预追踪法在搭建RCS计算平台中的应用

 介绍综合不同RCS贡献机理的计算平台的搭建方法。针对射线追踪法的计算量是这类RCS计算平台计算效率的瓶颈这一现状，提出仅对多次散射区采用射线追踪计算来减小计算量的方法。给出一种通过粗略的射线追踪来确定多次散射区的方法，并用该方法获得任意目标的散射分布图。对预追踪法在RCS平台的搭建中的应用方式进行探讨，并预测效果。通过具体的计算实例验证预追踪法的效果，并给出几类典型目标的多次散射区比例系数，可供采用预追踪法时参考。计算结果表明，在不改变计算精度的条件下，预追踪法可以将RCS计算平台中射线追踪部分的计算量减少到原来的1/3以下。对散射分布的可能应用做出展望，可以作为后续工作的指导。     

图形学在进气道雷达散射截面计算中的应用

针对计算腔体雷达散射截面(RCS)的弹跳射线法,提出了一种基于牛顿迭代法解方程组的射线和NURBS曲面求交算法来解决射线追踪的效率问题.利用预先计算射线和曲面交点个数最大值,通过折中适应性分割曲面得到迭代初始值,达到了快速计算的效果,实践证明可以满足射线法计算需要.     

射线追踪法在球面收敛调节片喷管RCS计算中的应用

结合射线追踪法的原理,利用自主开发的电磁散射特性计算程序,对具有不同尾缘修型的球面收敛调节片喷管进行了数值模拟计算,分别得到了不同喷管内部腔体散射场和喷管出口边缘绕射场的雷达散射截面积(RCS),并且通过计算获得了不同入射方位角上喷管腔体内壁面上的感应电流,通过对感应电流的分析,从本质上解释了RCS的变化规律.研究结果表明:对喷管出口尾缘所采用的修型措施在降低喷管出口边缘绕射场的RCS和改善喷管电磁隐身性能方面效果显著;相对于普通的遮挡算法,射线追踪法将计算周期缩短了21%以上,明显地提高了计算效率;利用感应电流的分析方法能够清晰直观地从本质上解释RCS的变化规律,并且具有较高的可靠性.      

蛇形进气道的雷达截面分析

 本文采用复射线技术的原理和方法,通过场的高斯波束拟合,使这种理论能够用于进气道之类的大口径凹形腔体的雷达截面(RCS)特性分析。本文以弯曲的蛇形进气道为例,进行了RCS特性分析计算,并将计算值与测试值比较。结果表明,这种方法是一种比较准确而又十分有效的RCS预估方法。     

采用SBR法研究飞机进气道的雷达散射截面

采用弹跳射线法(SBR)对飞机发动机进气道的雷达散射截面(RCS)进行了分析计算.通过光学射线跟踪、场强跟踪及口径积分方法,研究了任意截面和形状的管道电磁散射特性,通过在微波暗室的实际测量,频率在X波段,分别进行垂直极化和水平极化两种方式测试,比较了一实际进气道的计算与实验结果,验证了此方法的有效性,与其他方法相比较,具有物理概念清晰、数学模型容易建立等特点,满足了实际应用的需要.     

直升机的RCS计算

RCS（Radar Cross Section）是反映目标雷达散射特性的一个重要参数。一般把雷达目标除质心平动之外的转动,小幅振动和其它高阶运动统称为微动。主要研究旋翼转动情况下的直升机RCS计算。通过对直升机模型进行可视化计算即一种将目标建模与散射特性计算合为一体的交互式计算,使用图形算法（GRECO）和三维造型软件UG相结合的方法,这种方法与传统的RCS计算方法相比具有实时性好,效率高的优点,计算出直升机主体的RCS,再通过其加入调制的方法,计算得到直升机在旋翼转动条件下的RCS。最后给出了微动直升机的在具体入射情况下的单站RCS值。     

单端开口复杂终端腔体RCS算法研究

在对比分析常用腔体散射的研究方法优缺点基础上,分析了腔体散射具有散射强度高、散射角度宽、高频散射等特征,亟待解决对电大尺寸复杂终端腔体的精确数学模型处理及计算精度问题。基于以矩量法(MOM)为基础的三维电磁分析软件FEKO,分别采用低频数值算法、高频近似算法开展了对文献单端开口复杂终端模型的雷达截面积(RCS)对比计算研究,得出在综合考虑计算精度、效率时,由矩量法改进而来的多层快速多极子法(MLFMM)在电大尺寸复杂终端腔体电磁散射特性研究中具有较大优势。     

平面埋入式进气道的电磁散射特性

 对一种平面埋入式进气道在Ku波段选择入射频率15 GHz情况下进行了电磁散射特性的实验和仿真研究,取得了平面埋入式进气道雷达散射截面（RCS）随方位角、迎角和终端的变化规律。研究结果表明: (1)平面埋入式进气道布局的导弹模型在水平极化终端为风扇时±60°RCS均值为-27.42 dBsm,垂直极化为-28.50 dBsm是一种隐身方案;(2)迎角变化对埋入式进气道RCS的影响不大,在-5°~10°的迎角范围内RCS均值的变化不大于4 dB;(3)运用时域有限差分法(FDTD)计算所得的RCS随方位角变化曲线与实验曲线趋势基本一致,±60°均值误差在1 dB左右。     

腹部进气道电磁散射特性及RCS减缩方法研究

对建立的腹部S型进气道及前机身模型,采用多层快速多级子方法计算雷达散射截面,研究了进气道唇口斜切方式、上下唇边锯齿化、S型弯道长度、等直段安装吸波导流环和前机身形状对腹部进气道头向RCS的影响,并分析进气道与前机身的耦合散射特性。通过计算进气道参数改变前后的电磁散射特性,找出影响腹部进气道头向雷达散射截面的主要因素和RCS减缩方法,并对各种减缩方法的减缩效果作了对比分析。研究结果为腹部进气道的头向RCS减缩提供了技术依据。     

雷达散射截面并行计算中的MPI实现技术研究

基于MPI（Message Passing Interface）并行计算平台,开发了高效的并行多层快速多极子算法程序,可用于飞行器等目标RCS计算分析。为提高通信效率、增加程序的鲁棒性,提出了优化的通信措施,分析了点对点通信、阻塞通信、非阻塞通信的使用优缺点,针对RCS计算,组建了完整的通信方法,从而有效防止死锁的发生。算例证明,程序能胜任于电大尺寸的RCS散射计算,具有较高的精确度。     

Bistatic RCS of Complex Objects near Forward Scatter

A technique is presented for predicting the bistatic radar cross section (RCS) of an opaque, arbitrarily shaped object at angles near forward scatter. Babinet's principle is employed to approximate the object's scattering pattern as the two-dimensional Fourier transform of its silhouette. Calculations for spheres and right-circular cylinders are shown to agree with predictions based on exact Mie theory, method of moments, and physical optics. Restrictions on the applicability of the method are presented.     

机舱内部超宽带确定性信道建模

将室内无线信道仿真中常用的几何光学和射线追踪技术,引入到对客机机舱内部的超宽带(Ultra-WideBand,UWB)信道研究当中。信道仿真的主要算法基于一种称为射线密度归一化(RayDensityNormalization,RDN)的方法。该方法使用射线密度的概念来计算每条射线对接收点处总信号强度的贡献。为了验证方法的有效性,实验构建了一个Boeing737-200客机机舱模型进行仿真。仿真将接收机设置在每个座位的顶部、扶手和底部,以研究不同水平高度信道的差别。仿真中对路径损耗和均方根(RMS)时延扩展两类大尺度信道参数进行了统计和分析,部分仿真结果与国外实测结果进行了对比。对比结果证明了仿真结果的保真度以及现有仿真工具的有效性。     

Stereoscopic measurements of the Čerenkov radiation produced by TEV gamma rays

Current approaches to the identification of VHE gamma rays using stereo images of erenkov light flashes are reviewed. The method of analysis developed by the University of Durham group involving a measure of cascade development is described. This method is applied to observations of a burst of VHE gamma rays from AE Aqr and enhancement of the gamma ray signal is demonstrated.     

超音速、高超音速飞行器动导数的高效计算方法

将超音速、高超音速气动力工程计算方法综合起来,推广到非定常气动力的计算,并用于求解任意外形飞行器作强迫运动时的非定常气动力.在此基础上进一步发展了一种适合于超音速、高超音速大迎角状态的飞行器动导数计算方法和程序.计算结果与国际标准实验数据作了比较,证明了该程序的正确性和精度.研究了减缩频率和基本迎角对动导数的影响,结果表明基本迎角对动稳定性导数影响较大,而减缩频率在小迎角范围内对动导数影响很小.     

Determining Ionospheric Parameters over Regions of Denied Access

Utilization of high frequencies for over-the-horizon surveillance necessitated a refined approach to the determination of actual ray paths. Various ray-tracing programs have been developed. The basic problem lies in accurately determining values of the appropriate ionospheric parameters. A possible means is by utilization of oblique sounding devices located at the path terminals to provide 1) relative propagation time difference (?t) between the modes, 2) maximum frequency propagated by any given mode (MUF), and 3) difference in MUF between the various modes (?MUF). The technique has not been fully verified; preliminary results are encouraging.     

Improved local amplification factor transport equation for stationary crossflow instability in subsonic and transonic flows

Transition prediction is a hot research topic of fluid mechanics. For subsonic and transonic aerodynamic flows, e^N method based on Linear Stability Theory (LST) is usually adopted reliably to predict transition. In 2013, Coder and Maughmer established a transport equation for Tollmien-Schlichting (T-S) instability so that the e^N method can be applied to general Reynolds-Average-Navier-Stokes (RANS) solvers conveniently. However, this equation focuses on T-S instability, and is invalid for crossflow instability induced transition which plays a crucial role in flow instability of three-dimensional boundary layers. Subsequently, a transport equation for crossflow instability was developed in 2016, which is restricted to wing-like geometries. Then, in 2019, this model was extended to arbitrarily shaped geometries based on local variables. However, there are too many tedious functions and parameters in this version, and it can only be used for incompressible flows. Hence, in this paper, after a large amount of LST analyses and parameter optimization, an improved version for subsonic and transonic boundary layers is built. The present improved model is more robust and more concise, and it can be applied widely in aeronautical flows, which has great engineering application value and significance. An extensive validation study for this improved transition model will be performed.     

一种固体发动机光线投射体绘制加速方法

固体发动机ICT断层图像构成的体数据场规模大、空体素比例小,现有的光线投射加速方法效果不明显,并且在其三维可视化故障诊断中,不是体数据场中的所有信息都对内部故障检测有意义,三维重建出所有体数据大大增加了计算量.为此,提出一种在同体发动机体数据分割基础上的光线投射加速方法.该方法利用分割结果,建立分割信息体数据场,结合现...     

航空发动机排气喷管红外辐射特征数值研究

红外隐身技术对提高未来战机战场生存力具有重要意义,发动机排气系统是飞机后半球的主要红外辐射源。为了研究涡扇发动机排气喷管的红外辐射特性,采用与成熟商用CFD软件相结合的策略,基于离散传递方法,自主开发航空发动机排气系统红外辐射特征数值计算软件。提出一种射线行程追踪方法,用来提高软件计算效率和模拟精度;最后用该软件对某型涡扇发动机排气系统收缩喷管及两种采用不同红外抑制措施的喷管进行数值模拟研究。结果表明：相对于传统的收缩喷管,二元喷管能够在绝大部分探测方向上有效降低喷管的红外辐射,引射喷管可在大角度探测方向上起到显著的红外隐身效果。     

大气折射对电视制导导弹定位精度的影响分析

为了提高电视制导导弹的定位精度,有必要研究大气折射效应的影响。基于大气折射率模型,采用高精度的4阶Runge-Kutta光线追迹方法,以定位误差和俯角误差为大气折射效应的评价标准,建立了电视制导导弹大气折射误差模型,并通过探空仪实测大气参数验证了模型的有效性以及精度测试验证了算法的可靠性。基于该模型,仿真分析了不同发射高度和俯角对定位精度的影响规律。研究结果发现：高海拔时,基于三段模型的大气折射误差要小于其他模型;相同高度下导弹发射的视在俯角扩大10倍,由大气折射造成的定位误差和俯角误差将分别缩小1 000倍和10倍;5 km高度、视在俯角为30°时的定位误差已减小到2 m以内。研究结果表明,该方法可以辅助电视制导导弹的设计,对提高其精确打击能力具有重要意义。