安光所團隊在飛行器大氣擾動流場探測研究中取得進展
時間：2025-05-15 作者：王宇瑤 崔文煜
近期，中國科學院合肥物質院安光所光學遙感研究中心崔文煜團隊與中國科學院力學所高溫氣體動力實驗室（胡遠、于長平研究團隊）合作，針對飛行器大氣擾動流場特征的新型探測機理開展理論模型研究，在擾動密度場光散射信號成像仿真及信號特征分析方面取得階段進展。
相關成果以《高速飛行器大氣擾動密度場光信號特征分析》為題發表于航空航天領域Top期刊《中國航空學報（英文版）》（中國科學院SCI一區）。王宇瑤博士為第一作者，崔文煜副研究員為通訊作者。喬延利研究員、孫曉兵研究員為指導專家。
大氣擾動流場是高速飛行器在飛行過程與鄰近空氣介質產生流固耦合作用場，形成的大氣局部區域非定常、非均勻流動的空氣動力學現象。擾動流場會對飛行器的氣動性能、穩定性和控制產生顯著影響，是航空航天工程中的重要研究領域。鑒于飛行器擾動流場特征具有難以掩蔽、且作用范圍遠超自身尺寸的物理特性，探測大氣擾動流場有望發展成為一種新型的空中飛行器間接感知手段，具有廣闊的應用前景。
研究團隊提出，利用主動光源探測大氣擾動密度場特征，從而遠距離感知飛行器存在的構想。根據大范圍擾動物理場的流體模擬數據分析了空間異質特性，針對性地設計了對大氣擾動區域散射光進行三維層析成像的探測模式。構建了飛行器擾動密度場空間分布模型和光散射回波成像仿真模型，模擬了地基探測平臺百公里級遠距離光散射回波圖像。在此基礎上，提出了擾動信號提取方法，重點分析了探測分辨尺度與擾動光學信號特征強度之間的相關性規律，進而闡明擾動密度場特征的光信號轉換關系。
研究表明，該探測模式理論上可捕捉擾動區域密度值在空間分布上的突變特征，驗證了遠距離探測飛行器大氣擾動密度場的理論可行性。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cja.2024.10.002
基于大氣擾動密度場的探測原理示意圖
大氣擾動密度場光散射回波信號成像仿真模型框架和工作流程示意圖
差分層析成像仿真結果圖