临近空间大气密度时空扰动规律及建模研究

大气密度是飞行器能源动力设计、飞行控制中的重要输入参数.近年来,多项研究发现,对于临近空间高层大气,常用经验模型如USSA-76, NRLMSISE-00的密度预示值偏大.另外,随着飞行器精细化设计趋势,要求经验模型可预示不同纬度、昼夜和季节条件下的密度特性.基于此,本文利用卫星观测数据全面分析了临近空间大气密度随纬度、地方时、日期的变化规律,包括变化模式和变化幅度.纬度、日期引起的变化幅度大于地方时引起的变化幅度.纬度、日期引起的密度变化在不同高度范围表现出不同模式;变化幅度在78 km附近达最大值,在22 km和92 km附近达局部极小值.地方时引起的密度变化随高度递增.根据大气密度的时空变化特性,本文提出了临近空间大气密度的时空扰动模型,该模型能描述临近空间大气密度及其随纬度、地方时、日期的变化规律.与以往经验模型相比,时空扰动模型可更好地描述不同高度下密度的时空变化规律.在相同误差带条件下,本文模型的置信度明显优于NRLMSISE-00.本文建模方法合理,模型结果对临近空间飞行器设计有应用价值.