增强飞行器角闪烁的方法—一种新的飞行器隐身技术

本文建立了任意截面缝隙加载理想导体柱电磁散射的一般数学模型，获得对缩比模型的理论计算与测量数据较好的一致性。在谐振频率区内对实际模型测量分析表明，利用多背接腔缝隙加载，可以实现较大姿态角范围内后向雷达散射戴面的减缩，并同时产生目标角闪烁线偏差有强烈增强，这是一种新的飞行器隐身技术措施。     

再入钝锥体绕流流场电磁散射特性分析

采用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分（PLJERC-FDTD）方法计算再入钝锥体绕流流场电磁散射特性,分析钝锥体等离子体包覆绕流流场的RCS频率特性、极化特性及双站散射特性。计算表明,在马赫数较小（本文Ma≤10）时,马赫数变化对绕流流场后向RCS影响较小。电磁波垂直锥体母线入射时,极化方式（本文极化角0°和90°）改变对绕流流场后向RCS影响较小;绕流流场后向RCS随入射波频率变化曲线可用两条直线来逼近;随入射波频率增大,绕流流场后向RCS振荡上增。前向散射是全方位散射中RCS取得最大值的方向;入射角大于钝锥半锥角时,除前向RCS外,以锥体母线为基准的镜面反射方向RCS比其它散射方向RCS大。     

高超声速飞行器雷达散射截面分析

为完善高超声速飞行器（HCV）雷达散射截面（RCS）的工程计算方法，综合应用几何光学法（GO）、物理光学法（PO）、等效电磁流法（MEC）等高频近似方法计算飞行器各散射中心的RCS贡献。结合理想二面角反射器RCS的经验公式，提出等效照明面积概念，并用于计算翼身组合段的RCS。采用后向面判别法和深度缓冲器算法分析面元之间的遮挡关系，计算了整个高超声速飞行器的RCS。计算结果与矩量法结果吻合，可满足工程分析和飞行器多目标优化设计的需要。     

曲线拟合参数估计法的目标散射中心提取

提出了一种基于几何绕射理论(GTD)模型的曲线拟合参数估计法,用于目标散射中心的提取.根据二维散射中心GTD模型,分角度分离目标的距离向散射中心,对不同角度的散射中心距离和幅相进行曲线拟合,提取目标二维散射中心参数,可估算散射体的曲率半径,较精确地计算转台中心至天线的距离.算例表明:对大角度成像、遮挡、平板散射等用该法重构的雷达散射截面(RCS)与原始数据较吻合.     

基于全息技术的近程目标毫米波散射特性研究

针对近程条件下由于目标各散射点回波的干涉而产生“角闪烁”效应的问题,首次提出采用全息技术研究近程目标的毫米波散射特性。该方法利用相位干涉效应,补偿电磁波的波前球面弯曲,并通过对回波信号的数学建模,反演目标的散射场分布函数。给出了四类不同特征的目标进行近程RCS预测,预测结果与目标特性相一致,表明该方法切实有效。
     

超视距雷达探测高超声速飞行器可行性分析

在前期开展再入飞行器RCS（雷达散射截面）特性试验和理论研究的基础上，对典型临近空间高超声速飞行器RCS特性开展了研究，分析了绕流和尾迹对飞行器本体RCS特性的影响。研究表明等离子体流场在头身部绕流、近尾尾迹和部分远尾尾迹的最大电子密度将远高于电离层最高电子密度，更高于典型天波超视距雷达工作频段对应的临界电子密度。因而等离子体尾迹将会对3~30 MHz频段电磁波产生较强的散射，使得等离子体尾迹的RCS远远大于飞行器本体的RCS。利用临近空间高超声速飞行器尾迹RCS的这一特点，有可能实现对临近空间高超声速飞行器的超视距探测。     

变结构近空间飞行器大飞行包络控制特性研究

针对近空间飞行器大包络、多任务模式飞行运动,结合通用高超声速飞行器确立了近空间飞行器不同飞行阶段的机体结构,详细建立了气动参数由攻角、马赫数与控制舵面偏转最表示的12状态动力学方程,绘制了不同飞行阶段气动参数随攻角、马赫数的变化曲线,建立了近空间飞行器的大包络运动控制模型,而后研究了不同机体结构与飞行状态下的控制特性和各通道耦合性质,表明该系统可以有效用于全程强鲁棒稳定飞行控制系统的设计与仿真测试,充分体现了近空间飞行器非线性、时变、耦合等飞行运动特点,仿真验证表明了研究结果符合现有分析结果.     

应用外形技术降低机身RCS特性的初步实验研究

对不同“板块式(多角形截面)”飞机机身模型进行了雷达散射特性的试验和研究,并与常规的带有橄榄体头部的园形截面机身的RCS值作了比较。结果发现,应用外形技术后,“板块式”机身,特别是侧面,无论是水平极化还是垂直极化,其RCS值均要比相同截面积的圆形机身降低一个数量级。该实验结果对隐身飞行器的研究和设计,将具有一定的现实参考意义。     

直线阵频带内的辐射和散射特性分析

为降低阵列天线工作频带内的峰值副瓣电平(PSLL)和雷达散射截面(RCS),提出利用混合优化算法IGA\|EDSPSO, 通过调整阵元间距优化辐射阵因子和散射阵因子,使其带内的辐射和散射特性得到改善。并采用渐近波形估计技术(AWE)结合矩量法(MoM)计算了线阵频带内的PSLL和RCS,考虑互耦后的结果更接近实际情况。与均匀直线阵相比,非均匀阵的PSLL在-17dB以下,RCS在绝大部分频点得到了很好地减缩,证明了此方法的有效性。
     

高超声速飞行器气动/隐身优化设计方法

针对高超声速飞行器气动布局设计中气动设计与隐身设计矛盾的问题,采用高精度气动和隐身计算方法,建立了基于直接全局优化算法、二次曲线参数化方法和Kriging代理模型的多学科优化设计平台,并对典型高超声速布局升力体外形开展气动/隐身一体化优化设计研究。结果表明：升力体布局典型状态下升阻比由3.13提高到3.69,考虑垂直极化和水平极化状态,俯仰±30°的雷达散热截面（RCS）均值下降60%以上,表明该平台具有良好的寻优能力,风洞试验结果验证了优化算法的可行性;高超声速飞行器的机身和翼/舵等部件具有显著的绕射特性,物理光学法等高频算法不能准确捕捉前后缘绕射,应当采用矩量法计算其RCS特性;高超声速飞行器的垂直极化和水平极化的RCS特性差异巨大,在设计中应当予以考虑。     

不同风速下海洋粗糙面散射系数的计算

在考虑风速的条件下,计算了海洋粗糙面的散射特性。用矩量法(MOM)计算了一维介质海洋粗糙面在Durden-Vesecky功率谱下的散射系数,由此获得了一定风速时的双站散射系数。仿真结果表明,计算值与文献数据非常吻合。由计算的不同风速下双站散射系数可知,风速对海洋粗糙面散射特性的影响较大。在一定的海拔高度上,散射角相同(除后向散射方向外)时,风速越大,散射就越强。     

一种空间目标红外特性分析方法

空间目标红外特性分析一直是比较难的课题,尤其对于表面材料为复合材料的空间目标尤为困难。通过分析空间目标飞行动力学特征,以及在空间模拟设备中的表面温度和空间环境的热换算关系,可以得出空间目标在空间环境下的红外热图像。本方法可为空间目标热红外防护技术的研究和发展提供参考和借鉴。     

铆钉间距对二维SRAM蒙皮隐身性的影响分析

首先分析了二维电磁散射问题的有限元算法理论,编写了相应计算程序;然后对一布置有两铆钉的二维SRAM蒙皮模型在铆钉间距为20、40和60mm情况下计算分析了铆钉间距对其隐身性能的影响,结果显示铆钉间距越大,蒙皮结构的隐身性能越好。     

Space station orbit design using dynamic programming

A space station orbit design mission is characterized by a long-duration and multi-step decision process. First, the long-duration design process is divided into multiple planning periods, each of which consists of five basic flight segments. Second, each planning period is modeled as a multi-step decision process, and the orbital altitude strategies of different flight segments have interaction effects on each other. Third, a dynamic programming method is used to optimize the total propellant consumption of a planning period while considering interaction effects. The step cost of each decision segment is the propellant for orbital-decay maintenance or lifting altitude, and is calculated by approximate analytical equations and combining a shooting iteration method. The proposed approach is demonstrated for a typical orbit design problem of a space station. The results show that the proposed approach can effectively optimize the design of altitude strategies, and can save considerable propellant consumption for the space station than previous public studies.     

航天器编队飞行和空间演示验证技术——有人照料空间实验室与平动-转动物理仿真器

航天器编队飞行是近年来国内外航天领域研究的热点问题,同时也是空间技术今后一个重要发展方向。为此文章首先讨论航天器编队飞行特点;其次研究编队飞行今后能否获得顺利成功应用,有关它的各种算法和软件空间飞行演示验证技术和方法;最后介绍了美国麻省理工学院空间系统实验室（MITSSL）对航天器编队飞行算法软件空间演示验证的方法和实验。     

几何结构可调的亚燃冲压发动机性能研究

液体亚燃冲压发动机结构简单、推重比高,是高动态临近空间飞行器的最佳动力装置,临近空间飞行器的飞行速度范围宽、距离远,亟需采用几何结构可调技术来提高冲压发动机的性能。本研究对具有固定、连续可调进气道和尾喷管的冲压发动机性能进行了计算和比较。结果表明,采用连续可调喷管的冲压发动机的性能大大优于固定几何结构的冲压发动机,进气道可调带来的冲压发动机性能增加远小于喷管连续可调带来的发动机性能增加。     

热控涂层参数对卫星辐射特性的影响

为分析卫星红外和可见光双光谱辐射特性,分别建立了采用节点网络法求解卫星表面热控涂层温度和卫星辐射特性的计算模型,依据粗糙表面光散射理论计算了涂层表面对太阳、地球和地球反照辐射的吸收和反射。通过数值模拟,计算分析了卫星对地面的温度变化规律。最后,选择不同的热控涂层参数,获得了对卫星在红外和可见光波段的辐射特征的影响。     

Autonomic function testing aboard the ISS using “PNEUMOCARD”

Investigations of blood pressure, heart rate (HR), and heart rate variability (HRV) during long term space flights on board the “ISS” have shown characteristic changes of autonomic cardiovascular control. Therefore, alterations of the autonomic nervous system occurring during spaceflight may be responsible for in- and post-flight disturbances. The device “Pneumocard” was developed to further investigate autonomic cardiovascular and respiratory function aboard the ISS. The hard-software diagnostic complex “Pneumocard” was used during in-flight experiment aboard ISS for autonomic function testing. ECG, photoplethysmography, respiration, transthoracic bioimpedance and seismocardiography were assessed in one male cosmonaut (flight lengths six month). Recordings were made prior to the flight, late during flight, and post-flight during spontaneous respiration and controlled respiration at different rates.HR remained stable during flight. The values were comparable to supine measurements on earth. Respiratory frequency and blood pressure decreased during flight. Post flight HR and BP values increased compared to in-flight data exceeding pre-flight values. Cardiac time intervals did not change dramatically during flight. Pulse wave transit time decreased during flight. The maximum of the first time derivative of the impedance cardiogram, which is highly correlated with stroke volume was not reduced in-flight.Our results demonstrate that autonomic function testing aboard the ISS using “Pneumocard” is feasible and generates data of good quality. Despite the decrease in BP, pulse wave transit time was found reduced in space as shown earlier. However, cardiac output did not decrease profoundly in the investigated cosmonaut.Autonomic testing during space flight detects individual changes in cardiovascular control and may add important information to standard medical control. The recent plans to support a flight to Mars, makes these kinds of observations all the more relevant and compelling.     

空间飞行器的对接分离与地面模拟试验的仿真分析研究

对两对接飞行器的分离过程和地面模拟试验过程进行了理论分析,论述了两飞行器在分离瞬 间空间分离过程与地面模拟试验过程之间的对应比拟关系;依据地面试验中给出的多种工况 ,利用多体动力学软件ADAMS仿真分析并比对了地面和空间零重力两种环境条件下两飞行器 分离时的运动特性,讨论了地面五自由度对接分离气浮平台模拟两飞行器在空间实际分离时 带来的原理误差影响。     

广义RCS及近场电磁散射建模应用

根据电磁场叠加原理,给出了一种与观测天线无关的广义雷达散射截面(RCS)定义,引入对称极化等多种极化散射特征量,计算了近距离观测时金属平板目标的极化RCS曲线;根据广义RCS的定义,在近场电磁散射建模中分解照射场和合成接收,提出了一种有效的近场电磁散射建模方法,并比较了采用方向图等效近似和场分解合成两种方法计算的金属平...