空間無源對抗中的沾染研究.pdf

1、空間無源對抗技術(shù)具有技術(shù)難度較低、不產(chǎn)生對航天器有較大影響的空間碎片、研制成本較低等優(yōu)勢，是典型的軟對抗手段。本文針對直接噴發(fā)式無源對抗技術(shù)，通過研究無源物質(zhì)的空間輸運，建立光學表面微粒分布的簡單點陣模型，進而研究光學表面沾染對光學系統(tǒng)的影響。本文的研究是直接噴發(fā)式無源對抗技術(shù)的重要的基礎(chǔ)性研究。所進行的大小不同、沾染密度不同的顆粒對光學系統(tǒng)影響的研究對于污染問題的分析、控制與防護、成像質(zhì)量預估、分析與處理成像質(zhì)量問題、空間非成像系統(tǒng)載

2、波波長的選擇及空間防護也具有重要意義。
　　直接噴射式無源對抗的技術(shù)關(guān)鍵點在于無源物質(zhì)以怎樣的撒布速度和釋放時間釋放出去才能在目標星的光學表面形成足以使光學系統(tǒng)失效的顆粒層。
　　為此，本文首先研究了無源物質(zhì)的撒布速度問題。在對無源物質(zhì)的空間輸運和對抗軌道分析的基礎(chǔ)上，在兩顆星軌道根數(shù)和離開近地點時間已知的情況下，針對到達目標星的無源物質(zhì)的形態(tài)大多為分子流或準分子流的情況，建立了無源物質(zhì)的撒布速度模型。并就無源物質(zhì)輸運過程中

3、的擴散問題進行了分析，給出擴散角度不同時無源物質(zhì)在光學表面的密度分布情況，為簡單點陣的提出提供依據(jù)。
　　以最少的無源物質(zhì)達到作戰(zhàn)目的是追求的目標。為此，本文建立簡單點陣模型，著重對顆粒沾染的三種情況進行研究：
　　首先，將顆粒視為不透明介質(zhì)，從成像的角度研究顆粒分布為簡單點陣時沾染對成像光學系統(tǒng)的影響。根據(jù)巴俾涅原理，從Fraunhofer衍射理論出發(fā)得到顆粒規(guī)則分布的衍射屏的點擴散函數(shù)，并進行歸一化處理得到成像面上的點擴

4、散函數(shù)。分析顆粒間距和尺寸不同時點擴散函數(shù)的特點，得到了顆粒濃度和尺寸對點擴散函數(shù)影響的一般規(guī)律。
　　其次，假定顆粒是具有一定復折射率的均質(zhì)顆粒，針對空間成像系統(tǒng)和非成像系統(tǒng)，采用時域有限差分方法（FDTD）分別建立點陣沾染模型，分別分析了顆粒沾染對光學成像系統(tǒng)和非成像系統(tǒng)性能的影響。進一步與實驗結(jié)果對比，提出了根據(jù)FDTD計算結(jié)果判定顆粒沾染導致光學成像系統(tǒng)失效的評定方法，研究了當由FDTD計算得到的光強分布與該評定方法一致時

5、，顆粒間最大距離、顆粒所占比例及顆粒間隙寬度與顆粒半徑的關(guān)系。顆粒的其他分布情況僅僅是簡單點陣的迭加而已。
　　最后，認為沾染到光學表面的顆粒物是含有多個大小不一、具有一定復折射率的顆粒的液滴或冰晶，以滿足阿波羅填充的顆粒聚合體為例，采用FDTD方法從振幅幅值的變化規(guī)律和偏振兩個方面研究了含有多個不同質(zhì)顆粒的液滴的前向散射特性，分析了這種分形顆粒對光學系統(tǒng)的影響。對于光學表面沾染多個顆粒聚合體的情況，可通過點陣模型與單個顆粒聚合體