基于MFC和 UG的汽轮机叶片工装参数化设计系统的研究

通过对UG二次开发工具及其工作原理的研究和分析,以及对汽轮机叶片工装的三维模型进行参数化设计和研究,介绍了利用VC 操纵UG零件族进行零件参数化设计原理,给出了在VC 编译环境下使用MFC 开发UG 应用程序的方法、步骤及界面实现技术,并以某汽轮机叶片工装为例详细介绍了参数化设计中的关键技术.该三维参数化设计方法不仅可以应用于汽轮机叶片工装,也可以应用于其它一些典型非标准结构件的参数化设计,可大大提高产品设计品质与速度.     

低照度背景下弱小目标的成像实验研究

无人机等弱小目标具有飞行高度低、反射截面小、热信息弱等特点,尤其在低照度背景下,单一成像方式难以实现对弱小目标的探测和识别。实验对比了可见光成像、微光夜视成像、长波红外成像、激光主动照明成像等对弱小目标的成像效果,目的是研究适用于不同照度背景下弱小目标的探测识别方法。外场实验中,被测目标为小型四旋翼无人机,尺寸为290 mm×290 mm×196 mm,实验环境照度在10?2~10?4 lx之间,作用距离范围0.5~2 km。成像实验结果表明:普通可见光系统无法在环境照度低于10?2 lx时成像;环境照度为10?3 lx时,微光夜视和长波红外热系统的识别距离仅为0.5 km;近红外激光（中心波长808 nm）主动照明与微光夜视结合的主动成像方式可增加对弱小目标的识别距离,同等条件下主动照明成像作用距离是被动成像的3倍。     

基于非球面镜像差效应的长焦深高斯光束均匀化光学系统设计

近红外高斯激光束在强激光与材料相互作用、激光清洗、激光燃烧诊断等热点研究领域中发挥着重要的作用。然而,高斯光束能量分布的不均匀性阻碍了这些领域的深入发展。为提高工作效率和测量精度,实际应用中往往期望光束能量在较大工作距离内呈均匀分布,但现有光束整形方法无法同时满足长焦深和高激光耐受功率要求。为此,本文基于非球面像差效应提出并设计了一种新型长焦深高斯激光束均匀化光学系统,系统由非球面光束均匀化系统和球面长焦准直系统两部分组成,所有透镜均采用熔融石英并在其表面镀有增透膜,能够实现99.9%的光学系统传输效率。系统工作波段为1064 nm,工作距离为1000 mm,系统总长为135.2 mm,耐受激光功率不小于300 W。设计结果表明:整形后的平顶高斯光束有效焦深为±100 mm,光束均匀性≥95%,会聚角为17.52 mrad,能够满足上述应用场景的实际需求。本文设计的光束整形系统相比于其他激光光束均匀化系统,具有结构简单、易于加工、成本低、焦深长、耐受激光功率高、光束均匀化效果好的特点。     

陶瓷涂层对中红外探测器抗激光性能的影响

中红外激光器功率的不断提高使得传统红外成像制导武器临着前所未有的激光威胁。较高能量的激光会使导引头光机系统内部产生杂散光,从而干扰导引头正常工作。为增强当前红外成像导引头内部核心器件探测器的抗激光干扰和损伤能力,本文采用新型高吸收型陶瓷涂层材料增加导引头光机系统对杂散光的吸收能力,针对高吸收型陶瓷涂层和磨砂玻璃两种漫反射材料,通过等效实验对比了不同入射激光功率对红外探测器的干扰效果。研究结果表明:采用普通漫反射材料时,探测器在功率密度101.3 m W/cm~2处达到饱和;而采用高吸收型陶瓷涂层材料后,入射激光在探测器像面上的饱和功率密度阈值增大到784.5 m W/cm~2,其抗激光干扰能力相比于普通漫反射材料提高了近8倍。本文研究结果证明了采用高吸收型陶瓷涂层材料有助于增加红外成像导引头内部光机结构的消杂散光能力,能够有效提升现役导引头抗激光干扰能力,延长红外制导武器的战场生存周期。     

振动条件下成像系统与载体联接参数优化设计

载体振动是制约飞行器上光机系统成像像质的主要因素之一,目前针对这一问题的研究集中在优化系统内部支撑固定结构和设计外部附加减振装置等方面,而对于载体与成像系统之间联接参数方面的改进较少。联接参数不仅在静力载荷作用下影响结构的受力状态,还决定了机械子系统的模态和振动条件下系统的响应位移量。首先通过分析静力和振动条件下光学元件变形量受联接位置参数、角度参数的影响,建立了联接参数同系统动态像质的影响关系,进而提出了以成像系统光学传递函数(MTF)为优化目标的振动条件下联接参数优化方法,最后通过某成像系统实例说明:在不改变系统内部光机结构、不增加外部减振装置的前提下,系统优化后的各视场动态MTF同设计值相比综合下降率不到7%,即在给定随机振动条件下系统可获得无模糊的图像。