基于面元分组的电磁遮挡算法及其优化

用物理光学法计算复杂目标的雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)时,通过面元沿电磁波入射方向的重叠关系和景深来判断面元之间的遮挡.将面元投影在与电磁波入射方向垂直的平面上进行分组,使同组的面元距离相近.在计算中只需对同组的面元判断遮挡关系,避免了所有面元的两两遮挡判断,从而节省计算时间,并对分组进行了优化,使计算时间最少.算例表明,基于面元分组的遮挡判断方法可行,能够大大提高计算效率.     

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。     

欧拉角在飞行航迹仿真中的应用

在考虑地球曲面影响时,飞机定常飞行过程中经度、纬度、航向角一般均在发生变化,以这些参数作为变量的仿真过程计算较为复杂。引入欧拉角表示飞机位置和航向的信息,能更直观反映飞机航迹的特性,计算过程非常简便,尤其在定常飞行情形下,只有一个参量发生变化。根据球面三角几何中的关系,欧拉角参数和经度、纬度、航向角参数可以方便进行换算。文中还推导了飞机转弯、交会、追逐过程中欧拉角参数表示方法。算例结果表明,用欧拉角参数方法能够有效、方便地表示飞机飞行过程中位置、航向及其变化的信息。     

飞机座舱玻璃铌掺杂ITO镀膜工艺参数选择

对飞机座舱玻璃镀膜能够有效提高飞机的头向隐身性并能优化座舱光电性能参数。针对座舱玻璃铌掺杂ITO镀膜,重点研究参与溅射的靶材数目、氧气流量等工艺参数对其性能参数的影响规律。结果表明:参与溅射的靶材数目增加,方块电阻快速降低,之后下降斜率变小,趋于定值;透光率振荡变化,且当方块电阻大小稳定后逐渐变小。氧气流量增加时,方块电阻先减小后增加,当氧气流量大于6sccm时,方块电阻迅速增加,透光率振荡后降低。不同基底的铌掺杂ITO薄膜,其方块电阻和透光率变化不大,仅影响真空度等其他工艺过程。各工艺参数对薄膜颜色有一定的制约作用。     

外挂设备对飞行器电磁散射特性的影响

外挂设备会造成飞机外形的变化,从而影响隐身性能,为了研究其带来的不同角度、频率时的电磁散射特性变化趋势和规律,以有、无外挂设备飞行器电磁模型为基础,采用物理光学法,数值模拟不同频率、不同俯仰角下的RCS曲线,分析两种模型RCS曲线分布特性、俯仰角特性,其中引入RCS相对增量概念分析外挂设备影响。结果表明:头向角域,不同俯仰角下有外挂模型算术均值呈"W"型分布,而无外挂模型为倒"V"分布;周向角域,有外挂模型呈倒"V"分布;头向角域相对增量呈"W"分布,相对增量为10~25dB;周向震荡分布,为7~17dB。     

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。     

交变波瓣喷管高效掺混机理

结合现有交变波瓣的特点对基准波瓣喷管进行处理,设计了一种新型波瓣喷管——剑形深波谷交变波瓣喷管。采用数值方法对基准波瓣喷管、平端面交变波瓣喷管、斜切交变波瓣喷管、剑形深波谷交变波瓣喷管、斜切交变波瓣喷管扇形处理的射流掺混进行模拟,研究了交变波瓣喷管高效掺混的机理。结果表明,交变波瓣喷管除了深、浅波谷之间的尾流区和较小的核心区代替了基准波瓣喷管较大的核心区以外,在侧壁尾流区产生更饱满的流向涡,以及深波谷端次流前锋的刺入或在深波谷端产生流向涡,都对提高掺混效率起重要作用。交变波瓣喷管射流掺混中横向流动程度越大造成的流动损失越大,其关系为初始流向涡量每增加0.1,总压恢复系数将减小0.0001。     

线性调频波的转发干扰对消分析

提出了一种线性调频波的转发干扰对消方法,该方法利用匹配滤波输出存在时延与频移上的强烈耦合,通过调整对消波的相位和频移,使其匹配滤波输出与原回波输出基本满足时间重合、幅值相近、相位相反的对消关系,减小回波总输出幅值,即可有效降低其被检测概率;推导了只进行调相转发的对消输出公式和同时进行调频调相转发的对消输出公式,分析了其理论输出特性,并分别对其进行了仿真验证.仿真结果表明,对消波若只进行相位调制,其对消效果与转发时延和信号带宽之积相关,此值越小则对消效果越好,但对相位调制和幅度控制的精度要求也越高;对消波若同时进行相位和频率调制,其对消效果由转发时延与信号脉宽之商直接决定,此值越小则对消效果越好,带宽不影响对消效果,但带宽越大则对消效果对频率调制精度要求越高.      

典型布局飞机电磁散射特性数值计算研究

电磁隐身对飞行器战场生存力具有重要影响,作战任务不同,对应的飞行器布局形式也不同,而飞行器布局形式会影响其电磁散射特性。建立四种典型布局形式和电磁模型,基于物理光学法,数值模拟不同布局飞行器的RCS曲线,并分析RCS分布特点;对常规和特殊布局模型,研究其电磁散射的频率响应特性。结果表明:飞机布局决定RCS分布形式,在前向角域内,布局A-1、A-2、B、C、D的电磁隐身性能呈震荡提高趋势,RCS均值从7.770 0dBsm震荡降低至-30.067 3dBsm,布局B的RCS均值为-10.434 7dBsm;而不同布局的后向和周向角域电磁隐身性能依次提高,后向RCS均值由常规布局的22.702 5dBsm缩减为-25.093 8dBsm,周向由7.039 1dBsm缩减为-15.137 3dBsm;在高频区域,频率增加对RCS曲线分布特点影响较小,但曲线震荡性更加明显,RCS算术均值降低。     

双立尾对战斗机隐身特性的数值模拟

为了降低战斗机的雷达散射截面（RCS,Radar Cross Section）特性,研究了双立尾外倾对战斗机RCS特性的影响.对战斗机的三维数字样机进行网格划分,基于物理光学法数值模拟出双立尾向两侧对等偏转对三翼面战斗机的头向、侧向和尾向的RCS特性的影响,并对战斗机的缩比实体样机进行电磁测试,证明了方法的可行性和数值模拟的准确性.数值模拟结果表明,当双立尾从0°向外偏转10°时,三翼面战斗机侧向RCS值缩减至原来的 9.8%,而头向和尾向的RCS值变化幅度较小.