基于計算電磁學(xué)方法的直升機(jī)雷達(dá)散射特性分析.pdf

1、武裝直升機(jī)隱身性能是其戰(zhàn)場生存能力的重要保障，隱身設(shè)計在繼氣動布局設(shè)計之后越來越被重視，正逐漸成為當(dāng)前直升機(jī)設(shè)計領(lǐng)域的研究熱點。精確、高效的雷達(dá)散射截面（RCS）預(yù)估方法是隱身設(shè)計的關(guān)鍵，本文建立了基于計算電磁學(xué)時域有限體積法（FVTD）的直升機(jī)電磁散射特性求解方法和程序，數(shù)值模擬了電磁波在自由空間及多層介質(zhì)中傳播問題，在此基礎(chǔ)上，分析了不同直升機(jī)旋翼翼型的雷達(dá)散射特性及直升機(jī)雷達(dá)散射截面。主要研究內(nèi)容如下：
　　作為背景和前提，

2、第一章簡要概括了國內(nèi)外雷達(dá)隱身技術(shù)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了現(xiàn)有研究方法的優(yōu)缺點，指出采用時域有限體積法進(jìn)行直升機(jī)雷達(dá)隱身特性研究的必要性和重要意義，并介紹了本文的主要工作。
　　論文的第二章，介紹了時域有限體積法的基本原理，簡要推導(dǎo)了適合求解守恒形式麥克斯韋方程組的Steger-Warming矢通量分裂方法和MUSCL插值方法，并給出了基于顯式Runge-Kutta法的時間離散方法。此外還給出了良導(dǎo)體邊界條件和遠(yuǎn)場邊界條件處理方法、時-

3、頻域變換技術(shù)、近-遠(yuǎn)場變換技術(shù)以及雷達(dá)散射截面的計算公式。
　　基于第二章的內(nèi)容，在本文的第三章中，建立了一維時域有限體積法和程序，數(shù)值模擬了電磁波在自由空間和多層介質(zhì)中的傳播特性，并與解析解進(jìn)行了對比，驗證了本文方法的可行性。此外，還計算分析了網(wǎng)格密度、插值的差分格式和CFL數(shù)對計算結(jié)果精度的影響，獲得了一些有意義的結(jié)果。
　　第四章，在上一章建立一維FVTD方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合CFD中的代數(shù)網(wǎng)格生成方法，建立了二維時域有限

4、體積法和程序。在通過數(shù)值模擬無限長導(dǎo)體圓柱電磁散射問題驗證該方法有效性的基礎(chǔ)上，著重對多種直升機(jī)旋翼專用翼型的電磁場分布和雙站雷達(dá)散射截面開展了數(shù)值分析，并得出了一些關(guān)于旋翼翼型外形設(shè)計參數(shù)對其雷達(dá)散射特性影響的結(jié)論。
　　第五章，在上述研究方法基礎(chǔ)上，結(jié)合代數(shù)網(wǎng)格生成方法繼續(xù)發(fā)展三維FVTD算法并完成程序編制。首先對自由空間導(dǎo)體球的電磁散射特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，在此基礎(chǔ)上，嘗試對直升機(jī)旋翼槳葉和機(jī)身的雷達(dá)散射特性進(jìn)行初步數(shù)值分析，