
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1 张小兵,袁亚雄,余斌,翁春生;固体含能材料激光点火性能实验研究[J];火炸药学报;2000年02期
2 秦承森;热爆炸临界状态的变分特性[J];爆炸与冲击;1991年03期
3 闫大鹏,苗鹏程,王海林,贺安之;激光引爆起爆药的机理及其爆轰流场的干涉法研究[J];爆炸与冲击;1991年03期
4 高大元,张孝仪,韦力元,黄伯勇;炸药柱非限定热爆炸实验研究[J];爆炸与冲击;2000年03期
5 高大元,韦力元,彭强,李建军;炸药柱限定性热爆炸实验研究[J];爆炸与冲击;2001年03期
6 王裴,秦承森;圆柱形含能材料热爆炸临界参数计算[J];爆炸与冲击;2003年02期
7 强希文;高功率激光表面大气击穿阈值的波长关系[J];光学技术;1999年05期
8 胡艳,沈瑞琪,叶迎华;激光点火过程的一维有限差分模型比较[J];火工品;2000年03期
9 辛长范;基于Simulink的质点外弹道模型仿真[J];火力与指挥控制;2004年06期
10 秦承森,段庆生;热爆炸临界参数的新算法[J];含能材料;1998年01期
【共引文献】
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1 梁建国,湛华;挑梁根部设钢筋混凝土柱时设计计算方法[J];四川建筑科学研究;2001年04期
2 李扬,高日,晏景通;自重对索网结构找形的影响[J];四川建筑科学研究;2003年02期
3 段凯,杨新华,杨文兵;用ANSYS软件计算桥梁结构的温度应力[J];四川建筑科学研究;2005年03期
4 马杰,侯景军,何英明;昆明某大厦纠偏的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
5 薛松涛;张茂雨;谢丽宇;陈镕;王远功;;在地震波作用下地下连续墙的动力响应[J];四川建筑科学研究;2005年06期
6 黄怡;王元清;石永久;;框架—支撑钢结构抗震性能的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年06期
7 陈辉;袁海庆;李盛;刘文龙;高翔;;温度作用对钢筒仓结构影响的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2006年06期
8 左立;曾祥勇;;西部红层软岩地区某桥梁扩大基础有限元分析[J];四川建筑科学研究;2009年06期
9 张俊峰;王利娟;郝际平;李天;;几何非线性新梁柱单元及结构程序设计[J];四川建筑科学研究;2011年04期
10 崔晓龙,万妮丽;大型锻件热处理过程的数值模拟研究[J];鞍钢技术;2004年06期
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1 李学杉;徐青山;胡顺星;胡欢陵;;利用气溶胶消光特性来反演气溶胶折射率[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 崔凯华;方剑青;;某炸药部件跌落过程数值模拟[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
3 季玲玲;周光魏;寇智慧;赵保国;杜志明;郭泽荣;;圆柱形烟花热自燃数学模型研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
4 李辉;孙利平;雷龙;;板簧支架动态外载的计算和疲劳分析[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
5 蔡宗义;王长利;唐玉志;李迅;赵生伟;刘晓新;林英睿;初哲;;带壳装药热爆炸实验声信号测量与分析[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
6 徐小青;韩庆;周石光;;新型热轧带钢层流冷却工艺控制系统[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
7 储修祥;;激光通过中继镜传输与直接聚焦传输的作用范围比较[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 李宾中;吕百达;;部分偏振部分相干光并合光束的偏振与传输变换特性[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 梅海平;肖树妹;钱仙妹;姚永帮;邵士勇;黄宏华;詹杰;朱文越;黄印博;饶瑞中;;大气光学湍流强度的光纤测量新技术研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 欧阳玉平;洪添胜;文韬;孙同彪;;基于ANSYS的太阳能自动跟踪机构仿真及实验分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
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1 赵翔;激光驱动飞片点火设计技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 李润之;点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D];山东科技大学;2010年
3 董渊;双半高斯空心光束的形成、传输及控制技术研究[D];长春理工大学;2010年
4 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
7 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
8 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
9 吴建民;固定床传热研究及费托合成固定床反应器的数学模拟[D];华东理工大学;2011年
10 王振国;遥感影像中大气模糊消除恢复算法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
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1 孙威;Φ800mm通光口径纹影系统结构分析与设计[D];中国工程物理研究院;2010年
2 崔凯华;高能炸药冲击起爆数值模拟[D];中国工程物理研究院;2010年
3 蔡进涛;高能炸药的磁驱动准等熵压缩特性研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
6 范子嘉;长脉冲激光与金属相互作用的热分析[D];长春理工大学;2010年
7 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
8 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
9 王会杰;基于变形控制的复合地基变刚度概念设计研究[D];郑州大学;2010年
10 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 祖静;张文栋;;电子测压蛋[J];兵工学报;1991年01期
2 蓝金辉,周汉昌,潘德恒;激光在瞬态表面温度传感器的动态校准系统中的应用研究[J];兵工学报;1998年01期
3 高旭东,姬晓辉,武晓松;应用TVD格式数值分析低阻远程弹丸绕流场[J];兵工学报;2002年02期
4 郭红英;高雁;;动态测试系统微功耗技术研究[J];长春师范学院学报;2011年08期
5 陈淑芳;;仪用放大器简介及应用[J];赤峰学院学报(自然科学版);2008年09期
6 陈艳;王海燕;张朋;王宁;;简述光纤温度传感器的原理及应用[J];传感器世界;2008年12期
7 祖静,申湘南,张文栋;存储测试技术[J];测试技术学报;1994年02期
8 郭晓玉 ,鲍慧 ,迟文广 ,高瑞斌;MSP430低功耗运行模式原理及应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2005年12期
9 王蕴辉;莫郁薇;吴海东;张增照;古文刚;聂国健;;砷化镓微波单片集成电路可靠性预计模型研究[J];电子产品可靠性与环境试验;2007年02期
10 党淑雯,郑耀林;集成温度传感器AD590及其在热电偶冷端补偿中的应用[J];仪器仪表用户;2004年04期
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1 郝晓剑;瞬态表面高温测量与动态校准技术研究[D];中北大学;2005年
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1 孔文闯;基于无线传输的瞬态高温存储测试系统的设计[D];中北大学;2011年
2 敖妙;船舶毁伤参数测试控制备份系统的设计[D];中北大学;2012年
3 黄亮;瞬态表面温度传感器动态校准技术研究[D];中北大学;2007年
4 孟宪文;瞬态表面温度传感器动态测量误差补偿技术研究[D];中北大学;2007年
5 朱亚民;薄膜温度传感器的研制[D];大连理工大学;2007年
6 刘玉莎;基于黑体空腔的光纤高温测试系统的研究[D];燕山大学;2010年
7 李峥辉;侵彻测试系统可靠性研究[D];中北大学;2010年
【二级引证文献】
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1 王宝元;钞红晓;邵小军;衡刚;李宝辉;;炮口激波折射率测量方法研究[J];兵工学报;2013年12期
2 左兆陆;郑宾;丁高林;吴健;;基于红外线光电开关的测速系统设计与应用[J];自动化与仪表;2011年08期
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1 陈晨;快速飞行体三维轮廓测量技术研究[D];南京理工大学;2013年
2 王文成;基于激波的弹着点检测系统设计[D];南京理工大学;2014年
【二级参考文献】
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1 倪晓武,王文中,陆建,沈中华;强激光致空气击穿过程的数值模拟[J];兵工学报;1998年02期
2 孙承纬 ,王作妮 ,贾保仁 ,李玉莲 ,陈旦呜;激光引爆炸药的实验研究[J];爆炸与冲击;1981年01期
3 秦承森;热爆炸的临界条件和点火时间——(Ⅰ)忽略反应物燃耗情况[J];爆炸与冲击;1986年02期
4 胡荣祖 ,松全才 ,谢俊杰 ,梁燕军 ,查旺卿;三硝基甲烷热分解过渡到热爆炸的研究[J];爆炸与冲击;1987年03期
5 秦承森;热爆炸临界状态的变分特性[J];爆炸与冲击;1991年03期
6 秦承森,张同金;用变分法估计热爆炸临界状态参数[J];爆炸与冲击;1992年02期
7 高大元,张孝仪,韦力元,黄伯勇;炸药柱非限定热爆炸实验研究[J];爆炸与冲击;2000年03期
8 张会生,张小兵,袁亚雄,杨均匀;大口径火炮中激光点火技术综述[J];弹道学报;1997年01期
9 杜少军,陆启生,赵伊君,刘泽金;强迫对流冷却下激光窗口热效应分析[J];光电子·激光;2000年05期
10 张孝仪;用差示扫描量热法研究含能材料与聚乙烯醇缩丁醛的相容性[J];含能材料;1994年03期
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1 王明东,窦志国;高能激光在武器装备中的应用[J];装备指挥技术学院学报;2004年02期
2 龙开平,段新民,范云,杨军;激光武器与激光战伤防护的发展现状[J];解放军医学情报;1995年02期
3 郭劲;美国近期激光武器发展现状与研制计划[J];光机电信息;1997年08期
4 陆启生;激光武器的发展前景[J];国防科技;1999年04期
5 王鑫泉;美国即将作出激光武器的决策[J];现代防御技术;1981年01期
6 王晓娟;激光武器前途暗淡?[J];情报指挥控制系统与仿真技术;1996年01期
7 乐俊淮;神奇的激光武器[J];金属世界;2000年02期
8 乐俊淮;“光芒四射”的未来战场——神奇的激光武器[J];太空探索;2000年02期
9 隋先辉;;21世纪的太空武器[J];Aerospace China;2001年05期
10 南疆盛;导弹的克星[J];中国青年科技;2002年02期
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1 刘大东;郜彪;;舰载激光武器防御反舰导弹作战使用研究[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
2 李源;陈治平;王鹏华;;高能激光武器现状及发展趋势[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
3 王向晖;杨树谦;袁健全;;飞航导弹抗激光武器攻击的防护技术[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(A 光电系统总体技术专题)[C];2006年
4 李梅;马志军;孙同辉;;激光防空武器发展趋势探析[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
5 周伟;杨争;董露;;激光武器在未来防御作战中的应用[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
6 朱海波;杨帆;杨海波;;激光武器浅析[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(A 光电系统总体技术专题)[C];2006年
7 马其东;王富宾;;舰载防空反导激光武器作战需求分析[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(A 光电系统总体技术专题)[C];2006年
8 邹杰;王景涛;;机载定向能武器反导火控总体技术研究[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
9 范志刚;张亚萍;;星载激光告警系统技术[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
10 郭纲;叶名兰;;浅谈激光技术在导弹武器中的应用及影响[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨舒怡;美激光武器首度击落飞机[N];新华每日电讯;2010年
2 高小丽;激光武器将改变未来战争[N];学习时报;2010年
3 郭天贵;由激光武器从“科幻”走向真实说起[N];解放军报;2010年
4 西安陆军学院 武晓鹏;激光武器:制敌于无声[N];解放军报;2009年
5 黄剑炜;美军迈向“激光武器时代”[N];中国国防报;2009年
6 子默;激光武器亮相的喜与忧[N];人民日报海外版;2010年
7 宸综;美激光武器最新试验受关注[N];中国航天报;2010年
8 任旭 本报特约记者 刘德茂 本报记者 李绪成;激光武器,离实战还有多远?[N];解放军报;2010年
9 冯基伟 侯亚铭;舰载激光武器星球大战的海上版本[N];科技日报;2011年
10 冯基伟 侯亚铭;美舰载激光武器指哪打哪[N];国防时报;2011年
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1 郭立东;舰载激光武器稳定平台控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 李文军;复合轴光电跟踪系统控制策略的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
3 牛燕雄;光电系统的强激光破坏及防护技术研究[D];天津大学;2005年
4 高荣莲;成纤维细胞生长因子-10对激光角膜烧伤的实验治疗及分子机制研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2011年
5 张英远;激光对抗中的告警和欺骗干扰技术[D];西安电子科技大学;2012年
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1 王家生;应用于非致命激光武器的发射系统研究[D];长春理工大学;2009年
2 韩俊峰;非致命激光武器大气传输技术研究[D];长春理工大学;2009年
3 王克强;抗激光损伤复合陶瓷的研制[D];中南大学;2013年
4 王超;激光辐照靶材引起的等离子体热阻塞效应[D];北京交通大学;2013年
5 杨大伟;多目标群激光反导优化研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 陈晓峰;模拟实弹激光打靶系统的研究与设计[D];河北大学;2011年
7 张娜娜;飞行器高速近壁流场对激光加载特性的影响[D];沈阳航空航天大学;2013年
8 张磊;激光告警技术研究[D];长春理工大学;2010年
9 肖现;促红细胞生成素对大鼠激光脑损伤神经保护作用的实验研究[D];第四军医大学;2010年
10 赵佳明;智能激光防护材料:氧化钒薄膜的生长及其光电性能研究[D];大连理工大学;2012年
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