复合板材低雷达散射截面优化设计的研究

 本文将多层介质材料的电磁反射系数与优化技术相结合,提供了复合板材低雷达散射截面优化设计的方法。编制了优化复合板材几何参数和每层电磁参数的计算机程序。对两个算例进行了优化设计,所获结果合理,为隐身飞机的材料选择和结构设计提供了有用的方法。     

直升机的RCS计算

RCS（Radar Cross Section）是反映目标雷达散射特性的一个重要参数。一般把雷达目标除质心平动之外的转动,小幅振动和其它高阶运动统称为微动。主要研究旋翼转动情况下的直升机RCS计算。通过对直升机模型进行可视化计算即一种将目标建模与散射特性计算合为一体的交互式计算,使用图形算法（GRECO）和三维造型软件UG相结合的方法,这种方法与传统的RCS计算方法相比具有实时性好,效率高的优点,计算出直升机主体的RCS,再通过其加入调制的方法,计算得到直升机在旋翼转动条件下的RCS。最后给出了微动直升机的在具体入射情况下的单站RCS值。     

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。     

两型武装直升机雷达散射特性计算

基于物理光学法和等效电磁流法,建立了一套适合于武装直升机的雷达散射特性分析方法,并编制了相应程序。首先采用尖锥—圆柱体算例对该方法进行有效性验证,然后着重对某两型武装直升机进行了雷达散射特性仿真,分别给出了沿方位角、俯仰角和滚转角三个方向的RCS计算结果,并通过图表对比分析了RCS变化规律,获得了一些有指导意义的结论。     

表面不连续特征双站散射特性的试验研究

 采用一种新颖的不连续特征双站雷达散射截面（RCS）测试方法,通过系列化测试,研究了单直缝隙板、单直台阶板的双站散射特性,提出了不连续特征双站散射具有相似性、对称性和平移性的特点,分析了不同不连续特征具有的异同点。试验结果表明：对不连续特征,不同双站下的RCS散射曲线均具有和对应入射频率下的单站散射曲线分布形式相似的特点,同时不同的不连续特征对幅值的影响不同;如果测试方式和试验件对称,则双站和单站散射曲线均具有关于峰值所在方位角对称的特点,单直缝隙板由于试验件本身的对称性表现为较好的曲线对称性,而单直台阶板则表现为稍弱的对称性;散射曲线随双站角的增大,具有明显的平移特性,平移的幅度为双站角的1/2,平移方向为从发射天线指向接收天线,平移后的曲线峰值处于发射天线和接收天线夹角平分线上。     

多台阶板电磁耦合散射试验测量与RCS估算

台阶板在斜入射时的散射主要来自平板后向散射和台阶绕射回波的贡献,在一定条件下还有表面波的贡献。试验表明入射角大于5°时台阶的绕射回波是散射回波的主要组成部分。对于3台阶板,当台阶沿入射方向的距离为半波长的整数倍时,其散射回波相位相同,产生相干叠加使雷达散射截面(RCS)较大,在RCS曲线上反映为波峰。这些波峰的特点是台阶间距越大,波峰越多,且较高波峰与较低波峰交替出现。一种根据台阶散射的叠加估算多台阶板RCS的方法是用单台阶板和平板散射的试验结果按相位相减得到纯台阶的散射,再将平板的散射与多条纯台阶的散射按相位叠加。对3台阶板的预估结果与测试结果符合较好,预估结果的平均误差在3dB以内。     

鸭翼电磁散射特性分析与RCS减缩方法研究

利用多层快速多极子方法计算鸭翼模型雷达散射截面(RCS),分析了鸭翼前缘后掠角和展长对鸭翼RCS值的影响,并根据计算结果拟合了随前缘后掠角和展长变化的鸭翼RCS曲线。建立飞机模型,计算了鸭翼不同偏转角时飞机的RCS值,研究鸭翼偏转对飞机头向RCS的影响。计算结果表明,鸭翼偏转会显著增大飞机头向RCS,影响飞机隐身性能。根据计算结果分析推导出鸭翼纵向操纵力矩、飞机头向RCS和鸭翼几何参数之间的函数关系,为鸭翼的隐身和气动优化设计提供了技术基础。对鸭翼上使用吸波材料的情况进行计算,结果验证了在鸭翼上涂敷吸波材料能够大幅降低飞机头向RCS。     

“X”型布局锯齿唇口进气道的超声速飞行器气动与隐身一体化研究

针对"X"型布局超声速飞行器气动外形与隐身性能一体化设计研究,采用标准k-ωSST湍流模型和多层快速多极子(MLFMA)数值计算方法,对比分析了有/无锯齿进气道唇口飞行器流动机理和散射机理,获得了有/无进气道唇口的气动性能和飞行器的雷达散射截面(RCS)。研究结果表明:在入射频率15GHz时,采用锯齿外形进气道唇口的飞行器在垂直极化(VV)和水平极化方式(HH)时能够降低飞行器的RCS;在锯齿区域附近出现大量的小尺度激波和涡流结构,扰乱了进气道正常流动;无锯齿时,进气道流量系数较大,其次是锯齿角度为90°外形,锯齿角度为45°时进气道的流量系数相对最小,主要是因为锯齿角度45°时的进气道进口泄漏量相对较小;得到了无锯齿时进气道的总压损失最小,同时,无锯齿进气道唇口飞行器的阻力系数相对较小。     

翼形几何参数对机翼散射特性的影响

系统地揭示了翼形几何参数对机翼的空间散射特性、极化散射特性的影响规律.研究发现,在垂直极化状态下用理论尖劈公式计算机翼后缘绕射的计算结果与实验结果相差甚远.提出在垂直极化状态下机翼后缘绕射的计算必须将后缘厚度考虑在内的见解.对于水平极化,前缘散射波峰只与前缘半径有关;而对于垂直极化,前缘散射波峰与翼形最大厚度以及最大厚度位置有关.给出前后缘散射波峰的工程估算公式,为低雷达散射截面( RCS )机翼设计提供依据.     

一种确定目标强散射区的方法

用板块法逼近目标表面外形,对物理光学积分离散化,求出每个板块上的散射场,得到目标外形对散射场贡献的三维分布特性,将可视化电磁学与计算机图形学结合,得到了一种确定目标强散射区暨雷达吸波材料涂敷区域的方法,并给出了一些计算结果.