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飞机的红外辐射计算和场景仿真在红外制导中具有重要的意义。飞机的红外辐射主要分为两部分,飞机蒙皮气动加热引起的辐射和发动机及其排气系统产生的辐射。由于飞机整机的红外辐射计算比较复杂,本文主要考虑隐身飞机蒙皮气动加热引起的红外辐射。目前利用飞机蒙皮温度场进行红外场景仿真时,不能表现飞机不同部位的光学属性,且很难对仿真结果修正。本文首先利用CFD(计算流体力学)中的FLUENT软件,计算飞机蒙皮的三维温度场;然后利用彩色编码的原理,对三维温度进行处理,生成红外纹理的温度通道;最后生成飞机蒙皮三维红外模型,并应用于三维红外辐射纹理的计算中,可以体现飞机不同部位的光学属性,且方便对仿真结果进行修正。本文的主要研究内容有以下几个方面:(1)为了对飞机蒙皮进行红外辐射计算和场景仿真,本文研究了如何使用FLUENT计算飞机蒙皮温度场。首先介绍了流体力学基础,包括流体基本性质、控制方程和初始与边界条件;然后分析了FLUENT的求解过程,利用3D max对隐身飞机三维建模,并进行非结构网格划分;最后设置FLUENT参数计算飞机蒙皮温度场。(2)红外纹理是进行红外场景仿真的重点,本文深入研究了利用三维温度数据生成红外纹理温度通道的方法。首先分析了三维模型和二维纹理映射关系,制作彩色编码表,并渲染到飞机蒙皮表面;然后介绍了三维温度场和二维空间的关系,并生成三维温度场对应的二维温度图像;最后利用彩色编码的原理,通过调整相机位置、朝向等参数,对渲染图和二维温度图像进行匹配,将二维温度数据映射到彩色编码表上,并对坏点进行模糊处理,生成红外纹理的温度通道数据。(3)研究了飞机三维红外模型生成过程。首先介绍了红外纹理编码格式,将飞机不同区域的材质、温度和发射率存储到RGB三个通道中;然后和飞机模型结合生成飞机的三维红外模型;最后借助三维渲染引擎OGRE软件,生成高真实感红外图像,计算不同飞行姿态下的飞机红外辐射,并分析了辐射结果。根据红外纹理三个通道的对应关系,可以实现仿真结果修正。