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高空高速环境热光学分析及光学窗口设计

范达 明星 刘昕悦 王国名 郭文记 黄旻 董登峰

范达, 明星, 刘昕悦, 王国名, 郭文记, 黄旻, 董登峰. 高空高速环境热光学分析及光学窗口设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8): 818001-0818001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0818001
引用本文: 范达, 明星, 刘昕悦, 王国名, 郭文记, 黄旻, 董登峰. 高空高速环境热光学分析及光学窗口设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8): 818001-0818001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0818001
Fan Da, Ming Xing, Liu Xinyue, Wang Guoming, Guo Wenji, Huang Min, Dong Dengfeng. Thermal optical analysis and design of optical window in highaltitude and high-speed environment[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8): 818001-0818001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0818001
Citation: Fan Da, Ming Xing, Liu Xinyue, Wang Guoming, Guo Wenji, Huang Min, Dong Dengfeng. Thermal optical analysis and design of optical window in highaltitude and high-speed environment[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8): 818001-0818001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0818001

高空高速环境热光学分析及光学窗口设计

doi: 10.3788/IRLA201645.0818001
基金项目: 

中国科学院科研装备研制项目(yz201309)

详细信息
    作者简介:

    范达(1991-),女,硕士生,主要从事空间环境模拟方面的研究。Email:fanda@aoe.ac.cn

  • 中图分类号: V416.5

Thermal optical analysis and design of optical window in highaltitude and high-speed environment

  • 摘要: 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。
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-11
  • 修回日期:  2016-01-12
  • 刊出日期:  2016-08-25

高空高速环境热光学分析及光学窗口设计

doi: 10.3788/IRLA201645.0818001
    作者简介:

    范达(1991-),女,硕士生,主要从事空间环境模拟方面的研究。Email:fanda@aoe.ac.cn

基金项目:

中国科学院科研装备研制项目(yz201309)

  • 中图分类号: V416.5

摘要: 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。

English Abstract

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