一种翼身融合体飞行器外形的RCS计算与实验

飞行器隐身技术是当代军事技术中的一项重大突破,低雷达散射截面（RCS）的飞行器外形是专业人员努力追寻的研究目标。本文采用Toplitz变换和混合迭代的算法,对新设计的一种鸭式布局翼身融合体飞行器外形进行了RCS计算,并在微波暗室内对模型进行了测试。实验结果与理论值基本吻合,误差在1dB之内,证明此算法行之有效,优化设计的翼身融合体飞行器具有良好的隐身性能。     

雷达散射截面静态测量的精度分析

本文讨论了在微波暗室内影响雷达散射截面(RCS)静态测量精度的因素。着重分析背景、喇叭馈源间耦合以及定标体引入误差的原因。指出目标支撑架和定标体是主要的误差源,其选用原则是:目标的雷达散射截面必须高于背景雷达散射截面20dB以上;视被测目标雷达散射截面量级选择相应的目标支撑和定标体。最后通过200mm×200mm的金属平板理论值和测量值的比较,说明上述分析的正确性。     

基于面元边缘法的直升机RCS计算与分析

针对直升机的雷达散射截面(Radar cross section,RCS)的计算特点,将物理光学法和等效电磁流法相结合,建立了一套基于"面元-边缘"的分析方法.在该方法中,首先对复杂目标(如直升机)进行几何建模和网格划分,然后通过转换程序,获取目标的拓扑结构数据文件;其次在考虑遮挡影响下,分别进行目标表面散射场和边缘绕射场的计算;最后叠加获得总的散射场.在通过球板组合和某外形结构复杂的导弹算例验证本文分析方法有效性的基础上,对某直升机分别沿方位角、俯仰角和滚转角三个方向的RCS进行了计算和分析,并研究了挂架、导弹对直升机整体RCS的影响,获得了一些减缩直升机RCS的外形设计方案.     

三维复杂目标求解的多层快速多极子方法

采用多层快速多极子方法(Multilevel fast multipole algorithm,MLFMA)求解混合场积分方程(Combined field integral equation,CFIE),并选择RWG型基函数,对金属带缝锥球体、三面角反射器以及钻石体的单站RCS(Radar cross section)进行了计算,计算结果与试验吻合良好.在此基础上计算了F-22缩比模型的单站RCS,其计算量、存储量分别达到O(NlogN)量级和O(N)量级,此方法适用于带有尖点和特别细长曲面的三维复杂目标,如战斗机外形的RCS计算分析.     

射线跟踪法的改进及其应用

研究复杂组合体目标后向散射场问题，并对射线跟踪法的典型算法进行改进，以提高计算精度和运算速度。推导精确的积分公式，用典型体目标对改进的算法进行验证，进而计算复杂组合体目标的后向散射场。矩形截面直进气道的计算结果不仅比学者Hao Ling的计算结果更为精确，而且计算速度提高了两倍。三面角反射器的计算结果与实验结果基本吻合。最后，计算了某型航母甲板上复杂目标组合体目标的RCS，并与近似法和像素法的计算结果进行了比较分析。     

火焰稳定器修形对发动机后向RCS的影响

基于某简化的排气腔体静态雷达散射截面积(Radar cross section,RCS)测试结果,分析了稳定器采用吸波材料后对发动机后向RCS的缩减效果;在不改变加力燃烧室传统结构基础上,针对现有某型稳定器结构从隐身修形设计角度建立了5种不同稳定器蒸发腔简化腔体RCS计算模型,分别在高频10 GHz、低频1.5 GHz下对比分析了不同稳定器蒸发腔结构的RCS特征、稳定器倾斜布置对腔体RCS的影响。结果表明:传统非隐身一体化设计的排气腔体结构中,高频下稳定器采用隐身措施后的RCS缩减效果显著;几种针对稳定器蒸发管式蒸发腔结构的修形设计,均能在高频下带来一定的RCS缩减收益,低频下缩减不明显;具有横向及纵向复合倾斜的平板结构蒸发腔较其他结构的RCS缩减效果好,同时可改善功能材料的使用工况,提高其使用可靠性;稳定器在0°～20°倾斜布置对后向腔体RCS有一定抑制作用。     

11位巴克码信号的最小峰值旁瓣滤波器

本文介绍11位巴克码最小峰值旁瓣滤波器(LP滤波器)的计算结果,LP滤波器长度为39时,峰值旁瓣电平降到-34.4db,比匹配滤波器改善13.6dB。文中还给出滤波器权值误差对旁瓣电平影响的估算公式。     

使用波导模型研究“长空一号”靶机喷气式发动机进气道的雷达反射特性

本文采用波导模型模拟发动机进气道,计算和实验测量了截面积为10×10厘米~2的矩形波导的RCS值,两者结果基本相符。通过这一方法,计算了“长空一号”靶机进气道的RCS值,与地面静态测量比较,结果令人满意。这样,对于复杂的喷气式飞机目标,其机头和机尾的RCS值就可通过波导模型的模拟来修正。     

目标函数的选择对雷达隐身优化设计的影响

根据飞行器的雷达散射截面(RCS)分布,合理确定飞行器隐身外形优化设计中的目标函数.首先,对3种目标函数(即威胁区域内RCS的平均值、大于临界RCS值的概率和被雷达检测的平均概率)的特点进行了分析和总结.然后,以一个典型飞行器隐身外形优化问题为例,分析不同目标函数对隐身外形优化结果的影响.计算结果表明:采用不同的目标函数会得出不同的优化外形,并在此基础上探讨了3种目标函数的相关性与区别.最后,总结出在隐身优化设计中如何合理确定目标函数的原则.     

雷达散射截面值的多机并行计算

为了提高计算效率,本文讨论了飞行器的RCS值的并行计算方法。基于自带存储器的多处理机系统,对多任务模式和农场主-雇员模式都作了探讨。发现这两种模式都适用于RCS值的并行计算,因此开发了计算RCS值的并行处理程序PARCS。实例表明其并行效率是很高的。     

武装直升机雷达散射截面计算及雷达吸波材料影响分析

为提高直升机雷达散射特性预估的准确性,建立了目标雷达散射特性分析的计算电磁学(Computational electromagnetics method,CEM)方法,并开展了吸波涂层对直升机雷达散射截面(Radar cross section,RCS)特性影响的研究。首先,对复杂目标(例如直升机)进行几何建模和网格划分,获得空间网格单元上的电磁场信息,作为整个电磁场仿真分析的计算基础。然后,通过介质球和涂覆电磁介质导体球的算例对比,分析结合共形技术的时域有限差分法(Finite difference time domain,FDTD)在处理介质物体及涂覆涂层介质物体的有效性,结果表明FDTD方法计算结果与级数解吻合。在此基础上,计算和对比了金属旋翼以及涂覆吸波涂层旋翼的RCS特性,分析了典型方位角入射下全机涂覆前后对RCS特性的影响。研究表明:旋翼表面全涂覆雷达吸波材料(Radar absorbing material,RAM)后对直升机旋翼的RCS抑制效果明显,在全机强散射部位涂覆RAM可以显著地降低RCS特性,涂层的使用在直升机的隐身设计中起到关键的作用。     

简单形体目标电磁遮挡算法研究

为了自动地解决复杂目标高频电磁散射场计算时各部件之间的相互电磁遮挡问题，本文利用极大极小检验、Roberts算法、包含性检验等计算机消影算法，经过合理的工程处理，快速而准确地寻找简单形体目标各板块之间的相互遮挡关系，然后根据分析结果计算目标的RCS。文中以并排放置的锥柱组合体为例，在进行了电磁遮挡关系处理后，计算了其RCS，经与单一锥、柱RCS计算结果的比较，证明本文的电磁遮挡算法计算机时短，对简单形体目标的电磁遮挡处理行之有效。     

基于多传感融合的自动钻铆孔位在线测量方法

为了获得飞机壁板自动钻铆中孔位的实际位置和法向信息,提出了一种基于视觉和激光测距多传感器融合的孔位在线测量方法,该方法可以实时获得钻铆任务的孔位偏差修正量,从而保证壁板钻铆质量。首先,通过建立视觉和激光测距传感器与钻铆机参考坐标系间的映射关系,获得了钻铆孔位在线测量的多传感器融合模型,给出了孔位位置和法向的在线测量原理。然后,为了简化标定过程和提高标定精度,设计了一种同时适用于视觉和激光测传感器的标定板,给出了位置和法向测量的标定方法。最后,测量试验表明,多传感融合的在线测量方法孔位测量位置误差≤0.2 mm,法向误差≤0.3°,能够满足飞机钻铆孔位测量精度要求。     

超宽带射频仿真系统中的低RCS三轴转台设计

提出了在超宽带射频仿真系统中三轴转台的低RCS设计方法.该方法采用转台机械结构设计、低RCS外形优化分析与测试测量相结合的方式.首先基于低RCS要求及三轴转台的结构特性,对其进行外形优化.通过计算三轴转台的表面感应电流分布,分析三轴转台的强散射区域,并选取相应吸波材料及涂敷方法对三轴转台进行处理.实际测量表明,涂敷吸波材料后三轴转台散射回波幅度显著减小,分布均匀,达到了预设的效果.     

共轴旋翼高速直升机雷达散射截面计算及雷达吸波材料影响分析

为准确高效地预估共轴旋翼高速直升机的雷达散射特性,结合雷达吸波材料(Radar absorbing material,RAM)在隐身设计中的应用,开展了共轴旋翼高速直升机雷达散射截面(Radar cross section,RCS)特性及涂覆型RAM对其影响的研究。首先,基于计算涂覆目标表面散射的物理光学法(Physical optics,PO)和计算涂覆边缘绕射的等效电磁流法(Method of equivalent current,MEC),建立了计算RCS的高频方法,并通过涂覆了RAM的金属球和直升机矩形桨叶算例验证了其有效性。在此基础上,研究双旋翼、尾部螺旋桨、平垂尾和机身在鼻锥、侧向和尾追3个典型方位的雷达散射特性和强散射源分布,并采用局部涂覆RAM的方法进行隐身设计。研究表明:尾部螺旋桨、共轴旋翼桨毂及其整流罩部位、机身上曲率较大的鼻锥和尾部以及曲率较小的侧面护板是机身的重要强散射部位。在强散射部位涂覆RAM能有效降低高速直升机各方位双站RCS的均峰值,显著提升高速直升机隐身性能的效果。     

空间目标监视雷达信号频率的优选准则

随着在轨微小卫星及空间碎片数量不断增加，为保证在轨卫星的运行安全，需要对微小目标进行有效跟踪探测及稳定编目。雷达作为近地空间目标监视的主用设备，在对厘米级小目标进行探测跟踪时，其工作频率是决定其能否可靠探测关键因素，高频有利于探测小目标，并可获得相对稳定的RCS，但高频信号的波束小、搜索能力较低，实现难度大，也使得成本过高。为适于实际工程应用，需从效费比出发，对频率进行优选。本文从目标RCS的角度提出一种空间目标监视雷达信号频率的优选准则，给出该准则下周长波长比ka的取值范围。为了更加清楚地说明该优选准则的应用，给出了直径5 cm和10 cm的目标在该准则下信号频率的取值范围，并与国外工作做了比较，证明该准则可行。     

飞行器隐身与气动外形综合优化设计初探

雷达散射截面已成为飞行器设计的一个重要战技指标。由于ＲＣＳ和气动特性都与飞行器的外形密切相关，故外形设计时要兼顾隐身与气动力等多方面的因素。本文以对飞行性能影响较大的纵向气动力系数作为约束条件，某方位的ＲＣＳ均值最小作为目标函数，对飞行器隐身与气动外形的综合优化设计方法作了初步探讨，并给出了应用示例，得到了比较合理的结果。     

微波暗室内雷达散射截面自动测量系统

介绍了微波暗室内雷达散射截面自动测量系统。主要包括同步转角信号的Ａ／Ｄ转，ＲＣＳ值的同步采集与处理以及转台的自动控制等部分，该系统具有１／３６度的定位精度和２．５ｍＶ的回波电压分辨率，系统误差小于１ｄＢ，适用于ＲＣＳ、天线方向性图及电磁兼容等测量。