再入弹头非平衡尾迹的回波特性分析

本文利用文[1]方法计算了纯空气非平衡再入弹头尾迹流场,分析了尾迹等离子体场对雷达波的频响效应,并进一步估算了几种高程条件下的雷达散射截面,说明影响截面大小和分布的几个重要因素。分析和计算表明,以物体底部直径和环境参数表征的雷诺数达到转捩值以后,在完全湍流尾迹中可能出现散射截面的突增现象。     

高超声速飞行体亚密湍流尾迹RCS特性的相似规律研究

再入或临近空间高超声速飞行器在大气层中飞行时,会形成等离子体绕流和尾迹,将严重影响飞行器的电磁散射特性,从而使得临近空间高超声速飞行器表现出与大气层内常规飞行器和大气层外轨道飞行器在电磁散射特性上的明显不同,对飞行器的探测、跟踪带来新的挑战。弹道靶是高超声速飞行器尾迹电磁散射特性研究的重要设备,为了由弹道靶试验结果外推出真实飞行条件下亚密湍流尾迹的RCS,本文从高超声速流场模拟的双缩尺率和亚密湍流尾迹RCS模拟的Born近似出发,推导出真实飞行条件下和地面弹道靶试验之间亚密湍流尾迹RCS模拟的一种相似规律,推导结果显示当D1/D2=η,V∞1=V∞2,ρ∞1/ρ∞2=1/η,ω1/ω2=λ2/λ1=1/η时,雷达散射截面服从σ1/σ2=η4的相似规律。推导出的相似规律可以为超高速飞行器亚密湍流尾迹RCS研究提供技术支持。     

高超声速尾迹雷达散射湍流场研究

为给高超声速再入尾迹亚密湍流雷达散射分析提供所需的脉动背景场参数 ,本文提出计算非平衡再入湍流尾迹脉动等离子体场的理论方法。在研究高超声速尾迹流动特征的基础上 ,推导、使用包括化学组份浓度脉动强度的k ε g湍流模型 ,用以封闭高超声速尾迹雷诺平均控制方程 ,并用全隐式有限差分求解。以M∞ =2 1 .2 6、Re∞D =1 .33× 1 0 6的小钝锥体流动为例 ,得到的结果说明 :流场的流向和径向参数分布合理 ;在转捩点后较近距离内湍流脉动影响较大 ,随着向下游流动脉动影响迅速减弱 ;本文计算尾迹湍流脉动等离子体场的方法是可行的     

飞行器翼面RCS研究

由Ｓｔｒａｔｔｏｎ－Ｃｈｕ公式及阻抗边界条件得到的目标二维电磁散射积分方程，导出了用矩量法计算飞行器翼面雷达散射截面积（ＲＣＳ）的完整公式，对某飞行器翼面进行了曲线拟合。通过计算飞行器翼面的ＲＣＳ，对翼面的散射特性及涂敷雷达吸波材料（ＲＡＭ）抑制ＲＣＳ的效果进行分析。     

湍流等离子体尾迹雷达散射截面的计算及其影响因素分析

针对一阶畸变波Born近似模型,深入分析了湍流内外尺度和电子数密度脉动值对雷达散射截面的影响,并且给出了关于湍流外尺度的一个经验的,能被工程上较好使用的公式.在以上分析的基础上,计算了几种高程条件下再入小钝头锥体等离子尾迹的雷达散射截面,与已有实验结果进行了对比分析.分析和计算结果表明,湍流的外尺度和局部电子数密度值对雷达散射截面值影响较大;湍流内尺度变化的影响不大.     

欠密等离子体柱空间散射特性的数值分析

以等离子体的介质模型为基础，给出了等离子体双站ＲＣＳ公式与计算实例；分析了等离子体电参量对欠密等离子体柱双站ＲＣＳ的影响。     

二维机翼影区爬行波RCS的研究

分析了机翼前后缘处于影区时的散射机理,建立了机翼爬行波雷达散射截面（ＲＣＳ）的计算模型。该模型反映出外形参数对ＲＣＳ的影响,便于工程计算。针对典型试件进行了理论计算和一维成像实验,结果吻合良好     

高超声速半球绕流流场电磁散射特性分析

分析再入流场对飞行器再入通信及空间散射特性的影响,研究电磁波与再入等离子体作用机理.采用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分方法计算导电金属半球高超声速绕流流场电磁散射特性,分析半球等离子体包覆绕流流场雷达散射截面(RCS)随入射电磁波频率、双站角、飞行马赫数和高度变化特性.计算表明,前向是全方位散射中RCS取得最大值的方向.马赫数Ma≤10时,马赫数及高度变化对半球高超声速绕流流场L,S波段后向RCS和双站RCS影响很小;在L,S波段,绕流流场及半球本体的后向和前向RCS差距较小.马赫数Ma=14,16时,过密等离子体鞘套的形成增大了本体投影面积,在L,S波段,绕流流场前向RCS比本体前向RCS大;绕流流场存在对半球本体双站散射特性影响很大.      

高超声速锥模型及其尾迹电磁散射实验研究

介绍了利用X、Ka波段雷达系统在中国空气动力研究与发展中心超高速所弹道靶上开展了金属锥模型和开槽锥模型及其尾迹的电磁散射截面积（RCS）实验研究,模型底部直径12mm、半锥角和头部半径分别为12.5°和1.0金属锥模型速度大于6km/s,飞行环境压力为6.8kPa;开槽锥模型速度5.4km/s,飞行环境压力7.5kPa,雷达测量方式为X波段单站,Ka波段单站。实验结果表明：在等离子体绕流场包覆模型时,获得的锥模型单站X波段RCS、单站Ka波段RCS的实验结果与数值计算结果较为吻合;锥模型的单站后向电磁散射主要集中在模型头身部区域,尾迹散射相对较小。     

低散射等剖面机身影区后向绕射机理分析

阴影区的后向绕射是低散射截面飞行器和部件ＲＣＳ的主要贡献之一,有效地抑制它可以进一步地减缩ＲＣＳ。针对低散射等剖面机身,应用几何绕射理论和等效电磁流法,分析了阴影区的凸曲面爬行绕射和尖劈绕射机理,提出了阴影区后向绕射的ＲＣＳ计算方法,给出了计算实例。通过实验验证,表明提出的分析方法对一般低散射截面机身是有相当精度的。     

An MTI Technique for Processing Radar Measurements of a Waking Reentry Body

A processing technique based on pulse-cancellation techniques familiar in moving target indicator (MTI) radar is proposed for separating (in Doppler) echoes of a reentry body traveling at hypersonic velocities from those of its lower velocity turbulent wake appearing in the same range cell. The cancellation technique is implemented by forming the sum of the products of binomial weighting coefficients of alternating sign with the complex echoes of a small number of closely spaced transmitted coherent pulses; thereby, in effect, synthesizing a digital canceler. The ability of the two-and three-pulse canceler to estimate body RCS in the presence of attached wake is demonstrated by employing coherent burst data collected by the AMRAD radar for a mission flown at the White Sands Missile Range. Estimates of body RCS obtained from the two-and three-pulse canceler compare favorably to the corresponding estimates obtained from a 30-pulse Doppler periodogram for this mission. Expressions for both the achievable wake rejection ratio and the mean and standard deviation of the body power estimate of the N-pulse canceler are derived as a function of the wake parameters, assuming Gaussian wake statistics.     

Doppler Spectral Moments of Radar Scattering from Turbulent Ionized Wakes

The Doppler frequency shift, and spectral spread, of the radar scattering return from turbulent underdense ionized wakes are explicitly related here to the wake mean velocity, and to the wake turbulent velocity fluctuations and mean velocity gradients, respectively, via spectral moments of the matched-filter receiver response.     

超高速模型及其等离子体鞘套RCS特性研究(英文)

为了研究等离子体对超高速模型雷达散射截面的影响,利用气动物理靶测量超高速模型及其绕流的雷达散射截面(RCS),给出了雷达接收信号、信号频谱和模型雷达散射截面的一维距离像。利用时域有限差分方法(FDTD)分析了等离子体鞘套对模型电磁散射特性的影响。将数值模拟结果和试验结果进行了对比,对比结果显示二者符合得很好。数值模拟结果还表明雷达入射角小角度偏移对测量结果有较大影响。     

Temporal evolution of the RCS of aircraft wake vortices

Knowledge of the radar scattering characteristics is one of the key issues for the development of wake vortex detection technology. This paper studies the temporal evolution of the RCS (radar cross-section) of wake vortices. The RCS–time plot is observed to increase as a whole and step at a certain time. These properties could provide help to the design of wake vortex detection radar and the optimization of radar station layout. The special spiral structures within the wake, together with the Bragg scattering theory, are used to well explain these phenomena, and some representative radar experiments are also included to verify them.     

Radar Doppler Spectra of Turbulent Ionized Wakes

The evaluation of the double convolution integrat involved in the expression of the radar response to scattering from a turbulent ionized wake is simplified by the approximation technique presented here, so that the Doppler spectrum parameters can be explicitly expressed in terms of the wake characteristics.     

考虑旋翼调制影响的直升机RCS特性分析及评估

考虑旋翼调制的影响,建立了适合于直升机全机雷达散射截面(RCS)特性计算的“面元-边缘法”.兼顾计算效率和精度,在外形变化剧烈地区域,网格进行加密处理,并保证电磁网格密度和尺度满足雷达波波长大小的比例关系.以桨盘倾倒方式计入桨叶的挥舞和变距运动,采用准静态法模拟旋翼对全机RCS特性的影响.分析了某直升机RCS极化、姿态、频率响应特性,并根据直升机RCS和雷达探测距离关系,提出了4级预警机制和角域范围.研究表明:旋翼转动时全机RCS动态响应具有连续性和对称性,振荡区散射水平强,RCS幅值为-5~12dB ·m2;奇数片桨叶比偶数片桨叶的RCS减缩2~5dB ·m2,且有利于控制直升机RCS包络线和散射峰值的时域响应,增强雷达隐身性能.