基于GRECO和射线追踪的介质散射特性计算

在计算介质目标雷达散射特性的众多方法中,图形电磁学和射线追踪技术是计算高频区散射特性的两种有效方法.将两种方法有效地结合:首先通过OpenGL的光照模型和消隐,将介质目标的外形显示在屏幕上,并从缓存区中获取有效像素的颜色分量和位置信息,计算一次散射效应,然后将这些信息作为起始点信息,利用射线追踪技术计算多次散射效应,最后叠加一次、多次散射效应得到总散射特性.对圆柱、球的仿真结果证明了该方法的有效性和可行性.      

低RCS齿形挂架参数选择研究

常规飞机的机翼与外挂架构成90°的二面角,成为飞机侧向的重要散射源.为求在不改变机体结构的前提下减缩飞机侧向RCS,采用齿形方案改变了挂架外形,消除了直角二面角结构,削弱了耦合效应.计算结果显示,改形的国产某型战斗机的机翼-外挂架结构的RCS在侧向重点姿态角内降低了9~13dBsm,证明了齿形改形方案能明显改善飞机侧向的耦合散射效应.在计算过程中使用了射线追踪法.      

强γ射线参考辐射场散射影响研究

采用蒙特卡罗程序MCNP对强γ射线参考辐射场的散射特性进行了模拟,确立了辐射场实验空间内的剂量率和能谱分布。通过多种角度对屏蔽墙散射和在束散射体散射进行了细致的分析,为校准实验室钴源辐射场的实验应用和屏蔽设计提供参考。     

邻域辅助径迹法提高射线追踪效率

针对面元形式的目标数据,从提高入射点求解的成功率着手,采用增加对参考路径上参考面元的相邻单元进行相交性判断的方法,并将普通径迹法的单参考路径改为双参考路径,提高了径迹法射线追踪的效率.对邻域辅助径迹法在样条曲面格式目标文件上的应用作了探讨.分析了该方法与其它方法的兼容性和对计算资源的占用情况,给出了该方法提高射线追踪速度的上限.以2个典型目标为例,对该方法的效果进行了测试.结果表明,该方法通过减少真实、遍历式追踪的次数,能将普通径迹法射线追踪过程的计算量减少到原来的1/3左右.该方法对目标具有很强的适应性,并克服了普通径迹法对射线管的划分密度的依赖性.      

以捷径法提高射线追踪效率

为改善计算效率,提出了一种捷径法对射线追踪法进行改进. 射线追踪的计算时间主要耗费在求交判断上. 通过实际计算并记录一条射线管的轨迹,作为其后若干条射线管求交计算的优先参考,避免了再次进行漫无目的的遍历式求交,从而大量减少进行实际计算的射线管数量,节省射线求交运算时间. 经编程计算验证,该优化算法能够在保证相当精度的前提下,大幅度提高射线追踪法的计算效率,具备一定的实用价值.      

高频电波在背景备向异性和不均匀的随机起伏电离层中的传播

运用波动理论,讨论背景为各向异性、不均匀的随机起伏电离层中高频电波的传播和散射问题,给出了电离层不均匀体散射引起的反射回波波场的起伏,并在垂测条件下计算了接收波场的相位与振幅起伏的谱分布。      

一种射线追踪法的效率改进算法研究

为改善计算效率,提出了一种局部口面网格优化算法对射线追踪法进行改进. 通过将射线管总口面划分为局部口面网格,在每局部口面上抽取采样射线管用于判断其贡献级别,并由计算级别决定是否对局部口面内的射线管进行实际计算,从而避免大量的无贡献射线管参与求交计算,节省射线求交运算时间. 经编程计算验证,该优化算法能够在保证相当的精度的前提下,大幅度提高射线追踪法的计算效率. 具有一定的实用价值.      

RCS分析中多次反射的计算及程序实现技术

介绍目标RCS分析计算中多次散射的计算方法,计算多次散射时主要考虑面元-面元之间的相互作用,计算过程采用几何光学法(GO)、物理光学法(PO),在总后向RCS计算中还运用了等效电磁流法.同时,文中讨论计算多次散射的程序实现技术.最后,给出计算例子,考虑多次散射时总的后向RCS计算结果与前人发表的实验结果相吻合.      

强磁场中电磁辐射散射的自激效应

电子在磁场中运动,对频率ω_i的外来电磁波的散射,除频率仍为ω_i的部分以外,还发出与回旋辐射相同频率的散射波,这可以称作是自激效应.除了高频极限,该效应对散射截面有相当大的影响.本文对单个电子及冷等离子体情形,给出了强磁场中非相对论性经典电子散射截面的修正计算.讨论了电子散射的谱分布,给出某些典型情形中平衡状态下磁等离子体的Thomsom吸收系数.本文结果可应用于X射线脉冲星谱线形成等问题.      

弹翼角反射器效应的雷达散射截面分析

分析了弹翼与一般直两面角的角反射器效应的不同,从等效截面法分析一般直两面角角反射器效应的雷达散射截面(RCS),推导出用等效截面法分析弹翼角反射器效应的工程计算公式,通过计算弹翼、弹体组合的侧向散射特性进行了验证;引入涂敷吸波材料的平板RCS的反射系数计算方法,采用两个反射系数表示角反射器效应的两次吸收/反射效应,最后用反射系数法分析了涂敷吸波材料后的弹翼散射特性.     

受限空间中天线产生的电波覆盖研究

受限空间中的有效电波覆盖直接影响通信质量和可靠性,对天线系统的布局优化尤为重要.然而现有的研究很少考虑本来就处于隧道中的天线参数对电波覆盖的影响.针对铁路隧道这种特殊的受限空间情况首先介绍了电波覆盖的研究方法和现状,然后利用射线追踪方法、波导模式方法和矢量抛物方程方法对电波覆盖进行了预估,针对笔形方向图的特征采用高斯方向图重点研究了不同的天线主瓣宽度、波束指向以及在隧道截面的位置对电波覆盖的影响,分析了沿隧道轴向不同区域内电波覆盖的不同特征,最后研究了受限空间中电波覆盖的三段式模型.本文的方法和模型可以为隧道内的天线选型及优化布局提供理论依据和参考.      

双星定位的数据融合方法

双星定位系统需借助于第三个定 参考量。该文将双星定位系统和多套现有的靶场跟踪设备联用,利用数据融合方法,获得定位参数和速度参数,同时给出双星定位系统和靶场跟踪设备的系统误差估计。理论分析和仿真计算表明,该文方法有较高的精度。     

深空合作目标高概率捕获复合扫描策略研究

针对深空目标长距离星间激光通信时间滞后大、光轴抖动明显、不确定区域大的问题,设计了一种基于两级执行机构的抗抖动高概率捕获复合扫描策略。将目标位置不确定区域划分为等大正方形子区域,在子区域内采用光栅扫描,通过快摆镜实现;在子区域间按照光栅螺旋扫描顺序覆盖,通过伺服转台实现子区域间的跳转。然后在考虑光轴抖动的情况下基于遗传算法对子区域大小、扫描光斑重叠大小进行了优化,得到了参数优化后的扫描方案,并通过仿真进行了验证。1000次蒙特卡洛打靶结果表明,在目标位置不确定区域3.6mrad、激光束散角0.1mrad、光轴抖动标准差5μrad的情况下,优化后的扫描方案对目标的捕获概率为99.2%,对不确定区域的扫描时间为41.34s,扫描到目标的平均扫描时间为9.62s。     

Multi-case Study of Current Sheet Flapping Motions Induced by Non-adiabatic Ions

In this paper, the y-component of magnetic field line curvature in the plasma sheet was analyzed, and two kinds of shear structures of the flapping current sheet were found, i.e. symmetric and antisymmetric. The alternating bending orientations of the guiding field are exactly corresponding to alternating north-south asymmetries of the bouncing ion population in the sheet center. Those alternating asymmetric plasma sources consequently induce the current sheet flapping motion as a driver. In addition, a substantial particle population with downward motion was observed in the center of a bifurcated current sheet. This population is identified as the quasi-adiabatic particles, and provides a net current opposite to the conventional cross-tail current.      

基于同波束干涉测量的航天器姿态测量研究

基于地基同波束干涉测量,建立了航天器姿态测量数学模型及方程,给出了姿态解算方法,并对方程可解性与解算精度因子进行了分析。通过模拟在轨航天器轨道运行,进行了基于同波束干涉测量的航天器姿态解算数值仿真和误差分析,对解算误差和观测俯仰角的关系进行了分析和验证。结果表明,利用3个地面测站针对航天器上3个下行天线信号开展同波束干涉测量,辅以精度因子约束进行姿态解算,可以获得有效的航天器姿态信息,其精度最高可达0.001°。该方法可以作为在轨航天器姿态测量的备份手段。     

基于等效梁模型的长直机翼动力学与颤振分析

针对多自由度的复杂结构,建立简化的等效结构模型,可以快速、有效地进行结构分析.采用能量等效的方法,将多自由度、结构复杂的长直结构等效为空间梁,推导得出等效梁的刚度值和惯量值,利用有限元法得到总体刚度阵和质量阵.针对某机翼模型,得出了等效梁的刚度值和惯量值,进行了振动和颤振特性分析,并分别与有限元软件的计算结果作了对比.结果表明:该等效建模法大大降低了结构自由度,振动及颤振分析误差较小,而且其主要参数值方便修改,因此该方法可用于飞行器的初级设计或结构优化设计.     

五棱镜面形误差对中心入射光线的转向角影响

针对五棱镜面形误差引起出射光线转向角误差，进而影响空间光电跟瞄系统多光轴标校精度的问题，提出了一种研究五棱镜面形误差对出射光线转向角影响的新方法。首先，在五棱镜不规则度较小的前提下，利用最佳拟合球面矢高适当简化了五棱镜的工作面模型，推导出了出射光线转向角计算公式，并将影响出射光线转向角误差的因素限定在了6个非独立随机变量的共同作用上。然后，结合五棱镜的典型应用场景，提出了一种降维分析方法，去除了6个变量间的相互关联，推导出了降维后的转向角误差计算公式。计算结果表明，该公式计算主截面方向和垂直于主截面方向上转向角误差的最大相对误差分别仅为2.14%和0.31%，完全符合精度分析要求。最后，通过试验对五棱镜进行了技术测试，结果表明：主截面方向和垂直于主截面方向上转向角误差的试验测试平均值与降维公式计算结果的偏差分别在±0.25″和±0.15″以内，这是完全可以接受的。因此，提出的简化模型以及降维分析方法均是可行的，为五棱镜面形误差的相关研究提供了一种新的研究思路与分析方法。     

冲击载荷下受轴向约束的点阵材料夹芯简支梁

对受到均布冲击载荷的轴向不可移点阵材料夹芯简支梁进行了刚塑性动力响应理论分析和弹塑性有限元分析.首先给出了夹芯梁在外包和内接屈服条件下中点最大挠度的理论预测值,并与有限元结果进行了比较,有限元计算结果介于两种屈服条件给出的理论预测结果之间,有限元计算的支座处最大转角与外包屈服条件给出的理论预测结果接近.然后考察了点阵材料夹芯梁的抗冲击性能和吸能效果.结果表明:夹芯梁的最大挠度和塑性耗散能对杆元与面板夹角及相对密度十分敏感,设计合理的夹芯梁具有很好的吸能效果和抗冲击性能.     

基于Mie散射理论的水滴平均直径测量

冰风洞实验时,为了更精确地模拟实验环境,需要精确测量喷头喷出水滴的直径,为此,开发了一套激光束发射装置并基于Mie散射理论编制了水滴直径计算程序.在水滴流场的环境中,激光束发生散射,间隔Δt的时间反复实验获得多个时刻的散射光强分布图.应用自行开发的计算程序对已获得的多组散射光强分布图进行计算处理,得到同一截面不同时刻的多组水滴平均直径.利用Newton插值法对上述多组水滴平均直径进行插值,拟合出不同时刻水滴直径的连续变化曲线,对该曲线求积分平均值,获得该截面水滴的平均直径.为检验实验装置和计算程序的准确性,对某加湿器喷水系统进行实验测量,测量结果与产品说明中提供的数据吻合良好,表明该测量装置和计算程序可行.     

Prediction of expected global climate change by forecasting of galactic cosmic ray intensity time variation in near future based on solar magnetic field data

A method of prediction of expected part of global climate change caused by cosmic ray (CR) by forecasting of galactic cosmic ray intensity time variation in near future based on solar activity data prediction and determined parameters of convection-diffusion and drift mechanisms is presented. This gave possibility to make prediction of expected part of global climate change, caused by long-term cosmic ray intensity variation. In this paper, we use the model of cosmic ray modulation in the Heliosphere, which considers a relation between long-term cosmic ray variations with parameters of the solar magnetic field. The later now can be predicted with good accuracy. By using this prediction, the expected cosmic ray variations in the near Earth space also can be estimated with a good accuracy. It is shown that there are two possibilities: (1) to predict cosmic ray intensity for 1–6 months by using a delay of long-term cosmic ray variations relatively to effects of the solar activity and (2) to predict cosmic ray intensity for the next solar cycle. For the second case, the prediction of the global solar magnetic field characteristics is crucial. For both cases, reliable long-term cosmic ray and solar activity data as well as solar magnetic field are necessary. For solar magnetic field, we used results of two magnetographs (from Stanford and Kitt Peak Observatories). The obtained forecasting of long-term cosmic ray intensity variation we use for estimation of the part of global climate change caused by cosmic ray intensity changing (influenced on global cloudiness covering).