CN112541279B - 一种飞机近场散射特征构造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于飞机隐身设计技术领域，特别涉及一种飞机近场散射特征构造方法。该方法包括步骤S1、根据飞机表面电磁散射特性，划分表面区域范围，将飞机表面不同部位部件按照散射强度分区，获得多个分区散射源表面；步骤S2、根据所述分区散射源表面的散射强度采用对应尺寸及数量的金属球进行表示，构建飞机表面区域与金属球分布的初始替换原则；步骤S3、根据飞机表面区域分布位置，得到多种仿真模型，通过仿真获得相位叠加后RCS最小值的金属球分布，根据初始替换原则将金属球替换回飞机表面区域，得到飞机电磁散射优化方案。本方法使飞机隐身设计时间缩短70％以上，大大节约了人力、物力及周期成本。
Description
技术领域
本申请属于飞机隐身设计技术领域，特别涉及一种飞机近场散射特征构造方法。
背景技术
现代战争中，对抗主要表现为先进电子技术的对抗，隐身已经成为现代作战飞机的标志属性，隐身的实质在于对目标RCS的控制。一般来说，对于目标RCS的预估有三种方法：实际目标的试验测量、特殊尺寸目标模型的试验测量和理论预估方法。由于飞机制造周期长，成本高，难以通过试验测量得到RCS数值，理论预估方法最为经济高效。在远场条件下，目标的RCS是一个只与目标本身特性有关的量，但在实际情况下，飞机并不总是处于远场区，当飞机面对导弹导引头威胁时，飞机处于电磁散射近场区，因此研究目标近区RCS特性具有重大现实意义。由于飞机表面散射源种类繁多、散射机理复杂、耦合影响严重，无法对散射结果进行精确预估，需要寻求一种快速高效精度高的近场仿真计算方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，应用于复杂目标近场雷达散射截面计算优化，从飞机表面电磁散射特性出发，采用整体分区、区域简化两个方面入手，对飞机电磁散射设计进行优化。
本申请飞机近场散射特征构造方法，主要包括：
步骤S1、根据飞机表面电磁散射特性，划分表面区域范围，将飞机表面不同部位部件按照散射强度分区，获得多个分区散射源表面；
步骤S2、根据所述分区散射源表面的散射强度采用对应尺寸及数量的金属球进行表示，构建飞机表面区域与金属球分布的初始替换原则；
步骤S3、根据飞机表面区域分布位置，得到多种仿真模型，通过仿真获得相位叠加后RCS最小值的金属球分布，根据初始替换原则将金属球替换回飞机表面区域，得到飞机电磁散射优化方案。
优选的是，步骤S1中，散射强度通过垂直反射率A表示，在2～8GHz频段，定义-0.5dB<A<-1.0dB为强散射区域，-1.0dB<A<-2.0dB为中强散射区域，-2.0dB<A<-3.0dB为弱散射区域，其中，弱散射区域的金属球数量或尺寸小于强散射区域的金属球数量或尺寸。
优选的是，对于所述强散射区域，采用多个相同尺寸的金属球代替。
优选的是，对于所述强散射区域，在进行仿真对比分析是，通过改变金属球的放置位置及数量获得多个仿真结果。
优选的是，对飞机表面不同部位部件进行分区时，分区后构造的各散射源组相对于探测雷达天线处于其散射远场。
本方法使飞机隐身设计时间缩短70％以上，大大节约了人力、物力及周期成本。
附图说明
图1是本发明的飞机近场散射特征构造方法的流程图。
图2是现有的仿真模型RCS仿真计算结果示意图。
图3是本发明仿真模型RCS仿真计算结果示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请提供了一种飞机近场散射特征构造方法，如图1所示，包括：
步骤S1、根据飞机表面电磁散射特性，划分表面区域范围，将飞机表面不同部位部件按照散射强度分区，获得多个分区散射源表面；
步骤S2、根据所述分区散射源表面的散射强度采用对应尺寸及数量的金属球进行表示，构建飞机表面区域与金属球分布的初始替换原则；
步骤S3、根据飞机表面区域分布位置，得到多种仿真模型，通过仿真获得相位叠加后RCS最小值的金属球分布，根据初始替换原则将金属球替换回飞机表面区域，得到飞机电磁散射优化方案。
以下详细介绍。
1)整体分区：根据飞机表面电磁散射特性，划分表面区域范围。将不同部位部件按照散射强度分区定义，散射强度通过垂直反射率A表示，在2～8GHz频段，定义-0.5dB<A<-1.0dB为强散射区域，-1.0dB<A<-2.0dB为中强散射区域，-2.0dB<A<-3.0dB为弱散射区域，将飞机表面划分为有限区域，简化表面散射源分布，综合计算小分区散射强度。每个分区散射源组相对于探测雷达天线处于其散射远场，电磁波平行的照射在分区散射源表面，因此可以通过不同分区的RCS相位叠加得到整个目标近区RCS；
2)区域简化：应用多个简单散射源代替飞机表面复杂散射源。根据分区散射强度，设定不同尺寸金属球作为标准体，使用金属球等效替代飞机表面强散射源区域，对于散射强度较高的部位，可以设置多个相同尺寸金属球，达到简化飞机表面复杂散射源的目的；
3)重构优化：改变区域分布位置，得到多种仿真模型并对比仿真结果。根据仿真结果，改变金属球位置，对于散射强度较高处，改变金属球放置位置及数量，多次调换并进行仿真分析，对比仿真结果，得到相位叠加后RCS最小值的方案。参照初始替换原则，将金属球替换回飞机表面区域，得到飞机电磁散射优化方案。
图2是现有的仿真模型RCS仿真计算结果示意图，图3是应用本方法优化模型RCS仿真计算结果，为减少计算时间，提高优化迭代效率，根据对称性，只针对左半模型进行建模仿真计算。
通过仿真对比可以得出，采用本方法得到的飞机RCS散射曲线与原RCS散射曲线基本相同，本方法的仿真计算时间较原有仿真计算时间缩短70％，仿真优化效率大幅度提高。
本发明完成某型飞机电磁隐身设计优化分析方案，通过对飞机表面进行分区定义，将两处强散射源位置应用相同散射强度金属球替代，得到仿真结果与原模型结论相同。改变金属球摆放位置，得到多种外形布局方案，发现两种强散射源在某一摆放位置时，散射强度最低，进一步得到优化设计方案。对比改变飞机外形进行散射强度分析的方法，本方法使飞机隐身设计时间缩短70％以上，大大节约了人力、物力及周期成本。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种飞机近场散射特征构造方法，其特征在于，包括：
步骤S1、根据飞机表面电磁散射特性，划分表面区域范围，将飞机表面不同部位部件按照散射强度分区，获得多个分区散射源表面；
步骤S2、根据所述分区散射源表面的散射强度采用对应尺寸及数量的金属球进行表示，构建飞机表面区域与金属球分布的初始替换原则；
步骤S3、根据飞机表面区域分布位置，得到多种仿真模型，通过仿真获得相位叠加后RCS最小值的金属球分布，根据初始替换原则将金属球替换回飞机表面区域，得到飞机电磁散射优化方案；
其中，通过仿真获得相位叠加后RCS最小值的金属球分布包括：
改变区域分布位置，得到多种仿真模型并对比仿真结果，根据仿真结果，改变金属球位置，对于散射强度较高处，改变金属球放置位置及数量，多次调换并进行仿真分析，对比仿真结果，得到相位叠加后RCS最小值的方案。
2.如权利要求1所述的飞机近场散射特征构造方法，其特征在于，步骤S1中，散射强度通过垂直反射率A表示，在2～8GHz频段，定义-0.5dB<A<-1.0dB为强散射区域，-1.0dB<A<-2.0dB为中强散射区域，-2.0dB<A<-3.0dB为弱散射区域，其中，弱散射区域的金属球数量或尺寸小于强散射区域的金属球数量或尺寸。
3.如权利要求2所述的飞机近场散射特征构造方法，其特征在于，对于所述强散射区域，采用多个相同尺寸的金属球代替。
4.如权利要求2所述的飞机近场散射特征构造方法，其特征在于，对于所述强散射区域，在进行仿真对比分析时，通过改变金属球的放置位置及数量获得多个仿真结果。
5.如权利要求1所述的飞机近场散射特征构造方法，其特征在于，对飞机表面不同部位部件进行分区时，分区后构造的各散射源组相对于探测雷达天线处于其散射远场。
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