Page 81 - 《真空与低温》2025年第4期

496 真空与低温 第 31 卷 第 4 期

系如图 11 所示。 模型精度较高，总体均方误差为 0.007 8。如三维模
型复杂程度增大，则可能需要更多样本数据才能使

训练均方误差
验证均方误差 模型有较高精度，后续可进行相关研究。
0.04 测试均方误差
总体均方误差 （2）将实际测试时预测点的温度值输入神经网
络预测模型，得到 4 个响应点的温度的预测值与实
MSE 0.02 际值的误差不超过 1.1%，证明以神经网络预测模
型计算得到的预测结果较为可靠。在进行模型有
效性验证时，得到 CFD 计算值与实际值误差较小。

0 因此可认为在 CFD 计算误差较小，同时模型精度
较高的情况下，使用模型的预测结果通常较好。
0 200 400 （3）进一步研究了对于预测点数量及空间位置
距离/mm
对预测精度的影响，分别对于上下预测点平面间距、
图 11 不同下预测点距中轴距离的均方误差
上下预测点距中轴距离与预测精度的关系进行研
Fig. 11 Mean squared error at different distances from
究。预测点位置数量及分布对于预测精度存在影
prediction points to the central axis on the lower side
响。因此测点的布置需要使神经网络模型的预测
结果表明，下测点距中轴距离在 100～400 mm 精度处于较高水平，同时保证温度传感器处于良好
内，下预测点圆直径与均方误差呈正相关。下测点 空间位置；测点的数量可兼顾精确度及计算成本进
距 中 轴 距 离 大于 250 mm 时 ， 总 体 的 均 方 误 差 行选择。针对本文研究的对象，可选择上下预测点
大于 1%。而当下测点距中轴距离从 200 mm 降至 距中轴距离分别为 875 mm、200 mm，上下预测平
100 mm 时，总体均方误差从 0.78% 降至 0.38%。这 面间距 980 mm 为测点布置方案。
是因为下预测点平面与冷氮气出口处平面高度接
参考文献：
近，测点越靠近冷氮气出口处，其受边界条件影响
越大，映射关系越不稳定。而接近冷舱中轴时虽然 [1] 李同顺，奚勇，印剑飞. 对空红外制导关键技术发展分析
有一定温度梯度，但对于映射关系的影响不及靠近 [J]. 上海航天（中英文），2021，38（3）：163−170.
出口处大。因此在近出口处设置预测点会使预测 [2] 李丽娟，刘珂. 空空导弹红外成像探测技术发展分析 [J].
模型的均方误差偏大，在近中轴处设置预测点会使 红外技术，2017，39（1）：1−7.
预测模型的均方误差偏小，呈现与上舱相反的规律。 [3] 张肇蓉，高贺，张曦，等. 国外红外制导空空导弹的研究现
因此，在实际测试时选择 100 mm 的下测点距中轴 状及其关键技术 [J]. 飞航导弹，2016（3）：23−32.
距离对预测的精度提升最大。 [4] 庞博，李艳红，田义，等. 雷达/红外复合导引及半实物仿真

技术发展与展望 [J]. 空天防御，2023，6（4）：17−23.
4 结论
[5] 吴军辉，许振领，王敏，等. 制导对抗仿真中双 DMD 红外
本文建立了红外制导半实物仿真飞行器舱体 场景产生器应用有关技术 [J]. 激光与红外，2022，52（1）：
空间三维模型，通过数值模拟方法，对舱体内部流 89−94.
动进行模拟，得到不同入口条件下舱体空间内监测 [6] 吕蓉蓉，吴静怡，陈康，等. 热环境试验温度均匀度对精
点温度值，在此基础上，通过建立神经网络预测模 密光学测量的影响 [J]. 工程热物理学报，2019，40（8）：
型，由外侧的预测点温度对光束上的响应点温度 1711−1717.
进行预测。将神经网络预测模型所得的结果与实 [7] 刘张鹏，王珊珊，张婉雨，等. 航天器热循环试验低温负载
际测试结果进行对比，研究了不同预测点数量及空 工况补偿方法 [J]. 制冷技术，2019，39（2）：7−11.
间位置对于模型预测精度的影响。主要得出以下 [8] 黄一也，杨光，吴静怡. 以最佳温度均匀度和最小熵产为目
结论： 标的航天器热循环试验系统运行参数优化 [J]. 化工学报，
（1）由于流场对于不同入口条件的温度响应不 2016（10）：4086−4094.
同，可以通过改变入口参数，得到多组监测点温度 [9] ZHANG X W，ZHENG Y，YANG B W，et al. Aerodynamic
数据，以建立神经网络预测模型。在以 80 组数据 optimization design of airfoil configurations based on cascade
为样本量进行模型训练时，根据误差与回归分析， feedforward neural network[J]. Journal of Zhejiang University