LOWTRAN 大气层外无翼飞行器红外辐射建模分析(3)
目前,我国已对目标和红外辐射进行了一定的研究，目标红外辐射特性的研究方法主要有实际测量、模拟测量和数值计算。实际测量可以获得较为准确真实的测量结果，但需要考虑的因素很多，且测试费用很高；国内有关单位和研究人员运用理论计算与实验室模拟测量相结合地方法，研究了空间目标的红外辐射特性，但这还远远不能满足需要，鉴于无翼飞行器在中段飞行时几乎处于真空环境，环境应速效，弹道单一，顾可以对其飞行过程进行仿真进行数值运算，利用热平衡理论建立了无翼飞行器的温度数学模型，结合红外辐射计算模型，得到了一般情况下无翼飞行器的辐射特性，为满足实际需求，进一步计算大气衰减作用下的辐射特性。随着红外成像系统在空间目标监视与跟踪、特别是弹道防御中的作用日益突出，基于红外成像的弹道目标群识别问题已可建立较为完善的弹道目标群红外特性计算模型和天基红外传感器成像模型，可以准确地仿真了天基红外传感器对大气层外弹道式目标群的动态红外成像结果，对目标红外辐射可以进行定量的仿真。
1.3 本文的主要工作和内容安排
本文主要在于分析无翼飞行器温度模型、红外辐射模型，和在大气环境下各种衰减作用下的辐射模型和大气光谱透过率，侧重于理论研究，并分析源码了解LOWTRAN7如何建立各种环境下的辐射模型，同时需要运用vc++，对LOWTRAN7的卡片5进行编程操作，即对LOWTRAN7的输入满足理论要求的数据并对结果进行分析。主要工作如下：
（1）搜集资料，对无翼飞行器在巡航段的各种参数进行假设。学习大气辐射传输理论，对于大气中的各种衰减元素以及辐射方面的参数进行了解。
（2）根据热平衡理论建立了大气层外无翼飞行器巡航中的温度计算模型；
（3）然后根据普朗克定律建立目标红外辐射计算模型；
（4）在红外辐射的大气传输理论基础上，综合考虑大气吸收、散射及气象条件等各种因素，分析了大气衰减对红外辐射的影响建立了大气透过率的计算模型，得到了大气衰减作用下的目标辐射模型；
（5）利用模型计算了两种波段下目标红外辐射强度、大气光谱透过率以及经过大气衰减后的红外辐射强度，对夜间和午间条件下无翼飞行器的红外辐射频谱分布和空间分布分别进行数值计算，并对计算结果进行了分析。
2 基本原理介绍
2.1几个重要的定律
（1）热平衡定律：热平衡定律是热力学中的一个基本实验定律，其重要意义在于它是科学定义温度概念的基础，是用温度计测量温度的依据。在热力学中，温度、内能、熵是三个基本的状态函数，内能是由热力学第一定律确定的；熵是由热力学第二定律确定的；而温度是由热平衡定律确定的。所以热平衡定律如第一、第二定律一样也是热力学中的基本实验定律，其重要性不亚于热力学第一、第二定律，但由于人们是在充分认识了热力学第一、第二定律之后才看出此定律的重要性，故英国著名物理学家R.H.否勒称它为热力学第零定律。动物的产热量和散热量相等即为热平衡。动物机体在正常代谢过程中，不断产热和散热，作为恒温动物的哺乳动物和家禽，必须使散热量和产热量达到平衡，才能文持体温的相对恒定，保证机体各器官组织执行正常的生理机能。对于半导体等固体材料，热平衡就是指没有外加任何作用（例如电压）时的一种状态。半导体处于热平衡时，其中的载流子称为[热]平衡载流子，其浓度是一定的（尽管在微观上存在有不断产生与复合的过程）；这时半导体内部可以存在电荷（空间电荷）和电场（内建电场），但不会产生电流。当半导体受到光照或者加有电压时，即变为非[热]平衡状态，其中的载流子称为非平衡载流子。非平衡载流子浓度与外界作用有关，而且在外加作用去掉以后，非平衡载流子浓度将要随着时间而发生衰减（有一个所谓寿命时间），最后又将逐渐回复到热平衡状态。
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