导引头在大气层中高速飞行时,会与周围空气产生剧烈的碰撞和摩擦,从而导致导引头光学窗口温度急剧上升。光学窗口产生大量红外辐射进入红外成像光学系统形成噪声干扰,严重时甚至会使探测器饱和而不能接收到来自目标的辐射,这种效应称为飞行器光学探测系统气动光学热辐射效应,简称气动热辐射效应。因此,研究气动热辐射效应对导引头成像的影响在导引头红外制导领域有重要意义。本文主要研究了导引头处于不同飞行速度、不同海拔高度时,气动热辐射对红外光学系统成像的影响,仿真模拟了气动热辐射的产生、传播以及最终被探测面接收的整个过程。其中飞行速度分别为3Ma和5Ma,海拔高度分别2km、11km和20km。首先根据导引头真实尺寸建立三维模型,再对导引头外流场进行网格划分,在Fluent中进行流场计算,获得导引头外流场温度数据。外流场气体温度上升后会将热量传递给光学窗口。接下来将导引头模型和外流场温度数据导入Thermal中,进行光学窗口热分析计算,得到光学窗口在导引头不同飞行状态下的温度场数据。随后在Trace Pro中建立光学窗口以及红外光学系统模型,模拟不同温度的光学窗口产生的红外辐射在光学系统中传播过程,得到了探测器上辐照度分布情况,并仿真了受气动热辐射影响的红外成像系统失真目标图像。最后根据红外辐射规律及光学系统性能建立了受光学窗口气动热辐射干扰的红外光学系统探测信噪比模型。本文研究结果表明,导引头飞行速度的上升,飞行海拔高度的下降均会导致光学窗口温度的增加。导引头以5Ma的飞行速度在2km海拔飞行10s后光学窗口温度最高,达到884K;以3Ma的飞行速度在20km海拔飞行10s后光学窗口温度最低,仅为306K。红外光学系统探测面辐照度与光学窗口温度的四次方成正比,且光学窗口位于红外光学系统的探测前方,故探测面辐照度对于光学窗口的温度变化十分敏感,极小的温差都会引起较大的辐照度变化。红外光学系统探测信噪比模型计算结果表明,当光学窗口温度为300K时,信噪比为7.6,成像质量良好。信噪比随光学窗口温度升高而下降,可以通过冷却等方式将窗口温度保持在较低水平以提高探测信噪比。