高超声速气动光学效应会导致飞行器在高超声速条件下难以对前方目标红外成像进行探测，已成为红外成像制导武器打击速度得以进一步提高的障碍，也是限制高超声速武器作战效能的瓶颈。本书是作者在高超声速光学头罩气动光学效应方面二十余年研究的凝练总结，梳理和总结了高超声速气动光学效应的原理、技术与工程应用，希望能够体现气动光学本身丰富的科学内涵。
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丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义/1
1.1.1 高超声速红外成像制导的意义/2
1.1.2 限制高超声速红外成像制导技术应用的瓶颈/7
1.1.3 完善的气动光学效应的测试能力和相似准则/7
1.1.4 高超声速红外成像导引头综合优化设计/9
1.2 国内外研究进展/12
1.2.1 国外研究进展/12
1.2.2 国内研究进展/15
1.3 高超声速光学头罩的实现形式/19
1.3.1 内冷型高超声速光学头罩/22
1.3.2 外冷型高超声速光学头罩/23
1.3.3 综合致冷型高超声速光学头罩/26
1.4 小结/29
参考文献/29
第2章 气动光学效应基础理论 34
2.1 气动光学的基本方程/34
2.1.1 气动光学畸变光束传输理论/34
2.1.2 气动光学效应评估分析理论/36
2.2 光在非均匀流场中的传输理论/40
2.2.1 典型流动结构气动光学效应/40
2.2.2 光线追迹方法/49
2.3 气动光学相似准则及统计分析/57
2.3.1 相似理论基础/57
2.3.2 气动光学试验相似准则/60
2.3.3 气动光学统计分析理论/72
2.4 小结/75
参考文献/76
第3章 高超声速流场及其气动光学效应测试技术 80
3.1 流场参数测试技术/80
3.1.1 粒子图像速度场测量技术/80
3.1.2 基于纳米示踪的平面激光散射技术/84
3.1.3 纹影技术/87
3.1.4 背景导向纹影技术/90
3.1.5 瞬态热流测试技术及数据处理方法/97
3.2 气动光学效应测试技术/114
3.2.1 马利探针技术/114
3.2.2 小孔径光束技术/116
3.2.3 基于NPLS的波前测试技术/117
3.2.4 SHWS/121
3.2.5 基于背景导向纹影的波前测试技术/124
3.3 气动光学效应测试系统/126
3.3.1 国防科技大学高超声速光学头罩波前测试系统/126
3.3.2 美国AEDC气动光学效应测试系统/129
3.4 小结/134
参考文献/134
第4章 非致冷光学头罩气动光学效应 140
4.1 非致冷光学头罩流场时空精细结构/140
4.1.1 超声速光学头罩流场的NPLS 流动显示/140
4.1.2 超声速光学头罩流场的速度分布/147
4.1.3 高超声速光学头罩流场结构显示/164
4.2 非致冷光学头罩一维畸变波前/166
4.2.1 超声速光学头罩流场波前畸变的时间演化特征/166
4.2.2 光束传播方向上波前畸变的积分效应/175
4.2.3 超声速光学头罩流场波前畸变的多分辨率分析/181
4.3 非致冷光学头罩二维畸变波前/189
4.3.1 非致冷超声速光学头罩流场的OPD 分布/190
4.3.2 非致冷高超声速光学头罩流场的OPD 分布/193
4.4 小结/206
参考文献/206
第5章 喷流致冷超声速光学头罩气动光学效应 207
5.1 超声速光学头罩流场时空精细结构/207
5.1.1 状态Ⅰ超声速光学头罩流场的精细结构/208
5.1.2 状态Ⅱ超声速光学头罩流场的精细结构/214
5.1.3 状态Ⅲ超声速光学头罩流场的精细结构/223
5.2 超声速光学头罩流场速度分布/225
5.2.1 状态Ⅰ超声速光学头罩速度场/225
5.2.2 状态Ⅱ超声速光学头罩速度场/229
5.2.3 状态Ⅲ超声速光学头罩速度场/233
5.3 超声速光学头罩流场密度分布/237
5.3.1 状态Ⅰ超声速光学头罩密度场/237
5.3.2 状态Ⅱ超声速光学头罩密度场/245
5.3.3 状态Ⅲ超声速光学头罩密度场/251
5.4 超声速光学头罩气动光学效应/259
5.4.1 无喷流超声速光学头罩气动光学效应/259
5.4.2 有喷流超声速光学头罩气动光学效应/267
参考文献/277
第6章 喷流致冷高超声速光学头罩气动光学效应
278
6.1 高超声速光学头罩气膜冷却/278
6.1.1 无喷流模型的表面热流分布/278
6.1.2 无喷流时的模型表面热流分布/280
6.1.3 不同攻角下的流场结构、热流分布和冷却效率(Ma∞=7.3) /287
6.1.4 不同攻角下的流场结构、热流分布和冷却效率(Ma∞=8.1) /298
6.1.5 压力匹配条件对流量需求的规律/305
6.1.6 喷流冷却效率的经验公式/307
6.2 喷流致冷光学头罩气动光学效应/312
6.2.1 有/无喷流及不同喷流流量时的气动光学效应/312
6.2.2 曝光时间对气动光学效应的影响/322
参考文献/331
第7章 气动光学效应抑制原理与技术 333
7.1 基于流动控制的气动光学效应抑制/333
7.1.1 有/无流动控制下瞄视误差与喷流压比的关系/334
7.1.2 有/无流动控制下高阶光学畸变与喷流压比的关系/336
7.2 气动光学畸变图像校正/339
7.2.1 基于BOS 技术的气动光学畸变图像校正/339
7.2.2 校正结果及分析/347
参考文献/361
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