在大气层或临界层内,装备红外成像探测系统的飞行器高速飞行时,位于其前端的整流罩因受气动热流影响,温度迅速升高。高温整流罩产生了强烈的红外辐射,在探测器接收面上形成背景噪声,严重影响成像质量。随着飞行器速度的不断增大,传统的球形整流罩在空气动力学方面的劣势,使得其越来越不满足飞行器高速飞行的要求。具有流线型外表面的共形整流罩弥补了球形整流罩空气阻力系数大的缺点,但是目前对于共形整流罩的研究主要集中在其像差的校正上,对于其气动热辐射的研究较少。为了综合评定共形整流罩的优越性,需要研究气动热环境下共形整流罩的热辐射特性。本文主要研究共形整流罩热辐射特性,首先使用有限元分析法,将共形整流罩划分成规则网格,计算每个网格的辐射能量;然后运用光线追迹法得到三种典型面形整流罩在探测器接收面上所产生的热辐射干扰;最后利用所建立的共形整流罩热辐射计算模型对呈现非均匀温度分布且存在折射率梯度的三种典型面形整流罩进行了仿真。主要内容包括:(1)装备共形整流罩的高速飞行器外流场特征研究。根据空气动力学和有限元理论,利用有限元方法建立了装备共形整流罩的高速飞行器外流场计算模型;根据此模型,计算了高速飞行器外绕流空气密度场、整流罩壁面温度场、压强场和速度场分布。确定了包括球形、椭球面形以及抛物面形在内的三种典型面形整流罩绕流场的分布规律。(2)气动热环境下共形整流罩多物理场耦合研究。根据传热学和弹性力学理论,结合高速飞行器流场仿真结果,利用有限元方法建立了气动热环境下共形整流罩热流固耦合计算模型。然后利用此模型计算了整流罩非均匀的温度场、形变场、应力以及应变场,为后续共形整流罩辐射计算奠定了基础。(3)共形整流罩热辐射特性研究。依据共形整流罩多物理场耦合分析得到的结果,建立了共形整流罩热辐射发射以及传输模型,编制了共形整流罩热辐射特性仿真软件,分析了三种典型面形共形整流罩热辐射对高速飞行器光学系统成像质量的影响。