牛青林，李 强，高文强，张鹏军，董士奎

(1.中北大学 机电工程学院， 太原 030051；2.哈尔滨工业大学 工信部空天热物理重点实验室， 哈尔滨 150001)

1 引言

目前，以超燃冲压发动机为特征的吸气式高超声速飞行器技术已成为世界各军事强国的重点发展项目。以X51-A为代表的乘波体飞行器，将超燃冲压发动机与飞行器机身相耦合设计，使其可利用飞行器前体作为外部压缩面为进气道提供压缩空气，并利用后体作为喷管型面产生附加推力[1]。自2010年5月26日美国波音公司“驭波者”的第一次试飞成功以来[2]，因其快速高效的全球打击潜力，军方和学者对X-51A高超声速飞行器的发展和关注度日趋提高。在飞行器目标特性捕获、识别和预(告)警技术以及攻防对抗中，对目标光辐射信号的研究显得尤为重要[3]，有必要开展相关的数值模拟和分析研究。

高超声速飞行器通常会以超过5马赫的速度在大气层内飞行，由于对周围空气强烈的压缩和摩擦作用，会在头部周围形成高温激波层，该激波层内伴随着空气组分的离解、电离、复合和光化学反应等复杂的物理化学和辐射跃迁过程，从而产生气体光辐射效应。同时，高速飞行时飞行器表面受到气动加热作用，壁面温度会升高，且典型部件的温度差异明显，目标的红外辐射信号也会受到显著影响。此外，冲压发动机工作工程中，高温燃烧产物(完全及未完全燃烧产物)与周围大气剧烈相互作用，产生湍流卷吸、大气掺混以及复燃等作用，喷焰中的多原子气体(H2O、CO2、CO)及颗粒物(炭黑)会产生强烈的红外辐射，此过程涉及复杂的物理化学过程。……