空间烟云的扩散模型

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1、第27卷第1期航天电子对抗空间烟云的扩散模型陈宁，陈萍萍，孙胜利(中国航天科工集团8511研究所，江苏南京210007)摘要：探讨空间烟云用于外层空间目标红外遮蔽隐身干扰，通过分析烟幕扩散体系的真空及微重力效应，基于扩散定律建立了空间烟云的纯扩散模型。研究结果表明，空间烟云施放后其质量浓度在任意时刻的等值面均为一球面，并且随着球半径的增加在空间连续减少；同时结合辐射在烟云中的传榆特性研究，获得了空间烟云有效遮蔽面积及遮蔽时间的估算方法。关键词：空间光电干扰；空间烟云；红外；遮蔽中图分类号：TN976；TN974文献标识码：ADiffusionmodelo

2、fspacecloudChenNing，ChenPingping，SunShengli(No．8511ResearchInstituteofCASIC，Nanjing210007，Jiangsu，China)Abstract：Theinfraredobscuringstealthapplicationofspacecloudinouterspacetargetisdiscussed．Byan-alyzingthevacuumandmicrogravityeffectofsmokediffusesystem，thepurediffusionmodelofs

3、pacesmokeisestablishedbasedonthediffusionlaw．Researchresultsshowthatthemassconsistenceequalityvaluesectionofspacecloudisspheresurfaceinwholetimeafterspacecloudisdischarged，andthemassconsistenceisdecrea—singwiththeincreasingofthesphereradius．Combiningtothetransmissioncharacteristi

4、cresearchofradiationincloud，theestimatingmethodofeffectiveobscuringareaandtimeofthespacecloudareobtained．Keywords：spaceE-Ointerference；spacecloud；infrared；obscuringO引言烟幕用于外层空间战场目标红外遮蔽隐身干扰，在战术应用上与大气层主战场烟幕应用类似，即在目标与来袭导弹或观瞄探测光路上抛撒分散红外干扰材料形成“于扰云团”(烟幕)，利用云团对目标红外辐射的遮蔽作用(辐射、消光)达到红外隐身干扰目

5、的。外层空间为真空微重力环境，没有空气，干扰材料形成的空间烟云不再是大气层中所言的分散介质为空气、分散相为干扰材料的“气溶胶”概念，而是一种“多粒子悬浮体系”，称之为“空间烟云”。空间烟云对空间战场目标的遮蔽隐身性能直接受干扰材料的辐射、消光性能及干扰材料微粒数浓度的影响。当干扰材料的辐射、消光性能一定时，若形成的烟云稳定性较好，干扰材料微粒能长时间悬浮于空间而保持质量浓度基本不变，则烟云的遮蔽隐身性能就好。空间烟云形成后，干扰材料微粒的扩散特性是影收稿日期：2010—07—13；2010—11—20修回。作者简介：陈?(1979一)，男，高工，从事光电

6、对抗技术研究。响烟云稳定性的重要因素。常压条件下，经典的烟幕(烟云)扩散特性通常用布朗扩散系数进行描述[1]，而在真空及微重力条件下，气体介质出现稀薄效应，多粒子悬浮体系的受力环境发生极大变化，经典的微粒扩散规律及模型将出现较大的偏差。为此，需对真空及微重力条件下红外干扰材料的扩散特性进行研究，探索空间烟云的扩散规律，以期为空间烟云的应用提供理论依据与技术支撑。1烟幕扩散体系的真空及微重力效应大气层内，只有足够小的烟幕微粒才能悬浮于空气中形成气溶胶烟幕，微粒的大小对其动力学特性影响较大，传统烟幕理论认为[1]，微粒粒径大于lbtrn时，主要表现为沉降效应

7、，粒径小于1肚m时主要表现为扩散效应，事实上由于大气湍流扩散因素的存在，这一粒径界限划分已不准确。研究结果表明[2]，真空度对烟幕体系的影响主要是由介质密度或体系本身体积密度的变化导致的，其表现为：微粒的凝并特性、微粒所受粘滞阻力以及受其影响的微粒沉降特性、扩散特性和碰并特性等均发生变化；而微重力水平对烟幕体系的24航天电子对抗2011(1)影响主要是由烟幕微粒受到的重力及体系的整体密度差发生变化造成的，其表现主要为烟幕体系的流体静压、沉积、浮力、自然对流等现象发生变化。真空和微重力下的烟幕体系的高真空效应为：介质密度极低，不再为连续介质，介质可采用分子

8、体系近似，介质分子自由程变得无限大，介质分子的内摩擦近似可以忽略，微粒所受粘滞阻