基于計算電磁學方法的直升機雷達散射特性分析.pdf

1、武裝直升機隱身性能是其戰(zhàn)場生存能力的重要保障，隱身設計在繼氣動布局設計之后越來越被重視，正逐漸成為當前直升機設計領域的研究熱點。精確、高效的雷達散射截面（RCS）預估方法是隱身設計的關鍵，本文建立了基于計算電磁學時域有限體積法（FVTD）的直升機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，在此基礎上，分析了不同直升機旋翼翼型的雷達散射特性及直升機雷達散射截面。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)外雷達隱身技術的研究現(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行直升機雷達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。此外還給出了良導體邊界條件和遠場邊界條件處理方法、時-

3、頻域變換技術、近-遠場變換技術以及雷達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)值模擬無限長導體圓柱電磁散射問題驗證該方法有效性的基礎上，著重對多種直升機旋翼專用翼型的電磁場分布和雙站雷達散射截面開展了數(shù)值分析，并得出了一些關于旋翼翼型外形設計參數(shù)對其雷達散射特性影響的結(jié)論。
　　第五章，在上述研究方法基礎上，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。首先對自由空間導體球的電磁散射特性進行了數(shù)值模擬，在此基礎上，嘗試對直升機旋翼槳葉和機身的雷達散射特性進行初步數(shù)值分析，