MLFMA分析表面不连续特征散射特性

通过对i缝隙实测与多层快速多极子算法(MLFMA,Multilevel Fast Multipole Algorithm)计算曲线进行对比,证明开发的程序可用于飞行器表面不连续特征研究.采用数值方法研究了单缝隙随宽度、单台阶随高度变化的规律,分析了三缝隙板、三台阶板电磁散射与其间距、极化方式之间的变化关系,并将散射结果与金属平板结果进行比较,定量总结了各参数的影响;数值结果表明,随着缝隙宽度、台阶高度的增加,不连续特征散射增强三缝隙、三台阶的散射具有相互干涉性,且随间距的增加,曲线振荡增强.该结论可以用来提高飞行器的隐身性能.     

基于MLFMA的飞行器电磁散射特性分析

文章通过计算结果与测试结果、金属球双站RCS的Mie级数解结果的对比,证明开发的多层快速多极子算法程序可用于飞行器不同布局电磁散射特性研究;采用该算法求解分析几种飞行器典型布局沿方位角变化时的电磁散射特性,由不同角域内的算术均值、曲线趋势研究了各种布局的优缺点和相应的作战任务;从飞行器外形结构出发,分析了RCS曲线分布的原因,并提出根据作战任务进行飞行隐身设计的思想。     

座舱隐身对常规战斗机电磁散射特性的影响

座舱是常规战斗机前向的重要散射源,为研究其散射特性,提出座舱隐身措施的电磁散射影响分析方法。基于某型常规战斗机,建立常规、隐身座舱的战斗机电磁模型,采用物理光学法计算多种状态的雷达散射截面(radar cross section,RCS),分析RCS曲线分布特点、电磁散射的俯仰角和频率响应特性。结果表明:座舱隐身措施明显降低了前向腔体散射,使散射曲线前向波峰消失而向内收敛;俯仰角在一定范围内时,采用隐身座舱后,RCS前向均值约为-20 dBsm(入射频率6 GHz),相对减缩值随俯仰角呈“W”形分布,俯仰角为0°时达到最大值19.788 7 dB;频率增加时,前向RCS均值逐渐降低,而相对减缩值震荡变化,最大可达24.667 4 dB;其余角域上,俯仰角和多频响应特性相对较弱;座舱隐身措施可同时改善常规战斗机前向角域上的不同俯仰角、多频隐身性能。     

外形隐身改进对坦克目标电磁散射特性的影响

外形隐身是提高武器装备生存力的重要手段,为研究其对坦克的散射影响特性,提出分析外形隐身对坦克电磁散射影响的研究方法.基于某型隐身坦克,建立了隐身、常规坦克电磁模型,计算了多频、多俯仰角的雷达散射截面(radar cross section,RCS)及其减缩值,并进行了分析.结果 说明,外形隐身技术可使散射曲线向内收敛,并大幅降低坦克模型的散射强度(尤其在前后向角域);频率增加时,隐身模型的前向60°角域RCS均值逐渐减小,而减缩值增大,最高可达26.771 3 dB;俯仰角增加时,采用外形隐身后,前向RCS均值在-22.060 3～-18.608 3 dBsm振荡,在0°俯仰角外形隐身效果最好,减缩值可达24.473 4 dB,在其他俯仰角有降低趋势;外形隐身可明显改善坦克前向和后向隐身性能,并具有较强的多频、多俯仰角隐身改进作用.     

锯齿化进气道口面电磁散射影响分析

为研究锯齿化对电磁散射的影响,以两种飞翼布局为基础,建立了直线型、锯齿化进气道口面飞行器模型;采用物理光学法,数值计算了各模型在不同状态下RCS曲线,研究了锯齿化的散射分布影响及RCS减缩值的俯仰角、频率响应特性。结果表明：锯齿化进气道口面可有效降低头向、后向散射波峰,并影响其他角域波峰分布情况;俯仰角增大时,锯齿化RCS减缩值呈震荡递减趋势,不同布局不同角域上表现各异,幅值影响为10~30 dB;频率增加时,锯齿化RCS减缩值呈震荡变化,幅值影响为5~25 dB之间;锯齿化对不同布局的电磁散射影响不同,其中布局A头向30°角域的隐身性能提高最为明显,减缩值为20~30 dB。     

飞翼布局飞行器电磁散射特性计算研究

飞翼布局是飞行器的重要形式,为研究飞翼布局的电磁散射特性,以美军典型飞翼飞行器B-2、、X-45C、X-47B、X-45A为基础,分别建立了四种不同外形布局特点的电磁分析模型A、B、C、D。基于物理光学法,数值模拟了不同威胁状态的RCS计算曲线,研究了各布局RCS曲线分布特点及其俯仰角、频率响应关系。计算结果表明,沿周向RCS分布与布局结构相关,俯仰角的较小变化对曲线分布形式和幅值影响不大;频率增加时RCS幅值减小,曲线向内收敛,震荡性增加;布局B隐身性能较好,头向30°角域RCS均值在15 GHz为-46.754 d Bsm;由于结构区别,布局C、D、A隐身性能依次降低;总体来看,飞翼布局有较好的隐身性能。     

不同布局无人作战飞机电磁隐身性能分析

无人作战飞机是当前研究热点之一,为研究不同气动布局无人作战飞机的隐身性能,分别建立常规布局A、无尾飞翼布局B、三角形飞翼布局C的电磁模型。采用物理光学法,计算了不同状态的RCS（Radar Cross Section）散射曲线并分析了分布特点、频率及俯仰角响应特性。结果表明,无人作战飞机的电磁散射特性取决于气动布局和结构形式,也与机翼前后缘、机身、进气道、尾喷口、垂尾等细节设计相关,布局A在前后向均有散射波峰,而采用外形隐身技术的布局B、C无明显散射波峰;频率增加时,各布局不同角域RCS均值减小,布局C前向角域最低为-34.308 7 dBsm,俯仰角变化时,受布局结构外形设计影响,算术均值呈振荡变化;布局C在前、后向角域具有最好的多频隐身性能,布局B在前向角域的不同俯仰角隐身性能较好,布局A隐身性能较差。     

不同气动布局轰炸机电磁隐身性能对比研究

轰炸机是重要的空中武装力量,为研究其电磁隐身性能,以美军B-52、B-1B、B-2及概念机B-3为对象,分别建立了不同气动布局的轰炸机电磁模型A、B、C、D,基于物理光学法计算了不同状态的RCS(Radar Cross Section)曲线及各角域均值。结果表明,RCS曲线的分布特征与轰炸机气动布局、重要结构部件相关,同状态下A、B、C、D曲线依次向内收缩;频率增加时,布局A的RCS曲线变化较小而D曲线内陷,前向角域上布局B、C、D的RCS均值逐渐减小,后向角域上布局C、D逐渐减小;俯仰角对布局A散射曲线影响较大,其前后向峰值减小变窄,布局A的RCS均值较高,B、C、D较低,具有较好隐身性;布局A隐身性较差,B有提高,C、D具有优秀隐身性能。     

三维目标表面缝隙的宽带电磁散射特性研究

在常规目标的各种电磁散射源中,缝隙属于弱散射源.但对于隐身目标,缝隙的影响就不可忽略.为分析缝隙对目标电磁散射特性的影响,在三维理想导体表面上排布不同形状及数量的缝隙,采用矩量法结合RWG基函数,分析导体表面的电流分布,并计算其宽带雷达散射截面(RCS).对一系列雷达散射截面的分析,得到缝隙电磁散射特性随缝隙数量、形状、间距变化的规律.     

复杂目标散射近区RCS特性预估的研究

本文运用物理光学法（PO）和等效电磁流法（EMC）分析和计算了平板、多面体及某船体等复杂目标的近区单站RCS。作为例子，文中给出了一些目标的“近区”和“远区”单站RCS的比较。数值结果表明：目标“近区”和“远区”的单站RCS特性存在差异，而且这种差异随着目标形体复杂程度的增加而增加，其近区单站RCS特性亦变得复杂起来。该结果可为军用目标近区RCS的预估、雷达截面的减缩、隐身与反隐身、对抗与反对抗、目标别识、目标散射特性的缩比研究和远近场变换等相关的电磁工程技术实验和理论研究提供一定的理论依据。     

出口锯齿修形对轴对称喷管RCS的影响研究

为了研究出口边缘锯齿修形对轴对称喷管边缘绕射场和腔体内部散射场的影响,以轴对称喷管为基准模型,对其出口边缘进行8种不同齿角的锯齿修形,齿数均为12,采用迭代物理光学法和等效边缘电磁流法研究分析了基准喷管模型和8种出口锯齿修形喷管模型的边缘绕射场和腔体散射场的电磁散射特性。结果表明：对出口边缘进行锯齿修形可有效降低喷管全局探测角范围的绕射场RCS,且修齿齿角越小,效果越明显;但出口边缘锯齿修形对降低喷管腔体散射场RCS无明显作用。     

波纹表面金属目标散射特性分析

雷达散射截面的分析与预估是隐身/反隐身领域的一个重要课题.改变目标的几何外形是减小雷达散射截面有效途径之一.从真空中的麦克斯韦方程出发,采用交替隐式的时域有限差分方法以及时域卷积完全匹配层技术.研究了表面波纹对金属目标雷达散射截面的影响,给出了一表面加波纹金属圆柱雷达散射截面.结果表明当波长和波纹宽度相近时,金属圆柱表面加波纹可以在很大的空域角度内使其RCS明显减小.该方法及结果对隐身与反隐身技术的研究具有借鉴价值.     

雷达散射截面测试的分段剖面处理

针对雷达散射截面测试设备无法测量大尺寸目标模型 ,而采用分段测试方法时遇到的分段的剖面处理问题 ,提出了由三种不同方式封住分段的剖面测得的三组雷达散射截面值可得到该段的散射场的一种方法 .算例表明 ,该方法是有效的 .     

飞机动态RCS计算方法的修正与改进

飞机动态雷达散射截面(RCS)的分析能够为飞机隐身设计和测试评估提供重要理论支撑。针对现有动态RCS计算方法只能适用于有限角域的不足,对飞机本体系中雷达方位角的定义进行了修正,扩大了现有方法的适用范围。提出了一种新型的动态RCS计算方法,解决了现有方法中雷达视线角与飞机RCS值无法建立一一映射关系的问题,使用飞机本体坐标系与雷达照射坐标系的欧拉旋转角表征飞机的动态RCS值,相比传统方法具有更高的准确性。最后,仿真验证了当飞机处于机动状态时,新型的动态RCS计算方法得出的结果与现有方法相比有显著差异,其有效提高了动态RCS计算的准确性。     

虚拟现实环境中运动复杂目标的图形电磁计算

利用NURBS曲面对虚拟现实环境中的目标进行几何建模。通过对入射场进行Lorentz变换 ,得到运动坐标系下的入射场 ,进而求得运动坐标系下的散射场。对运动坐标系下散射场再进行Lorentz反变换 ,就可得到静止坐标系下散射场。进而求出运动目标的雷达散射截面