再入飞行器目标特性建模研究

再入目标的光辐射和电磁散射特性有重要应用,例如目标的探测、识别和指示技术.飞行器高超声速再入过程中,由于与周围大气强烈相互作用,不仅形成复杂结构再入流场,飞行器表面和流场中还伴随发生复杂化学物理过程,对目标特性产生严重影响.在对再入流场及伴随发生的化学物理过程研究分析的基础上, 建立再入目标特性理论模型框架,建立再入飞行器目标特性的基本计算方法,编制了相应计算程序,对典型再入飞行器的红外辐射和电磁散射特性进行了数值模拟.与相应实验结果的比较表明,流场电子数密度、高温气体辐射、等离子体尾迹的RCS等与实验结果一致.     

航空发动机排气系统雷达散射特性数值计算

为了获取航空发动机排气系统的雷达散射特性,以亚巡状态典型发动机排气系统物理模型为基础,采用高频计算方法弹跳射线法计算了排气系统在6、10、15 GHz 3个典型频点下水平极化与垂直极化的雷达散射截面（RCS）分布规律,并通过计算10GHz频点的热点成像确定了排气系统中的强散射源。结果表明：随着频率的提高,雷达波对目标细节的探测能力有所增强,排气系统RCS曲线上的强散射峰值数量明显增加,且分布位置有所不同;随着俯仰角的增大,排气系统在水平探测面-30°～30°内的RCS散射峰值的分布位置与强度均发生变化,与俯仰角0°时相比,RCS均值最大降幅可达94.1%;综合不同探测角度下的成像情况,支板、加力内锥、火焰稳定器与喉道截面热点强度较大,是雷达波的强散射源,也是发动机雷达隐身需要关注的重点。     

一体化加力燃烧室支板雷达隐身修形仿真

为获得一体化加力燃烧室中支板的雷达隐身修形角度对发动机后向雷达散射截面（RCS）的影响规律,支撑一体化加力燃烧室雷达隐身修形设计,以配装轴对称喷管的某型发动机为载体,利用弹跳射线法（SBR）和物理绕射理论（PTD）方法进行了电磁散射特性仿真,分析了支板倾斜角度和斜切角度对发动机后向RCS的影响。结果表明：对一体化加力燃烧室支板尾端进行雷达隐身修形设计能够显著降低发动机后向RCS均值,可使发动机后向0°～30°范围RCS均值下降40%以上;在配装轴对称喷管的情况下,支板倾斜角的选取应重点避开88°～98°区域,斜切角的选取应重点避开0°～8°区域,当支板尾端倾斜角为68°、斜切角为16°时,一体化加力燃烧室具有较好的雷达隐身效果。     

台阶目标电磁散射特性研究

 通过系列雷达散射截面（RCS）测试,研究了单台阶板随台阶高度变化的规律,分析了多台阶板电磁散射与其高度、间距、极化方式之间的变化关系,并将台阶板散射结果与金属平板结果进行比较,定量总结了各参数对台阶板散射的影响。试验结果表明,台阶高度增加导致散射增强;多台阶间距增大引起曲线振荡增强,说明台阶间耦合作用加强,但RCS均值相对于平板均值增幅不变;多台阶散射表现为各台阶在不同相位上相互叠加的结果。     

边界层转捩预测中的局部散射理论

随着航空航天技术的发展,工程上对转捩预测精度的要求越来越高。由于飞行器表面经常出现如粗糙元、台阶、缝隙等局部突变,而传统的基于光滑壁面边界层建立的转捩预测模型已无法满足精度要求。因而,发展考虑壁面突变影响的转捩预测方法有重要的实际意义。对于由边界层中模态扰动的累积所触发的自然转捩,局部突变通过局部感受性与线性模态的局部散射两种机制影响转捩位置,故可以通过在传统eN转捩预测方法的基础上引入这两种机制影响的方法建立新的转捩预测模型。为了量化这两种机制的影响,作者与其合作者们提出了一套通用的理论框架——局部散射理论。该理论框架采用大雷诺数渐近理论与有限雷诺数理论相结合的分析与计算方法,定量刻画局部散射系统的两个特征参数——局部感受性系数与透射系数,以预测在局部突变影响下转捩位置的改变量。文章综述了近年来局部散射理论的研究进展,重点展示了该理论在二维层流边界层中黏性与无黏两种失稳机制下的应用。     

基于变参数广义结构的距离扩展目标检测方法

针对特定杂波背景下的最优或次优检测器结构难以适应过渡杂波环境的问题，首先，给出基于变参数广义结构的距离扩展目标检测器，通过调整参数来适应杂波特性。其次，确定检测器最佳参数的经验公式，经验公式符合数值结果。最后，利用仿真试验分析检测器的检测性能。仿真结果表明，在介于高斯和复合高斯杂波之间的过渡环境中，提出的检测器比现有检测器具有更加优异的目标检测性能，对杂波非高斯程度时空渐变性具有较强的适应能力。     

基于 MTF的潜航体尾迹 SAR成像仿真

基于水动力学理论和波流弱相互作用理论,运用波作用量谱平衡方程研究了潜航体的尾流场与表面波作用后的表面尾迹,探讨了采用传递变换函数实现表面尾迹SAR成像的可行性。研究表明,波作用量谱平衡方程能够较准确地计算出潜航体尾流场与表面波之间的非线性相互作用;传递变换函数能够快速有效实现海面后向散射系数到SAR图像的转换,且保证了较高的精度。     

离散/堆积理论在大尺寸轻质模型设计中的应用

为了解决大尺寸金属雷达隐身测试模型在设计中遇到的重量问题,借鉴快速成型技术中的离散／堆积理论,提出采用离散化重点剖面框架加堆积式蒙皮的模型设计方法,基于此方法设计并加工隐身测试用的金属模型。试验证明该模型符合隐身试验要求,且实现了模型重量小于50k的轻质化目标。此设计方法可提高隐身模型设计加工的水平并可减少试验成本。