CN113232888A - 一种变体旋翼靶机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种变体旋翼靶机，包括旋翼本体、驱动电机、机身组件和控制单元，旋翼本体包括桨毂、叶片和翼段，机身组件包括机身底盘和挡板，相邻两块挡板之间的夹角为90°，机身底盘和挡板由金属材质制成，机身底盘具有通风口，通风口内设置风扇。机身组件的风扇，能够平衡旋翼本体作用于机身底盘的扭矩，机身组件设置挡板，两块挡板之间的夹角呈90°，形成角反射器构型，通过改变开口方向，使雷达波照射靶机的入射方向发生改变，进而改变靶机的整体RCS；旋翼本体包括叶片和翼段，叶片和翼段可拆装连接，利用翼段能够改变叶片的长度，从而改变旋翼本体的直径，结合旋翼本体转速的改变，使靶机的微多普勒特征与目标旋翼类飞行器一致。

Description

一种变体旋翼靶机
技术领域
本发明涉及飞行器及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种变体旋翼靶机。
背景技术
旋翼类飞行器凭借能够垂直起降的优点被广泛使用，通常依靠电磁波照射到目标产生的散射回波信号对飞行器目标进行追踪，电磁散射回波信号的强度一般采用雷达散射截面(Radar Cross Section，简称RCS)进行度量，而旋翼类飞行器相比于固定翼飞行器还有另一类更重要的信号特征——旋翼微多普勒效应(The micro-Doppler effectofrotor)。同时，旋翼类飞行器种类繁多，它们的雷达散射特征大多不同，不可能针对每一种旋翼类飞行器均设计出对应的一款靶机来模拟它，给其配套研究工作带来了困难。
因此，如何改变现有技术中，靶机无法模拟多种旋翼类飞行器的雷达散射特征的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种变体旋翼靶机，以解决上述现有技术存在的问题，使靶机能够模拟多种旋翼类飞行器的雷达散射特征，为后续研究工作提供便利。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种变体旋翼靶机，包括：
旋翼本体，所述旋翼本体包括桨毂、叶片和翼段，所述叶片的数量至少为两片，所述叶片绕所述桨毂的轴线周向均布，所述叶片的一端与所述桨毂相连，所述叶片的另一端与所述翼段可拆装连接，相邻的所述翼段可拆装连接；
驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述桨毂传动相连；
机身组件，所述机身组件包括机身底盘和挡板，所述挡板与所述驱动电机的外壳相连，所述挡板所在平面平行于所述桨毂的转动轴线，相邻两块所述挡板之间的夹角为90°，所述机身底盘和所述挡板均由金属材质制成，所述挡板远离所述桨毂的一端与所述机身底盘相连；所述机身底盘具有通风口，所述通风口能够与外部环境相连通，所述通风口内设置风扇，所述风扇与所述通风口的数量相一致且一一对应，所述通风口作用于所述机身底盘的扭矩方向与所述旋翼本体作用于所述机身底盘的扭矩方向相反；
控制单元，所述驱动电机、所述风扇均与所述控制单元相连。
优选地，所述翼段能够利用卡扣与所述叶片相连，当所述叶片连接多段所述翼段时，相邻的所述翼段利用卡扣相连。
优选地，所述挡板的数量为四块，四块所述挡板绕所述桨毂的轴线周向均布。
优选地，所述挡板为三角形板状结构。
优选地，所述机身底盘为圆柱状结构，所述机身底盘与所述桨毂同轴设置。
优选地，所述机身底盘连接有通风管，所述通风管远离所述机身底盘的一端与所述通风口相连通，所述通风管的数量与所述通风口的数量相一致且一一对应，所述风扇设置于所述通风管内。
优选地，所述通风管沿所述机身底盘的切线方向设置，所述通风管的数量为两个，两个所述通风口的开口方向相反。
优选地，所述通风管为方管。
优选地，所述通风口的开口方向垂直于所述桨毂的轴线。
优选地，所述控制单元位于所述桨毂与所述驱动电机之间。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的变体旋翼靶机，包括旋翼本体、驱动电机、机身组件和控制单元，旋翼本体包括桨毂、叶片和翼段，叶片的数量至少为两片，叶片绕桨毂的轴线周向均布，叶片的一端与桨毂相连，叶片的另一端与翼段可拆装连接，相邻的翼段可拆装连接；驱动电机的输出端与桨毂传动相连；机身组件包括机身底盘和挡板，挡板与驱动电机的外壳相连，挡板所在平面平行于桨毂的转动轴线，相邻两块挡板之间的夹角为90°，机身底盘和挡板均由金属材质制成，挡板远离桨毂的一端与机身底盘相连；机身底盘具有通风口，通风口能够与外部环境相连通，通风口内设置风扇，风扇与通风口的数量相一致且一一对应，通风口作用于机身底盘的扭矩方向与旋翼本体作用于机身底盘的扭矩方向相反。
本发明的变体旋翼靶机，机身组件的风扇，能够平衡旋翼本体作用于机身底盘的扭矩，机身组件设置挡板，两块挡板之间的夹角呈90°，形成角反射器构型，通过改变开口方向，使雷达波照射靶机的入射方向发生改变，进而改变靶机的整体RCS；旋翼本体包括叶片和翼段，叶片和翼段可拆装连接，利用翼段能够改变叶片的长度，从而改变旋翼本体的直径，结合旋翼本体转速的改变，使靶机的微多普勒特征(最大微多普勒频移)与目标旋翼类飞行器一致。本发明的变体旋翼靶机，在已知待模拟的目标旋翼类飞行器的雷达散射特征(包括RCS和微多普勒特征)的前提下，通过对两块挡板的开口方向、旋翼本体转速以及直径进行调整，使本发明的变体旋翼靶机的雷达散射特征可变，以匹配多种不同旋翼类飞行器目标的雷达散射特征，降低工艺和经济难度，并进一步提高评估武器系统性能的效率和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的变体旋翼靶机的结构示意图；
图2为本发明的变体旋翼靶机的部分结构的放大示意图；
图3为本发明的变体旋翼靶机的旋翼本体的结构示意图；
图4为本发明的变体旋翼靶机的翼段的结构示意图；
图5为本发明的实施例中旋翼本体不同直径的微多普勒对比图；
图6为本发明的实施例中旋翼本体不同转速的微多普勒对比图；
图7为本发明的实施例中靶机不同方位角的RCS分布图；
其中，1为旋翼本体，101为桨毂，102为叶片，103为翼段，2为驱动电机，3为机身组件，301为机身底盘，302为挡板，303为通风口，304为风扇，305为通风管，4为控制单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种变体旋翼靶机，以解决上述现有技术存在的问题，使靶机能够模拟多种旋翼类飞行器的雷达散射特征，为后续研究工作提供便利。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-7，其中，图1为本发明的变体旋翼靶机的结构示意图，图2为本发明的变体旋翼靶机的部分结构的放大示意图，图3为本发明的变体旋翼靶机的旋翼本体的结构示意图，图4为本发明的变体旋翼靶机的翼段的结构示意图，图5为本发明的实施例中旋翼本体不同直径的微多普勒对比图，图6为本发明的实施例中旋翼本体不同转速的微多普勒对比图，图7为本发明的实施例中靶机不同方位角的RCS分布图。
本发明提供一种变体旋翼靶机，包括：
旋翼本体1，旋翼本体1包括桨毂101、叶片102和翼段103，叶片102的数量至少为两片，叶片102绕桨毂101的轴线周向均布，叶片102的一端与桨毂101相连，叶片102的另一端与翼段103可拆装连接，相邻的翼段103可拆装连接；
驱动电机2，驱动电机2的输出端与桨毂101传动相连；
机身组件3，机身组件3包括机身底盘301和挡板302，挡板302与驱动电机2的外壳相连，挡板302所在平面平行于桨毂101的转动轴线，相邻两块挡板302之间的夹角为90°，机身底盘301和挡板302均由金属材质制成，挡板302远离桨毂101的一端与机身底盘301相连；机身底盘301具有通风口303，通风口303能够与外部环境相连通，通风口303内设置风扇304，风扇304与通风口303的数量相一致且一一对应，通风口303作用于机身底盘301的扭矩方向与旋翼本体1作用于机身底盘301的扭矩方向相反；
控制单元4，驱动电机2、风扇304均与控制单元4相连，控制单元4能够控制驱动电机2和风扇304的转速。
本发明的变体旋翼靶机，机身组件3的风扇304，能够平衡旋翼本体1作用于机身底盘301的扭矩，机身组件3设置挡板302，两块挡板302之间的夹角呈90°，形成角反射器构型，通过改变开口方向，使雷达波照射靶机的入射方向发生改变，进而改变靶机的整体RCS；旋翼本体1包括叶片102和翼段103，叶片102和翼段103可拆装连接，利用翼段103能够改变叶片102的长度，从而改变旋翼本体1的直径，结合旋翼本体1转速的改变，使靶机的微多普勒特征(最大微多普勒频移)与目标旋翼类飞行器一致。本发明的变体旋翼靶机，在已知待模拟的目标旋翼类飞行器的雷达散射特征(包括RCS和微多普勒特征)的前提下，通过对两块挡板302的开口方向、旋翼本体1转速以及直径进行调整，使本发明的变体旋翼靶机的雷达散射特征可变，以匹配多种不同旋翼类飞行器目标的雷达散射特征，降低工艺和经济难度，并进一步提高评估武器系统性能的效率和准确性。
其中，翼段103能够利用卡扣与叶片102相连，当叶片102连接多段翼段103时，相邻的翼段103利用卡扣相连，当需要改变旋翼本体1的直径时，选择合适数量的翼段103与叶片102相连，从而改变叶片102长度，进而达到改变旋翼本体1直径的目的，叶片102与翼段103以及相邻翼段103之间均采用卡扣相连，连接紧固，拆装方便。
具体地，挡板302的数量为四块，四块挡板302绕桨毂101的轴线周向均布，机身底盘301同样由金属材质制成，四块挡板302与机身底盘301组成四个三面板角反射器，除此之外，设置四块挡板302还能够提高机身组件3的整体结构对称性，进而提高机构整体的受力均匀性。
在本具体实施方式中，挡板302为三角形板状结构，挡板302的长直角边一侧与驱动电机2的外壳相连，挡板302的短直角边一侧与机身底盘301相连。
另外，机身底盘301为圆柱状结构，机身底盘301与桨毂101同轴设置，进一步提高机身组件3的结构稳定性。
更具体地，机身底盘301连接有通风管305，通风管305远离机身底盘301的一端与通风口303相连通，通风管305的数量与通风口303的数量相一致且一一对应，风扇304设置于通风管305内。风扇304转动带动通风管305内的空气流动，造成通风管305内外的气压差，在空气的反作用力作用于机身底盘301上，由于风扇304作用于机身底盘301的扭矩方向与叶片102作用于机身底盘301的扭矩方向相反，从而能够平衡旋翼本体1作用于机身组件3的扭矩，因此，本发明的变体旋翼靶机无需尾桨。
在本具体实施方式中，通风管305沿机身底盘301的切线方向设置，此时风扇304作用于机身底盘301的扭矩最大，通风管305的数量为两个，两个通风口303的开口方向相反。
在本发明的其他具体实施方式中，通风管305为方管，在实际应用中，还可以根据具体需求设置通风管305的截面形状。
同样地，为了增大风扇304作用于机身底盘301的扭矩，通风口303的开口方向垂直于桨毂101的轴线，提高风扇304工作效率。
进一步地，控制单元4位于桨毂101与驱动电机2之间，提高机构整体结构对称性，避免控制单元4影响其他部件正常工作，驱动电机2、风扇304均与控制单元4相连，利用控制单元4能够控制旋翼本体1的转速以及风扇304的转速，从而使本发明的变体旋翼靶机，能够实现基于一款靶机平台，对多种旋翼类飞行器的雷达散射特征进行模拟的目标。
下面通过具体的实施例对本发明的旋翼构件进行进一步地解释说明：
在10GHz、垂直极化雷达波照射下，保持旋翼本体1转速Ω＝300r/min，当旋翼本体1直径D＝10m时，最大微多普勒频移Fmax＝10471.98Hz；当旋翼本体1直径D＝11m时，Fmax＝11519.17Hz；当旋翼本体1直径D＝12m时，Fmax＝12566.37Hz。有益效果见图5。
在10GHz、垂直极化雷达波照射下，保持旋翼本体1直径D＝10m，当旋翼本体1转速Ω＝250r/min，最大微多普勒频移Fmax＝8726.65Hz；当旋翼本体1转速Ω＝300r/min，Fmax＝10471.98Hz；当旋翼本体1转速Ω＝350r/min，Fmax＝12217.30Hz。有益效果见图6。通过改变旋翼本体1的直径或转速，能够使旋转的旋翼本体1表征出特征不同的雷达微多普勒效应，匹配不同目标旋翼类飞行器的微多普勒特征。
在10GHz、垂直极化雷达波照射下，计算得到靶机水平360°方位内(对应于角反射器开口朝向角度)的RCS分布，如图7。可以看出，RCS的变化范围从-8.27dBsm至63.67dBsm，并且因为机身外形较为简单，所以RCS曲线较为光滑，在大部分区间内能够连续变化。因此，通过控制单元4调整角反射器构型的机身组件3相对于雷达的开口朝向，能够模拟出一个较大区间内的不同的RCS，以匹配不同目标旋翼类飞行器的RCS量级大小。
本发明的变体旋翼靶机，能够实现基于一款靶机平台，对多种旋翼类飞行器的雷达散射特征进行模拟的目标。机身组件3采用三面板角反射器构型，共有四个开口，通过改变开口方向，使雷达波照射靶机的入射方向发生改变，进而改变靶机的整体RCS；旋翼本体1包括叶片102和翼段103，叶片102和翼段103可拆装连接，利用翼段103能够改变叶片102的长度，从而改变旋翼本体1的直径，结合旋翼本体1转速的改变，使靶机的微多普勒特征(最大微多普勒频移)与目标旋翼类飞行器一致，机身底盘301能够固定于靶机平台上，降低工艺和经济难度。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种变体旋翼靶机，其特征在于，包括：
旋翼本体，所述旋翼本体包括桨毂、叶片和翼段，所述叶片的数量至少为两片，所述叶片绕所述桨毂的轴线周向均布，所述叶片的一端与所述桨毂相连，所述叶片的另一端与所述翼段可拆装连接，相邻的所述翼段可拆装连接；
驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述桨毂传动相连；
机身组件，所述机身组件包括机身底盘和挡板，所述挡板与所述驱动电机的外壳相连，所述挡板所在平面平行于所述桨毂的转动轴线，相邻两块所述挡板之间的夹角为90°，所述机身底盘和所述挡板均由金属材质制成，所述挡板远离所述桨毂的一端与所述机身底盘相连；所述机身底盘具有通风口，所述通风口能够与外部环境相连通，所述通风口内设置风扇，所述风扇与所述通风口的数量相一致且一一对应，所述通风口作用于所述机身底盘的扭矩方向与所述旋翼本体作用于所述机身底盘的扭矩方向相反；
控制单元，所述驱动电机、所述风扇均与所述控制单元相连。
2.根据权利要求1所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述翼段能够利用卡扣与所述叶片相连，当所述叶片连接多段所述翼段时，相邻的所述翼段利用卡扣相连。
3.根据权利要求1所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述挡板的数量为四块，四块所述挡板绕所述桨毂的轴线周向均布。
4.根据权利要求3所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述挡板为三角形板状结构。
5.根据权利要求1所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述机身底盘为圆柱状结构，所述机身底盘与所述桨毂同轴设置。
6.根据权利要求5所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述机身底盘连接有通风管，所述通风管远离所述机身底盘的一端与所述通风口相连通，所述通风管的数量与所述通风口的数量相一致且一一对应，所述风扇设置于所述通风管内。
7.根据权利要求6所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述通风管沿所述机身底盘的切线方向设置，所述通风管的数量为两个，两个所述通风口的开口方向相反。
8.根据权利要求6所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述通风管为方管。
9.根据权利要求1所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述通风口的开口方向垂直于所述桨毂的轴线。
10.根据权利要求1-9任一项所述的变体旋翼靶机，其特征在于：所述控制单元位于所述桨毂与所述驱动电机之间。
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