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蓝宝石单晶的生长技术及应用研究进展 被引量:54
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作者 范志刚 刘建军 +3 位作者 肖昊苏 张旺 关春颖 苑立波 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期880-891,共12页
蓝宝石单晶因其优良的综合性能而成为最重要的中红外光学材料之一,在军民两用中都具有广泛的应用前景。简述蓝宝石单晶的主要性能;综述蓝宝石单晶的几种重要生长方法及其最新研究成果,并分析了各制备方法的优缺点;介绍了蓝宝石单晶的应... 蓝宝石单晶因其优良的综合性能而成为最重要的中红外光学材料之一,在军民两用中都具有广泛的应用前景。简述蓝宝石单晶的主要性能;综述蓝宝石单晶的几种重要生长方法及其最新研究成果,并分析了各制备方法的优缺点;介绍了蓝宝石单晶的应用领域及其一些最新成果;最后指出蓝宝石单晶今后的研究重点:(1)改进现有制备工艺及完善近尺寸成型技术;(2)完善蓝宝石单晶的超光滑加工理论及其技术体系。 展开更多
关键词 蓝宝石单晶 提拉法 导模法 热交换法 光学窗口 整流罩
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光学窗口材料激光辐照热-力效应的解析计算研究 被引量:31
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作者 黄峰 牛燕雄 +1 位作者 汪岳峰 段晓峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期576-580,共5页
建立了高功率连续激光辐照透明光学材料的热力学模型,通过积分变换方法求解三维热传导方程,得出了激光辐照引起的瞬态温度场分布的精确解析解,并在此基础上进一步求得热应力场的瞬态分布。以1.315μm的高能氧碘激光辐照熔石英玻璃为例,... 建立了高功率连续激光辐照透明光学材料的热力学模型,通过积分变换方法求解三维热传导方程,得出了激光辐照引起的瞬态温度场分布的精确解析解,并在此基础上进一步求得热应力场的瞬态分布。以1.315μm的高能氧碘激光辐照熔石英玻璃为例,计算了熔石英在激光辐照下的温度场与热应力场分布,分析了其激光损伤机理。研究结果表明由于熔石英具有优良的热稳定性,温度不均匀分布所产生的热应力相对较小,激光损伤主要是受辐照区域温度值超过材料熔点发生熔融破坏。理论分析结果与相关的实验结论一致,说明所建立激光辐照效应模型的合理性。 展开更多
关键词 激光物理 激光辐照效应 温度场 应力场 光学窗口 激光损伤机理
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空间相机光学窗口的热光学评价 被引量:25
3
作者 赵立新 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第10期1440-1444,共5页
光学窗口是空间相机光学系统中直接暴露在轨道热真空环境中的光学元件,所处的热环境非常复杂,要产生温度梯度,从而对空间相机的成像质量和分辨率产生影响。文中结合工程实际,以光学波像差的基本理论为基础对空间相机光学窗口的非轴... 光学窗口是空间相机光学系统中直接暴露在轨道热真空环境中的光学元件,所处的热环境非常复杂,要产生温度梯度,从而对空间相机的成像质量和分辨率产生影响。文中结合工程实际,以光学波像差的基本理论为基础对空间相机光学窗口的非轴对称温度场进行了热光学评价,编程计算了空间相机光学窗口在一个轨道周期内各典型位置处的均方根波像差,并把计算结果与美国“天空实验室”光学窗口的相应数据进行比较,以验证本文热光学分析的合理性。 展开更多
关键词 光学窗口 空间相机 热光学分析 波像差
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光学窗口厚度设计及形变对相机性能影响 被引量:26
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作者 方煜 相里斌 +1 位作者 吕群波 景娟娟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期212-217,共6页
从断裂力学的角度进行分析,在考察断裂强度的基础上,对机载多光谱相机光学窗口的厚度进行了详细的设计。相关分析解决了光学窗口厚度的工程设计问题,使光学窗口的设计更加合理可靠。同时,结合窗口工作环境,利用有限元方法计算其稳态温... 从断裂力学的角度进行分析,在考察断裂强度的基础上,对机载多光谱相机光学窗口的厚度进行了详细的设计。相关分析解决了光学窗口厚度的工程设计问题,使光学窗口的设计更加合理可靠。同时,结合窗口工作环境,利用有限元方法计算其稳态温度场分布,再结合分析结果中的温度载荷和相关的广义力载荷,计算光学窗口在力热耦合情况下玻璃表面的变形。利用Zernike多项式对最终变形值进行拟合,得到变形后的光学窗口面形,输入到Zemax软件中,以波像差和调制传递函数(MTF)作为光学系统成像质量评价指标,分析了在这种工作环境下光学窗口变形对多光谱相机光学性能的影响。结果表明,在已知的环境条件下,窗口变形对系统成像质量的影响可以忽略。 展开更多
关键词 光学设计 光学窗口 断裂力学 玻璃厚度 力-热耦合分析 ZERNIKE多项式
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机载光电设备红外窗口技术 被引量:22
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作者 张兴德 刘琳 李荣刚 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期601-606,共6页
随着机载红外设备的发展,红外窗口技术已发展成为一个特殊的技术领域。根据机载窗口和地基窗口的基本差别,讨论了机载光电设备红外窗口的选型及设计方案。在叙述了红外窗口典型材料的特点和最新进展的基础上,对窗口的机械强度进行了计算... 随着机载红外设备的发展,红外窗口技术已发展成为一个特殊的技术领域。根据机载窗口和地基窗口的基本差别,讨论了机载光电设备红外窗口的选型及设计方案。在叙述了红外窗口典型材料的特点和最新进展的基础上,对窗口的机械强度进行了计算,并利用有限元分析方法,讨论了轴向温度梯度和径向温度梯度对光学窗口的影响。分析结果表明:机载光电设备窗口设计应着重考虑空气动力负载,进行工程核算;在考虑热辐射的解决措施时,应对径向温度梯度重点控制。选型方案和设计方法对工程应用具有实际指导意义。 展开更多
关键词 机载光电设备 热光学 光学窗口
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高空高速航空相机光学窗口的热光学分析 被引量:19
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作者 石进峰 吴清文 +3 位作者 张建萍 黄勇 杨献伟 丁亚林 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期235-243,共9页
分析航空相机光学窗口的热光学特性,选定熔石英作为窗口玻璃的材料,将热流密度加权分配到窗口外表面各个区域,并考虑整个窗口玻璃的辐射来计算其在一个工作循环内的温度分布。高空高速飞行时,气动热使窗口外表面的温度急剧上升,由于熔... 分析航空相机光学窗口的热光学特性,选定熔石英作为窗口玻璃的材料,将热流密度加权分配到窗口外表面各个区域,并考虑整个窗口玻璃的辐射来计算其在一个工作循环内的温度分布。高空高速飞行时,气动热使窗口外表面的温度急剧上升,由于熔石英的导热率很小,窗口产生很大的轴向温差,分别取轴向温差55℃,70℃和90℃时的工况计算窗口热变形;光学窗口内、外表面的变形规律为近似球面,计算了其近似曲率半径,计算由面形变化和折射率变化引起的光程差并转化为Zernike多项式;将Zernike多项式系数带入Code V中考核窗口玻璃的光学性能,得到波像差变化量,其像面离焦量为-0.114mm,调制传递函数的下降最大值小于0.01。结果表明,光学窗口满足光学性能的要求。 展开更多
关键词 光学设计 光学窗口 热变形 ZERNIKE多项式 波像差
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航空遥感器光学窗口光机热一体化设计 被引量:18
7
作者 李延伟 杨洪波 +3 位作者 程志峰 丁亚林 张洪文 张景国 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期2102-2106,共5页
为减小光学窗口对航空光学遥感器成像质量的影响,对光学窗口的窗口玻璃厚度进行了优化设计。根据强度理论确定了窗口玻璃最小厚度。依据纵掠平壁理论计算出光学窗口外表面的平均对流换热系数;以热光学为基础,仿真了航摄时光学窗口的瞬... 为减小光学窗口对航空光学遥感器成像质量的影响,对光学窗口的窗口玻璃厚度进行了优化设计。根据强度理论确定了窗口玻璃最小厚度。依据纵掠平壁理论计算出光学窗口外表面的平均对流换热系数;以热光学为基础,仿真了航摄时光学窗口的瞬态温度场分布;计算了光学窗口在热-力耦合作用下不同窗口玻璃厚度时的波像差(PV和RMS),最终确定了矩形光学窗口(290 mm×140 mm)的玻璃厚度为17 mm。试验结果表明:特征频率为60 lp/mm时光学系统传递函数为0.304,并获得了稳定、清晰的航摄图像。成功实现了光学窗口的光机热一体化设计,可为其他航空光学窗口设计提供参考。 展开更多
关键词 光学窗口 对流换热 热力耦合 光机热一体化
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中红外导流罩及窗口材料的发展趋势 被引量:14
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作者 黄占杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期30-33,共4页
介绍了中红外导流罩及光学窗材料的技术要求,从材料特性、制造工艺、成本等方面,对兰宝石、尖晶石、氧化钇、ALON及熔石英等五种优选材料作了综合评价,论述了国外研究与开发的现状。
关键词 中红外材料 导流旧 光学窗 红外探测器 发展趋势
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气动热环境下高速飞行器光学窗口光传输数值仿真研究 被引量:15
9
作者 范志刚 张亚萍 +2 位作者 裴扬威 张郡 何艳磊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期396-400,共5页
处在气动热环境中的光学窗口由于热传导和热应力等效应导致窗口材料外形和光学性质的变化,进而影响来自目标的红外辐射光线的传输,使目标图像产生模糊、抖动、偏移和能量衰减,给红外成像带来不利影响.以红外成像在高速拦截器上的应用需... 处在气动热环境中的光学窗口由于热传导和热应力等效应导致窗口材料外形和光学性质的变化,进而影响来自目标的红外辐射光线的传输,使目标图像产生模糊、抖动、偏移和能量衰减,给红外成像带来不利影响.以红外成像在高速拦截器上的应用需求为背景,进行了光学窗口光传输效应理论计算基本方法的分析,介绍了建立的数学模型和仿真软件,最后给出了典型状态下的计算结果. 展开更多
关键词 气动光学 光学窗口 光线追迹 气动热
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超高声速飞行器光学窗口气动光学效应分析 被引量:15
10
作者 韩炜 赵跃进 +2 位作者 胡新奇 张琳琳 任芸 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期622-626,共5页
超高声速飞行器在大气中飞行时,由于气动热和气动力的作用,光学窗口会产生严重的气动光学效应,使目标图像发生像偏移、抖动、模糊和能量衰减。利用有限元分析方法对光学窗口的热光效应、弹光效应和窗口热变形进行研究,计算了由热光学效... 超高声速飞行器在大气中飞行时,由于气动热和气动力的作用,光学窗口会产生严重的气动光学效应,使目标图像发生像偏移、抖动、模糊和能量衰减。利用有限元分析方法对光学窗口的热光效应、弹光效应和窗口热变形进行研究,计算了由热光学效应、光学窗口热变形引起的点扩散函数峰值大小及峰值位置(像偏移)随时间的变化趋势。根据对温度场的分布分析,计算了温度梯度对透过率的影响以及透过率与窗口热辐射随时间变化的趋势,可为光学窗口的设计、材料的选择及后期的图像处理提供依据。 展开更多
关键词 气动光学效应 光学窗口 热辐射 透过率
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机载激光通信中气动光学的影响及补偿 被引量:15
11
作者 孟立新 赵丁选 +1 位作者 张立中 姜会林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3231-3238,共8页
为了抑制机载激光通信中大气附面层引起的散斑现象,开展了气动光学效应及相应补偿方法的研究。从理论上分析了气动光学效应对光传输的影响;根据试验飞机型号和设备安装位置,对光学窗口形状、厚度等参数进行了优化设计,并对窗口变形和空... 为了抑制机载激光通信中大气附面层引起的散斑现象,开展了气动光学效应及相应补偿方法的研究。从理论上分析了气动光学效应对光传输的影响;根据试验飞机型号和设备安装位置,对光学窗口形状、厚度等参数进行了优化设计,并对窗口变形和空气流场分布进行了仿真分析,完成了光学窗口改造。最后,根据试验中大气附面层引起的接收光斑离焦现象,进行了光学仿真,研制了3种焦距的补偿镜。在飞行距离为10~140km,飞行高度为1 500~4 500m条件下进行了飞行试验,对不同补偿镜的补偿效果进行了分析。结果显示,在接收光路中增加焦距为5.5×105 m的凸透镜后,接收光斑离焦现象得到了抑制,接收光功率闪烁方差减小了1/3,表明经过补偿后的光学窗口可有效抑制大气附面层对激光通信的的影响。 展开更多
关键词 机载激光通信 气动光学 大气附面层 光学窗口 补偿镜
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一种激光定向的多窗口设计 被引量:13
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作者 程玉宝 李庆 刘上乾 《应用光学》 CAS CSCD 2005年第6期53-56,共4页
在激光侦察告警等应用领域需要精确测定入射激光的方向。通过对平行激光在光学劈尖上产生等厚干涉条纹的分析,得到了激光入射倾角与条纹间距的关系,提出了利用入射激光在相邻3个光学劈尖上产生干涉条纹的间距来确定激光入射方向的探测模... 在激光侦察告警等应用领域需要精确测定入射激光的方向。通过对平行激光在光学劈尖上产生等厚干涉条纹的分析,得到了激光入射倾角与条纹间距的关系,提出了利用入射激光在相邻3个光学劈尖上产生干涉条纹的间距来确定激光入射方向的探测模型,并详细论证了该模型的探测原理。给出了一种由9个光学劈尖组成的可实现半球空间激光定向的多窗口设计方案。理论计算表明,该方案切实可行,且在探测精度、反应速度和系统组成等方面与现有的激光定向技术方案相比具有一定的优越性。 展开更多
关键词 激光技术 激光定向 光学窗口 光学劈尖
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空间 CCD 相机光学窗口在轨热稳定性分析 被引量:8
13
作者 牛晓明 吴清文 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1998年第6期45-50,共6页
计算了空间CCD相机光学窗口在满足面形要求下所允许的温度水平及温度梯度的变化范围,进行了窗口在空间热环境载荷作用下的瞬态温度场及稳态温度场的响应仿真,通过对计算结果的分析对窗口采取了相应的热控措施,取得了较好的热控效果。
关键词 光学窗口 热分析 有限元 CCD 空间相机
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光电光窗的封接技术 被引量:10
14
作者 李成涛 沈卓身 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期102-105,143,共5页
光电器件的封接技术作为MOEMS技术中的重要组成部分,影响着光电器件的应用和发展。光窗是光电器件主要的封装形式之一,一直受到科学研究的重视。新技术被不断地引入到光窗生产实践中,希望能够达到降低生产成本,提高光电器件性能的要求,... 光电器件的封接技术作为MOEMS技术中的重要组成部分,影响着光电器件的应用和发展。光窗是光电器件主要的封装形式之一,一直受到科学研究的重视。新技术被不断地引入到光窗生产实践中,希望能够达到降低生产成本,提高光电器件性能的要求,并能形成统一的工业生产方法和标准。介绍光电光窗封接技术在微电子封装中的应用及其所需要的一般条件。比较现有各种光窗封接技术的优缺点,指出在此领域内未来封接技术的发展趋势。 展开更多
关键词 微光机电系统 光窗 光电光窗封接技术
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高空高速环境热光学分析及光学窗口设计 被引量:10
15
作者 范达 明星 +4 位作者 刘昕悦 王国名 郭文记 黄旻 董登峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期195-201,共7页
为提高高空高速环境下机载光谱相机光学系统的成像性能,分析了飞行高度对光学窗口面型变形的影响,合理设计光学窗口厚度。基于有限元流固耦合、流热耦合模型,仿真高空高速环境下气动压力、气动热载荷对光学窗口的作用,分析了飞行高... 为提高高空高速环境下机载光谱相机光学系统的成像性能,分析了飞行高度对光学窗口面型变形的影响,合理设计光学窗口厚度。基于有限元流固耦合、流热耦合模型,仿真高空高速环境下气动压力、气动热载荷对光学窗口的作用,分析了飞行高度对不同厚度光学窗口面型变形的影响;初步选择光学窗口厚度,利用Zernike多项式对该光窗面型变形进行拟合并输入光学软件,以MTF及波相差为评价指标,分析了光学窗口变形对光学系统成像性能的影响,最终确定合理的光学窗口厚度。结果表明:飞行器在5~30 km高空以3 Ma速度、5毅攻角飞行时,口径200 mm的光学窗口合理设计厚度为15 mm。为不同飞行高度范围光学窗口厚度的选择及优化提供了一定依据。 展开更多
关键词 热光学分析 气动效应 光学窗口 有限元分析 成像性能分析
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高超声速飞行器红外探测窗口辐射透射特性研究 被引量:10
16
作者 李一涵 胡海洋 王强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期80-86,共7页
高超声速飞行器在飞行过程中受到强烈的气动加热,位于头部的红外探测窗口温度上升显著,辐射透过率下降的同时自身发射辐射大幅增强,致使内部的红外探测器信噪比下降,严重情况下可能失效。对超声速弹头弹道末端蓝宝石红外探测窗口的气动... 高超声速飞行器在飞行过程中受到强烈的气动加热,位于头部的红外探测窗口温度上升显著,辐射透过率下降的同时自身发射辐射大幅增强,致使内部的红外探测器信噪比下降,严重情况下可能失效。对超声速弹头弹道末端蓝宝石红外探测窗口的气动加热-非稳态温升过程及其3.7-4.8μm波段红外辐射透射特性进行数值模拟,结果表明:平均温度已经不能准确反映蓝宝石窗口的红外透射特性及其对红外探测器灵敏度的影响;存在一个最优的红外探测窗口厚度,该厚度下红外探测器在弹道末端的灵敏度达到最佳。 展开更多
关键词 高超声速 红外探测 气动加热 辐射传输 光学窗口
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高空环境对航空遥感器光学窗口的影响 被引量:9
17
作者 李延伟 张洪文 +1 位作者 詹磊 类成华 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1035-1039,共5页
为提高航空遥感器光学窗口的光学性能,从空气动力学环境和大气环境两个方面分析了高空环境对光学窗口的影响。根据空气动力学原理,计算出飞行马赫数和雷诺数,以确定光学窗口所处的飞行环境;依据纵掠平壁理论,计算出光学窗口外表面的平... 为提高航空遥感器光学窗口的光学性能,从空气动力学环境和大气环境两个方面分析了高空环境对光学窗口的影响。根据空气动力学原理,计算出飞行马赫数和雷诺数,以确定光学窗口所处的飞行环境;依据纵掠平壁理论,计算出光学窗口外表面的平均对流换热系数,仿真光学窗口温度分布,分析了轴向温差对光学窗口的影响。分析高空大气环境下光学窗口玻璃出现结霜原因及影响,并提出预防结霜的解决方案。最后针对某航空遥感器光学窗口进行飞行试验,结果表明分析的结论正确,提出的解决方案合理可靠,可为其他航空光学窗口设计提供依据。 展开更多
关键词 光学窗口 空气动力学 对流换热 热控
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光学头罩绕流流场气动光学效应数值模拟 被引量:8
18
作者 史可天 程晓丽 马汉东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期6-11,共6页
以红外成像制导技术在高速拦截器上的应用需求为背景,进行了光学头罩绕流流场气动光学效应数值模拟。应用雷诺平均NS方程并选取了适当的湍流模型,对凹窗、凸窗和球头3种光学头罩的高速飞行器绕流流场进行了数值模拟,得到了绕流流场密度... 以红外成像制导技术在高速拦截器上的应用需求为背景,进行了光学头罩绕流流场气动光学效应数值模拟。应用雷诺平均NS方程并选取了适当的湍流模型,对凹窗、凸窗和球头3种光学头罩的高速飞行器绕流流场进行了数值模拟,得到了绕流流场密度分布;研究了脉动流场引起的气动光学传输效应的计算方法,应用几何光学、物理光学和统计光学方法进行了光学传输效应计算,得到了点扩散函数,即像面光强分布。通过瞄视误差、Strehl比、含能半径等气动光学效应参数描述了流场引起的成像畸变,并分析了不同外形、飞行状态和光学系统参数对光学传输效应的影响。 展开更多
关键词 气动光学效应 光学头罩 成像畸变 点扩散函数
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高马赫飞行器迎风面与攻角对光学窗口周围流场的影响分析 被引量:8
19
作者 王乃祥 徐钰蕾 +2 位作者 史磊 程志峰 姚园 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期1267-1272,共6页
为了提高高马赫飞行下光学窗口的光学性能,对比分析了基于气动光学效应三种飞行器模型不同攻角的马赫数场、密度场、温度场和压力场的流场结构及对光学性能的影响。首先,根据飞行器与来流的迎风面,建立了三种飞行器典型模型;继而,给出了... 为了提高高马赫飞行下光学窗口的光学性能,对比分析了基于气动光学效应三种飞行器模型不同攻角的马赫数场、密度场、温度场和压力场的流场结构及对光学性能的影响。首先,根据飞行器与来流的迎风面,建立了三种飞行器典型模型;继而,给出了0°、5°和10°攻角飞行工况;然后,建立了基于Navier-Stokes方程和湍流模型的三种攻角流场分布;最后,对比分析了宽平头体飞行器中三种攻角温度场作用下的光学系统传递函数。结果表明,马赫数场与密度场、温度场与压力场分别具有相似分布形式;相同飞行速度和攻角下,大迎风面的飞行器光学窗口周围温度与压力较小迎风面大;相同飞行器,较大攻角对应较大流场强度,攻角为0°、5°和10°时传递函数分别为0.188,0.097和0.028。此分析结果可为高马赫飞行下光学窗口优化提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 流场分析 高马赫 光学窗口 气动光学
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载人飞船光学窗口的热光学灵敏度和热控制策略 被引量:7
20
作者 丁延卫 王雷 +1 位作者 尤政 卢锷 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1489-1492,共4页
利用灵敏度分析方法,探讨了载人飞船光学窗口温度场的表示方法。同时利用Ideas TM G及Zem ax软件,分析了温度水平变化、轴向温差、径向温差和周向温差对光学窗口热光学误差的影响。分析和试验结果表明:径向温差和周向温差对光学窗口的... 利用灵敏度分析方法,探讨了载人飞船光学窗口温度场的表示方法。同时利用Ideas TM G及Zem ax软件,分析了温度水平变化、轴向温差、径向温差和周向温差对光学窗口热光学误差的影响。分析和试验结果表明:径向温差和周向温差对光学窗口的热光学误差影响较大,而轴向温差和温度水平变化的影响很小。在制定光学窗口的热控制策略时,应对径向温差和周向温差进行重点控制。 展开更多
关键词 载人飞船 光学窗口 热光学 热控制
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