机翼前缘后掠角对飞机RCS影响的数值模拟

为了在飞机总体设计时改善其隐身性能,对机翼前缘后掠角参数化可调的飞机三维数字样机的RCS特性进行了研究。使用CATIA软件,建立机翼前缘后掠角参数化可调的飞机三维数字样机;基于物理光学法和等效电磁流法,采用RCSAnsys软件,使用X波段雷达对飞机进行探测,雷达入射波的俯仰角在-15＆#176;、0＆#176;和15＆#176;条件下,数值模拟机翼前缘后掠角在-30＆#176;~＋60＆#176;之间变化时飞机的RCS特性,并对数值模拟结果进行数理统计分析。在机翼前缘后掠角变化的条件下,飞机RCS特性数值模拟结果表明：飞机头向RCS峰值之一的方位角与机翼前缘后掠角的角度相等;飞机头向RCS算术平均值特性为直机翼大、前掠翼和后掠翼小、大后掠翼更小;飞机侧向和尾向的RCS算术平均值变化相对不大。     

基于动态RCS特征相似的直升机靶机旋翼设计

为获得具备全尺寸直升机旋翼动态雷达散射截面(RCS)特征的靶机相似性设计方案,首先建立适用于动态旋翼雷达回波信号提取与分析的RCS高频预估方法和时频分析方法。其次,开展了旋翼参数对其RCS时频域谱中的微多普勒特征和信号强度的影响特性研究。然后,推导得到反比形式的旋翼雷达最大微多普勒频移的相似性条件,发现依据相似性条件设计较小半径、较少桨叶片数的靶机旋翼能够模拟出目标旋翼的雷达微多普勒特征,进一步通过改变翼型厚度能够使靶机旋翼具有与目标旋翼接近的RCS信号强度。最后,综合对比不同设计方案的靶机旋翼动态RCS的频域和时域特征,提出模拟目标旋翼雷达散射特性的择优方案：雷达最大微多普勒频移相同、RCS强度相似性误差小于0.408 dB,实现了靶机旋翼对目标旋翼RCS时频特征相似性的设计。     

飞机RCS动态数据的统计模型研究

动态测量是获取飞机电磁散射特性的一个必要手段,由于飞机飞行时姿态变化及背景等因素的影响,RCS动态测量数据呈现出剧烈的起伏。本文首先分析了离散数据统计建模与参数获取的方法,然后就某型号目标的RCS数据,应用理论模型对其进行拟合,得到其典型视向RCS的近似分布规律。     

隐身结构机翼RCS分析与优化设计

以前缘内部填充吸波材料的隐身结构飞机机翼为研究对象,采用矩量法对其向前的雷达散射截面(RCS)进行数值分析;根据代理模型优化策略,对上述机翼隐身结构中的吸波材料厚度与劈角的选取进行RCS特性分析与优化。研究表明,和全金属机翼相比,隐身结构机翼具有更好的隐身特性;经过优化设计,可在典型方位上显著降低翼面结构RCS,提高了原隐身结构的吸波性能。     

翼面结构雷达散射截面（RCS）的测量与分析

 影响飞机结构RCS值的因素很多。对于全金属结构的飞机,由于雷达波受到金属蒙皮的遮挡,其内部结构对飞机RCS的影响不大,几何外形及蒙皮材料的电磁特性是主要的影响因素,但对于在机体结构中采用了复合材料的情况就复杂多了。     

从探测概率的角度评价飞机的隐身性能

采用雷达散射截面(RCS)均值来衡量飞机的隐身性能并不能给出足够充分的信息,从信号检测概率的角度来衡量飞机的可探测性可以提供更完整的信息。本文从探测概率的角度详细分析了4种典型隐身飞机RCS起伏数据与虚警概率、探测概率、探测距离、信噪比(SNR)等参数间的关系,并给出了完整的推导过程,采用此方法可以对任意飞机目标在给定雷达参数下的可探测性进行准确计算。一般在雷达性能评估中需要用到RCS起伏模型,本文对飞机目标回波信号进行检测分析时采用数值计算方法,信号的概率密度函数(PDF)直接来源于原始回波起伏信号,避免了模型拟合带来的回波特性失真,且不会产生大的计算误差。通过对比分析计算结果发现:单脉冲检测下回波信号均值中值比越大,回波取值范围越小,则信号的检测概率越小,其中均值中值比一般相差3倍以上时可以得到明显不同的检测概率;在快起伏假设下,非相参积累检测的积累脉冲数Nin即便较小,也能得到较大的信噪比增益,此增益可能大于Nin。     

典型隐身飞机的RCS起伏统计特性

雷达散射截面(RCS)起伏统计特性可以用来预测雷达的检测性能和评估飞机的散射特性。采用高频计算方法获取了6种典型隐身飞机在光学区8个频率点、两种极化方式、不同入射条件下的周向RCS统计数据。应用3种较新的起伏模型对统计数据进行拟合,通过对比分析各组数据的拟合效果,得出了各模型在数据拟合时存在的普遍规律:卡方(Chi-square)模型对概率密度分布曲线的峰值估计较为合理,对数正态模型容易将峰值高估,但在峰值之后卡方模型的拟合效果通常不如对数正态模型;统计数据均值的平方与方差之比越大(可达0.1~1.0),则卡方模型双自由度越大(可达1.1~1.5),拟合效果也越好,按Kolmogorov-Smirnov检验方法其误差在0.15~0.25范围内;统计数据的均值中值比越小(低至1.5~5.0),则对数正态模型拟合效果越好,误差在0.01~0.25范围内;在dB·m2单位制下,采用对数正态模型和勒让德多项式模型可以在更广的范围内更好地拟合各组数据,其拟合误差多在0.10以下。     

飞机低RCS实现方法分析

当今航空武器的发展中，已经把如何降低飞机的敏感性，提高飞机生存力作为武器战技指标研究的一项重要内容。低RCS隐身技术就是降低飞机敏感性，提高武器生存能力的一个重要手段。本文着重探讨了如何降低飞机RCS、实现目标低散射特性的一些方法。     

非合作目标动态RCS仿真方法

针对非合作目标难以开展动态测量的问题,根据空气动力学原理提出了一种非合作目标动态雷达散射截面（RCS）仿真方法。该方法首先建立测量背景下典型飞行航路模型,然后计算雷达视线在机体坐标系上的时变姿态角。根据姿态角开展电磁计算,获得F-117A隐身攻击机在侧站平飞、背站拉起、对站俯冲、侧站盘旋4种航路下的动态RCS数据。着重分析了动、静态RCS特性在起伏目标检测性能评估上的差异。结果表明：静态RCS特性难以反映目标运动时真实的雷达特性,利用静态数据描述目标特性可能导致错误结论,而文中方法获取的动态RCS数据可以提高结论的完整性和可信度。     

超声速隐身歼轰机概念设计数值模拟

为了提高军用飞机的空战和对面攻击能力,对歼轰机进行总体设计。采用CATIA软件,设计出隐身歼轰机的三维数字样机和武器挂载方案;基于物理光学法和等效电磁流法,采用自编的RCSAnsys软件,数值模拟歼轰机的数字样机在X、S和UHF波段下的RCS特性和强度分布特性;基于湍流模型的k-ε方程和控制理论的N-S方程,采用Fluent软件,数值模拟歼轰机的数字样机所在空气流场的压强和速度分布云图,得出整机的升阻特性。概念设计数值模拟结果表明：内置弹舱的歼轰机前向±30°的RCS均值≤-4.728 dBsm,超声速飞行时歼轰机的升阻比约等于5.6337。     

Influence of stealth aircraft dynamic RCS peak on radar detection probability

For modern stealth aircraft, it is important to analyze the influence of Radar Cross Section (RCS) peak exposure on penetration for guiding stealth design and penetration trajectory planning, which needs to reflect the RCS statistical uncertainty and the RCS difference with the change of incident angle. Based on the RCS characteristics of typical stealth aircraft, this paper established a simplified RCS dynamic fluctuation statistical model with the parameters log mean and log standard deviation. According to the detection probability algorithm in radar signal processing field, this paper built the algorithm of radar detection probability based on the RCS dynamic fluctuation statistical model. The analysis of examples concluded that the key to successful penetration is to shorten the RCS peak exposure time, which can be reduced by decreasing the RCS peak width or increasing velocity. Based on the conclusion, this paper proposed the method of turning maneuvering to reduce RCS peak exposure time dramatically.     

基于动态RCS的隐身飞机探测概率研究

动态RCS是影响战斗机突防概率的重要因素。围绕动态RCS这一关键要素,建立了空空动态RCS求解模型,得到了典型机动下战斗机的动态RCS变化规律,并分析了基于动态RCS的典型机动下的雷达探测概率。基于仿真的静态RCS数据库,耦合飞机抖动模型,研究了拉升机动、空间机动以及空空对抗下某型隐身飞机的动态RCS。通过仿真发现:战斗机的机腹、垂尾及尾喷管部位RCS较大,从而导致了较高的探测概率;对于拉升机动,保持较大的航路捷径更有利于隐蔽突防。     

High-precision RCS measurement of aircraft’s weak scattering source

The radar cross section(RCS) of weak scattering source on the surface of an aircraft is usually less than 40 d Bsm.How to accurately measure the RCS characteristics of weak scattering source is a technical challenge for the aircraft's RCS measurement.This paper proposes separating and extracting the two-dimensional(2D) reflectivity distribution of the weak scattering source with the microwave imaging algorithm and spectral transform so as to enhance its measurement precision.Firstly,we performed the 2D microwave imaging of the target and then used the 2D gating function to separate and extract the reflectivity distribution of the weak scattering source.Secondly,we carried out the spectral transform of the reflectivity distribution and eventually obtained the RCS of the weak scattering source through calibration.The prototype experimental results and their analysis show that the measurement method is effective.The experiments on an aircraft's low-scattering conformal antenna verify that the measurement method can eliminate the clutter on the surface of aircraft.The precision of measuring a 40 d Bsm target is 3–5 d B better than the existing RCS measurement methods.The measurement method can more accurately obtain the weak scattering source's RCS characteristics.     

Multi-frequency RCS Reduction Characteristics of Shape Stealth with MLFMA with Improved MMN

Three new control factors are presented for calculating the multipole mode number (MMN) efficiently and precisely. The effects of these control factors on the number of integral samples and the precision of multilevel fast multipole algorithm (MLFMA) are investigated. A new approach based on control factors which is proven to be able to improve the computational efficiency and reduce the needed memory significantly as well as ensuring the proper precision. For three aircraft models, the improved MLFMA is employed to analyze their multi-frequency scattering characteristics. It is found that aircraft shape can influence radar cross section (RCS) in different frequency zones. Both the multi-frequency RCS reduction characteristics of shape stealth aircraft and the conventional aircraft with stealth design taken into account are investigated, and the results show that shape stealth exhibits significant RCS reduction in the resonance and high-frequency zones, and with a weaker influence in the Rayleigh zone. Compared with radar absorbing material (RAM), shape stealth yields a wider multi-frequency RCS reduction. The above-mentioned results can be applied to stealth design for multiple frequencies or even for all frequencies.     

Fast coating analysis and modeling for RCS reduction of aircraft

In order to fast analyze the aircraft Radar Cross Section(RCS) and accurately reduce it with Radar Absorbing Materials(RAM), a comprehensive analysis method based on Higher-Order Method of Moments(HOMOM), termed Locally Coating Method(LCM), is proposed in this paper. There are two steps to fast analyze coatings for RCS reduction in this method: analyze the RCS of various parts before coating the aircraft; model a coating over the aircraft and analyze the wave absorbing effect of it. The aircraft RCS is calculated as a whole but analyzed in various parts by LCM, and thus the RCS contribution of different parts can be compared without disturbing the current continuity. A model expansion algorithm is also presented in LCM to model absorption coatings on specified aircraft parts for later stage RCS calculation of the coated aircraft.     

Study of RCS characteristics of tilt-rotor aircraft based on dynamic calculation approach

To study the Radar Cross-Section(RCS) characteristics of the tilt-rotor aircraft, a dynamic calculation approach that takes into account rotor rotation and nacelle tilt is presented.Physical optics and physical theory of diffraction are used to deal with the instantaneous electromagnetic scattering of the target. The RCS of the aircraft in the helicopter mode, fixed-wing mode and transition mode is analyzed. The results show that in the fixed-wing mode, the blade has a weaker deflection effect o...     

基于Agent理论的飞机敏感性评估方法

在以信息战为核心的现代战争中,各机种、多平台之间的信息交互成为影响战争结果的关键因素。因此进行飞机敏感性设计时,应当置于信息对抗的环境中并考虑信息交互过程。本文阐述了网络中心战的理论,建立了基于Agent理论的战场模型以及飞机对抗模型,通过对Agent对抗过程中的3个阶段（探测阶段、信息交互阶段、作战阶段）进行建模仿真,研究了预警机探测能力、飞机雷达散射截面（RCS）、信息传输时延和红外电子对抗能力等因素对飞机敏感性的影响,得到了雷达特征参数、飞机RCS与探测概率之间的关系,传输时延与先敌发射概率之间的关系,以及红外干扰弹的最优发射区间,为飞机的敏感性设计提供了一定的依据。     

隐身技术对飞机作战效能影响研究

采用较完善的飞机，火控和武器系统模型以及详实的数据，应用分布式仿真原理的可视化仿真平台，进行了隐身飞机对实规第三代战斗机作战效能的仿真研究以及常规第三代战斗机采用隐身技术降低RCS指标后对作战效能的影响研究，仿真结果表明，未来的隐身飞机较常规第三代战斗机在 超视距作战中具有相当大的优势，第三代战斗机采用隐身技术降低RCS指标后可以提高其超视距作战能力。     

飞行器RCS近场测试技术研究进展与工程应用

雷达散射截面(RCS)测试是隐身技术和目标特性研究的基础。无论是研究物体的电磁散射特性还是研制具有突防能力的隐身武器系统,RCS测试都具有非常重要的意义。通过RCS测试可以验证电磁散射计算的理论和方法,更重要的是,对部分飞行器目标进行电磁散射理论计算非常困难,而通过测试可以直观地获得目标的电磁散射特性数据,从而避开复杂的电磁仿真计算。与外场、紧缩场RCS测试方法相比,近年来得到广泛应用与发展的RCS近场测试方法在飞行器目标的散射特性测试方面具有效率高、成本低的优势。介绍了飞行器RCS测试评估方法,综述了国内外RCS近场测试技术研究的最新进展与工程应用实例,分析展望了飞行器RCS近场测试技术面临的机遇与挑战。