电磁超材料在超宽带雷达隐身微小卫星设计中的应用

针对微小卫星在雷达频段面临的宽带隐身问题,提出利用电磁超材料实现卫星隐身的设计方案,该方案包括两种不同类型的电磁超材料雷达吸波体。其中多层结构超宽带吸波体利用高阻表面设计耦合型吸波结构,适用于微小卫星星体及太阳能电池阵背光面,工作频带覆盖S、C、X、Ku频段;透光型混合结构宽带吸波体利用高透光的氧化铟锡设计吸波结构,适用于卫星电池阵受光面,隐身频带覆盖X、Ku频段。样件及整星的仿真和实验结果表明,电磁超材料构建的雷达吸波体可以实现超宽频带电磁波的有效吸收。将该材料应用于微小卫星的设计中,可以达到卫星整星RCS缩减的目的。该材料不论是机械强度、密度、透光性,还是抗原子氧剥蚀能力都具备潜在的工程应用价值。     

针对反舰导弹末制导系统的目标角闪烁特性建模

给出了一种针对反舰导弹的目标角闪烁特性计算方法。首先,根据电磁场理论推导出了舰船的雷达散射截面,在此基础上得出了目标的角偏差公式,最后通过一个典型舰船角闪烁特性的求解证明了这种方法的有效性。     

翼面隐身结构在飞航导弹模型上的数值仿真研究

隐身结构是指由蒙皮和多种内部材料组成的、能满足承载要求、并具有明显降低雷达散射截面的结构。目的是探讨在常规布局飞航导弹上采用隐身结构的效果。以某常规布局飞航导弹模型为背景，设计出两种翼面隐身结构方案，并将这两种翼面隐身结构方案分别应用于飞航导弹模型的弹翼。应用时域有限差分法（FD-TD法）建立了飞航导弹模型电磁散射数值模型。通过数值仿真手段，计算、比较和分析了含有翼面隐身结构的飞航导弹和普通全金属飞航导弹的RCS值。数值仿真结果显示，与普通飞航导弹相比，这两种翼面隐身结构在许多方位上均能有效降低飞航导弹的RCS值。     

雷达目标电磁散射特性的仿真研究

分别采用电磁场仿真软件HFSS和XFDTD仿真计算了不同电尺寸雷达目标的电磁散射特性,对仿真所得电磁散射数值进行分析,同时与理论值相比较,得出如下结论:HFSS适用于仿真计算电小尺寸目标的电磁散射特性,而XFDTD适用于仿真计算不同电尺寸目标的电磁散射特性。并利用XFDTD仿真计算了某型飞机随频率变化的电磁散射特性曲线,对于反隐身有很大的参考价值。     

基于参数化CAD模型的飞行器气动／隐身一体化设计

提出一种将CAD软件与气动／隐身多学科设计优化相结合的方法。该方法的流程为：(1) 建立外形参数化数学模型;(2) 应用CATIA二次开发技术,自动生成三维CAD模型;(3) 从该模型上提取气动和隐身计算所需的外形数据;(4) 应用多目标优化算法进行气动／隐身一体化设计。以一个翼身融合体飞行器气动／隐身一体化设计为例,详细阐述流程的具体实现过程。结果表明这种方法具有如下优点：(1) 充分利用了CAD软件精确的参数化建模功能;(2) 为气动分析和雷达散射截面（RCS）计算提供了一个统一的外形模型;(3) 能从CAD模型中获取容积、表面面积等几何特征信息;(4) 优化结果直接反映为三维CAD模型。这些优点使得该方法具有实用意义。
     

不同宽高比的二元喷管电磁散射特性数值研究

为研究宽高比对二元喷管雷达散射截面(RCS)的影响,结合迭代物理光学法和等效边缘电磁流法开发了腔体电磁散射特性计算程序,用来分析二元喷管的雷达散射特性;并采用OpenMP和MPI两种并行技术提高计算效率。对比分析了不同宽高比(AR)的二元喷管在水平极化及垂直极化方式下的电磁散射特性,并给出了二元喷管在不同探测角下总散射场与边缘绕射场的RCS曲线。研究结果表明,在两种极化方式下,宽高比对边缘绕射场的RCS值影响不大而对总散射场影响较大;宽高比为2.0的模型在两种极化方式下,都具有较低的RCS值,相比宽高比为1.5的模型在水平极化方式和垂直极化方式下分别减少4.98%和6.72%。     

一种等离子体卡塞格仑抛物面隐身天线的设计

研究等离子体卡塞格仑抛物面隐身天线一体化设计的关键性问题。根据双反射面天线的经典理论设计公式得出卡塞格仑抛物面天线的设计参数,仿真计算传统卡塞格仑抛物面天线及等离子体卡塞格仑抛物面天线的辐射特性和散射特性。研究结果表明,等离子体卡塞格仑抛物面天线具有和传统金属反射体卡塞格仑抛物面天线一样的辐射性能,同时由于等离子体产生和消失的可控性,不工作时就只有介质外壳,具有极低的RCS,从而大大提高了反射面天线的隐身性能。     

天线雷达散射截面的分析与实验

本文利用天线散射的基本原理，以波导激励振子抛物面天线为例，计算并分析了天线的结构项散射雷达截面ＲＣＳｓ和模式项散射雷达截面ＲＣＳｅ，给出了此天线雷达截面的预估值。实验结果表明，理论预估值与实测值吻合较好，并且证明天线的模项ＲＣＳｅ大于结构项ＲＣＳｓ，天线总的雷达截面主要受天线模式散射的影响，减小模式项ＲＣＳｅ将有效地降低天线的雷达截面。本文结果为探索以克服天线模式散射为主的天线ＲＣＳ减缩技术提供了理论依据     

目标雷达散射截面的估算方法

从几何光学法、物理光学法的基本原理入手，推演了几种常见简单散射体的雷达散射截面计算公式，探讨了通过简单散射体组合模拟技术估算复杂目标雷达散射截面的理论和计算方法，该方法对于复杂目标的雷达散射截面估算是一种简单、有效的方法。     

关于低RCS目标外形优化中目标函数的确定

在分析了低RCS目标外形优化中现有的两种目标函数的局限性的基础上,根据雷达检测概率与目标RCS分布之间的关系,提出了一种新的目标函数,即目标在威胁区域内其RCS大于规定的临界RCS的概率。算例表明本文所提出的目标函数比现有的目标函数更为有效,适用范围更广。为低RCS目标外形优化设计以及气动与隐身一体化设计提供了一个合理而有效的目标函数。