(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211473071.4 (22)申请日 2022.11.23 (71)申请人 中国航天三江集团有限公司 地址 430040 湖北省武汉市东西湖区金山 大道九号 (72)发明人 武春风　高政旺　李强　姜永亮　 胡黎明　韩西萌　王旭锋　李振杰　 胡灿　吕亮　 (74)专利代理 机构 武汉卓越志诚知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 42266 专利代理师 戴宝松 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 基于引射喷流的湍流边界层气动光学效应 抑制方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于引射喷流的湍流边 界层气动光学效应抑制方法， 包括确定引射喷流 扰动函数形式、 将喷流扰动函数施加于层流段和 定义气动光学抑制评价指标三个步骤， 通过上述 步骤可利用引射喷流在流场控制中的作用， 消除 大尺度的涡结构， 有效抑制了光学成像系统内的 湍流气动光学效应， 提升了光学成像制导的精 度。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115510694 A 2022.12.23 CN 115510694 A 1.一种基于引射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： S1、 根据平板边界层喷流扰动时的流向位置和时间 效应确定引射喷流扰动函数 形式； S2、 将喷流扰动函数施加于层流段； S3、 在层流段下游， 利用下游流场速度计算脉动速度来评估混合流动的脉动能量， 并以 所述脉动能量作为气动光学效应抑制的评价指标。 2.根据权利要求1所述的基于引 射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制方法， 其特征 在于， 在步骤S1中， 所述引射喷流扰动函数 形式为： ， 其中， 表示喷流扰动速度、 表示来 流速度、 为周期时间项、 为流场的自然频率。 3.根据权利要求1所述的基于引 射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制方法， 其特征 在于， 步骤S2的具体步骤为： 将所述引射喷流扰动函数施加于所述层流段的壁面， 使施加所 述引射喷流扰动函数后所述层流段的壁面处的法向速度 替代所述层流段的原始壁 面处速度 。 4.根据权利要求3所述的基于引 射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制方法， 其特征 在于， 所述引射喷流扰动函数 的信号中包含正弦函数和余弦函数， 所述正弦函数和所述余 弦函数构成所述引射喷流扰动函数的信号的相位差异。 5.根据权利要求1所述的基于引 射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制方法， 其特征 在于， 在步骤S3中， 所述脉动速度由移动平均计算获得， 所述脉动速度的计算式为： ， 其中， 表示t时刻脉动速度， 表示t时刻流场速 度， 表示 移动平均时间内的平均速度。 6.根据权利要求5所述的基于引 射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制方法， 其特征 在于， 所述 的计算式为： 。 7.根据权利要求1所述的基于引 射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制方法， 其特征 在于， 在步骤S3中， 流动在一定时间内的累积脉动能量 为 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115510694 A 2基于引射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制方 法 技术领域 [0001]本发明涉及飞行器高速流场湍流附面层抑制技术领域， 尤其涉及一种基于引射喷 流的湍流 边界层气动光学效应抑制方法。 背景技术 [0002]当成像制导飞行器在大气中高速飞行时， 由于马赫数较高， 飞行器头部会形成激 波结构， 窗口附近也会产生湍流边界层、 剪切层等现象， 使得视窗附近的流场变得极其复 杂， 对光学成像探测系统造成干扰， 致使目标图像偏移、 抖动和模糊， 这种效应称为气动光 学效应。 随着精确制导需求的发展， 精确制导装备对目标信息获取 的精确性和时效性要求 越来越高， 因此采用光学成像探测跟踪技术已成为未来精确制导装备发展的必然趋势。 相 比于传统的惯性和无线电末制导 等而言， 光学成像探测具有高精度、 抗干扰能力强等特点。 [0003]从空气动力学和光学工程交叉的视角， 气动光学主要研究壁面流动、 混合层流动 和结构等对光线偏折和光程分布的影响。 光线在空气中传播时， 流场内温度场、 密度场和折 射率场空间分布不均匀， 且随时间快速变化。 其中， 最重要的n折射率与流体密度 满足 Gladstone ‑Dale公式 ， K是Gladstone ‑Dale常数， 由光的波长确定。 如何 抑制气动光学效应， 提升光学成像的探测精度是一个亟待解决的问题， 具有重要的学术研 究意义和工程应用价 值。 [0004]现有技术中， 《美国航空与航天协会期刊》 第57卷第7期， 2840 ‑2850页， 名称为 “Aero‑optical analysis  of a film‑cooled optical window based on linear  stability  analysis ”的文献中， 在考虑氦气和二氧化碳对气动光学效应影 响的情况下， 采 用时间和一 维空间模拟 了层流假设下混合层和壁面边界层组合流动， 指出密度较小的气 体 有利于减弱气动光学效应 ， 但上述方法减弱气动光学的效率很低。 申请号为 CN202110061040.7的专利中公开了 “一种减弱湍流边界层气动光学效应的定常吹吸方法 ”， 该技术方案指出采用定 常吹吸扰动可以压制流动非定常涡的发展， 在较大控制强度范围内 有效减弱 湍流区域的气动光学效应值。 但上述技术方案需要构建极为复杂的扰动函数， 在 实际工程应用中较难实施。 总体而言， 采用普通的壁面喷吸实现湍流边界层气动光学减弱 存在效率 不高、 可行性低以及需要构建复杂的扰动函数的缺陷。 [0005]有鉴于此， 有必要设计一种改进的基于引射喷流的湍流边界层气动光学效应抑制 方法， 以解决上述问题。 发明内容 [0006]本发明的目的在于提供一种基于引射喷流的湍流 边界层气动光学效应抑制方法。 [0007]为实现上述发明目的， 本发明提供了一种基于引射喷流的湍流边界层气动光学效 应抑制方法， 包括如下步骤： S1、 根据平板边界层喷流扰动时的流向位置和时间效应确定引射喷流扰动函数形说　明　书 1/5 页 3 CN 115510694 A 3