采用混合场方法计算二维介质-导体复合散射体雷达散射截面

在二维介质导体复合散射体计算中,对导体部分应用积分方程时,不论电场积分方程还是磁场积分方程,去求解导体的散射问题时,在内谐振条件下将出现解答的不唯一性或不稳定性,产生谐振伪解,给计算工作带来困难.为避免谐振伪解,对导体部分采用混合场积分方程方法结合介质部分体积分方程和矩量法,对TM入射平面波情形建立了该模型求解方程,并编程求解出了该模型雷达散射截面(RCS).     

基于离散伴随方程的三维雷达散射截面几何敏感度计算

针对有限差分法计算雷达散射截面（RCS）梯度效率低,采用高精度雷达散射截面评估时计算代价高的问题,提出了一种基于麦克斯韦积分方程离散伴随方程的RCS梯度高效计算方法。基于伴随方程的梯度计算可以通过一次雷达散射截面求解、一次伴随方程求解获得RCS关于所有设计变量的梯度。其中麦克斯韦积分方程离散伴随方程的形式与原方程基本一致,可以采用矩量法（MOM）及多层快速多极子算法（MLFMA）求解。伴随方程求解计算量与直接雷达散射截面评估基本一致,存储量在直接雷达散射截面评估的基础上增加不明显。通过双椎体模型、导弹模型对基于矩量法、多层快速多极子算法的伴随梯度进行验证,证明了基于伴随方法的RCS梯度计算可以实现复杂外形中RCS梯度的高效、高精度求解,为基于梯度的高精度气动/隐身一体化优化提供了基础。     

基于矩量法的机身截面电磁散射特性分析

机身截面隐身设计是飞行器外形隐身设计的一个重要的方面。设计＂凹曲面＂、＂凸曲面＂和＂平板曲面＂三种典型的隐身飞机机身截面轮廓,采用矩量法（MoM）计算三种轮廓的雷达散射截面（RCS）,并对表面电流密度分布进行研究。分析RCS随方位角的变化特性,比较各截面的隐身性能。分析结果表明：凹曲面和凸曲面机身可以有效降低侧向RCS,其中凸曲面的隐身效能更佳;平板曲面机身除正下方一个很窄的波峰外,侧向和下方RCS都很小,在对抗仰视雷达时具有很好的隐身性能。     

箔条云团的后向雷达散射截面积

用矩量法计算了３种箔条云团模型的后向雷达散射截面积。计算结果表明平均间距较大时（大于２λ）互耦对ＲＣＳ影响不大,后向散射截面积的概率分布无论考虑互耦与否都满足指数分布,只是其数学期望有所不同。     

混合场积分方程在开放结构散射分析中的应用

针对复合开放闭合结构电磁散射问题的矩量法求解,通过修改混合场积分方程的建立方式,将混合场积分方程扩展应用到这类开放结构,大大提高了求解效率,数值算例证明了该方法的精度和效率。     

车载线天线电磁分析的矩量法应用

用矩量法对偶极子天线上的电流分布进行了分析,对电流分布的海伦方程进行了求解,最后得到了天线的电流分布和功率辐射方向图。     

单根任意长度箔条双站散射截面积研究

计算单根任意长度箔条的双站散射截面积对于确定混装箔条弹散射截面积具有重要意义。通过建立单根任意长度箔条的散射模型,得出了表征箔条表面电流分布的积分方程;利用矩量法对方程进行求解,得出表面电流分布的数值解;在此基础上,利用电基本振子辐射场公式得到了单根任意长度箔条远区辐射电场表达式,最后利用散射截面积计算公式给出了单根箔条双站散射截面积的数值计算式,并对单根箔条的单双站散射截面进行了仿真分析。     

用矩量法计算任意形状目标雷达散射截面

 1.引言 在电磁散射计算问题中,过去研究较多的是高频情况,所用方法通常是几何绕射法、光学法等。用矩量法计基电磁散射问题,60年代提出了网格法。这种方法多用于尺寸较小的物体,如线天线、小平板等。l984年美国人用矩量法计算了飞机、导弹等的雷达截     

一种计算隐身飞行器外形RCS的高精度快速算法

针对目前隐身飞行器外形雷达散射截面(RCS)难以准确计算的问题,提出了一种基于目标外形几何特征和矩量法的飞行器RCS算法.通过对矩量法阻抗矩阵元的理论分析,研究了物面感应电流随散射体表面曲率的变化规律,指出感应电流之间的耦合已成为影响隐身飞行器物面电流分布的重要因素,并且指出根据飞行器物面曲率分布可以预知强的感应电流耦合区域,利用这些强的电流耦合能够组成稀疏化的阻抗矩阵,从而实现飞行器RCS的快速求解.以金属双弧柱和典型隐身飞机外形为例,分析验证了物面曲率几何信息对计算结果精度的影响以及在提高计算效率方面的作用.数值结果表明该方法保持了与传统矩量法基本一致的计算精度,但计算时间仅为矩量法的7.2%.     

一种求解任意形状导体目标内谐振时表面电流的有效方法

用矩量法求解闭合导体目标的电场积分方程或磁场积分方程将得到不正确的表面电流。提出了一种确定正确表面电流的有效方法，即正确的表面电流由非谐振模电流和归一化的谐振模电流与一未知复因子的乘积组成，通过令闭合导体内给定点的总电场为零可得该未知复因子。计算了一无限长理想导体圆柱谐振时的表面电流，所得结果与解析解一致，进而证明了本方法的有效性和准确性。     

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.     

基于伴随方程和自动微分的雷达散射截面表面灵敏度计算

反隐身技术的发展对军用飞行器的隐身性能提出更高要求,针对经典电磁场伴随方法无法获得表面灵敏度,难以为优化设计提供直观指导,且梯度求解时需反复填充阻抗矩阵,当设计变量、入射角度较多时梯度求解效率下降的问题,提出了基于伴随方程和自动微分的雷达散射截面表面灵敏度计算方法,并结合基函数特点提出了表面灵敏度的稀疏存储和稀疏矩阵-矢量相乘方法,避免了直接计算表面灵敏度时计算量、存储量无法承受的问题。提出的表面灵敏度计算方法可以通过一次阻抗矩阵偏导数求解得到所有网格点的表面灵敏度,避免反复填充阻抗矩阵的问题。当入射角度改变时,求解任意数量设计变量梯度的计算量约为8次矩阵-向量乘,显著提升基于伴随方程的梯度计算效率,为作战飞机气动隐身一体化优化设计提供有力技术支撑。     

用矩量法研究直升机高频天线电磁特性的旋翼调制效应

 基于面元模型的矩量法与快速多极子方法结合分析了直升机机载高频通信天线电磁特性的旋翼调制效应。通过三维计算机辅助实体建模技术,建立了一个尺度与真实直升机相当的仿真模型,实现了机体表面网格的自动剖分。应用准静态法和FFT技术,计算分析了旋转桨叶对天线辐射场幅度和频率的调制效应,还分析了桨叶旋转对天线输入导纳和互导纳的影响。计算结果表明,旋转桨叶对直升机机载天线辐射场产生了显著的影响。本方法亦适用于其它类型的直升机和其它具有旋转桨叶的载体上天线电磁特性的分析。     

基于雷达散射截面约束的气动优化设计

采用拉格朗日乘子法优化设计了雷达散射截面约束条件下的锥形融合气动外形.拉格朗日乘子法中的极小化问题采用动态演化的优化设计方法求解.该方法是一种基于非定常演化的优化设计方法,即在求解非定常流动支配方程的时候同时履行优化过程,较其它基于定常解的优化方法具有高得多的计算效率.其中的雷达散射截面通过求解非结构的笛卡儿网格上的时域麦克斯韦方程来得到,而升阻比则通过求解锥形流方程来计算.通过优化设计,得到了M∞=8.0时,升阻比为4.98,雷达散射截面只有1.66m2的锥形融合气动外形.     

航空磁探中水下目标三维积分方程磁场建模

为获取航空磁探中水下铁磁性目标的空间磁场分布,通过三维积分方程法的基本原理推导出空间磁场的解析式,根据矢量恒等式和高斯散度定理简化空间磁场计算式,建立水下铁磁性目标空间磁场预测模型。通过铁磁性长方体对模型进行理论验证,使用铯光泵磁力仪测量铁磁性长旋转椭球体的高空磁场;然后,基于预测模型推算铁磁性长旋转椭球体的磁场,根据实际测量的磁场数据和预测值进行比较。结果表明,预测模型的推算精度较高,平均绝对误差为0.320 5 nT,平均相对误差为12.368%。     

基于计算电磁学方法的旋翼雷达散射截面特性

以Maxwell方程组为主控方程,时间离散采用4步Runge-Kutta法,空间离散使用MUSCL(monotonic upstream-centered scheme for conversation laws)格式与Steger-Warming通量分裂结合的方法,建立了一套基于时域有限体积法的旋翼RCS(雷达散射截面)特性数值计算方法.采用代数方法生成围绕旋翼的O型贴体、正交网格.在验证方法有效性基础上,着重分析了旋翼平面和翼型RCS极化、入射角、电尺寸等影响特性,并给出了翼型几何特点对RCS的影响规律;然后运用线性加权和法进行了旋翼翼型隐身性能的综合筛选.研究表明:旋翼RCS动态包络线是一个强散射水平的连续振荡区域;选取3片桨叶旋翼的最大雷达探测距离为2片桨叶的82.2%,且有利于控制旋翼的散射最大峰值.同时,HH02旋翼翼型在4个重要的散射角域,最大探测距离分别为NACA0012翼型的105.1%,99.4%,86.6%和83.5%,表明综合雷达隐身性能最好.     

电大尺寸散射体的RCS计算方法研究

为了更加有效的求解电大目标散射计算问题,在避免谐振区效应情况下获得复杂目标的隐身雷达散射截面(RCS)特性,引用混合场积分方程(CFIE),在快速算法的求解迭代过程中采用共轭梯度算法(CG)的收敛技术,能够稳定的求解电大尺寸的RCS。计算和分析了金属球双站RCS和金属立方体双站RCS,并和精确计算、相关参考文献进行了比较,证明了方法的正确性,计算结果稳定,在工程实际上有较大的应用价值。     

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.     

阻抗条缩减边缘散射优化模型研究

首先推导出二维阻抗条带的散射积分方程,然后用矩量法求解其表面电流密度,进而求其散射分布。通过电磁建模,分析了条带不同阻抗分布下的电磁散射特性,从而得到对边缘散射缩减很大的阻抗分布函数,实现对阻抗渐变材料分布的优化,对雷达吸波材料的设计有重要的指导意义。     

无限大金属平板上开有二维周期性孔阵的散射特性分析

本文利用矩量法分析了无限大金属平板上开有二维周期性孔阵的电磁散射特性。通过引入广义波导的概念,可以统一分析孔径形状为任意的这类频率选择表面。作为示例,分别计算了无限大平板上开有矩形、圆形和等边三角形孔阵的散射特性。结果与现有文献中给出的数据极为一致。