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Influence of aircraft surface distribution on electromagnetic scattering characteristics

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Chinese Journal of Aeronautics 2017年第2期30卷 759-765页

作者： Liu Dawei Huang Jun Song Lei ji jinzu School of Aeronautic Science and Engineering Beihang University Beijing 100083 China

In this paper,two typical stealth aircraft concepts（wing fuselage blended and flyingwing） were *** three gradually changed surface distribution models with the same planform for each concept were *** on the multilevel fast multipole algorithm（MLFMA）,the vertical polarization transmitting/vertical polarization receiving（VV） and horizontal polarization transmitting/horizontal polarization receiving（HH） radar cross section（RCS） characteristics were simulated with five frequencies between 0.1 and 1.0 *** influences and mechanisms of aircraft surface distribution on electromagnetic scattering characteristics were *** results show that for the wing fuselage blended concept,the W RCS of this frequency range is higher than the HH RCS in most cases,while it is just the opposite for the flying-wing *** for the two aircraft concepts,the RCS levels of HH and W both decrease with the frequency increasing,but the HH RCS has a faster downward *** surface distribution has little influence on HH RCS *** the contrary,it has a significant impact on W RCS characteristics,and the amplitude of the VV RCS increases with the surface thickness.

关键词： Aircraft concept Electromagnetic scattering characteristic Horizontal polarization MLFMA Stealth Surface distribution Vertical polarization

Numerical simulation of RCS for carrier electronic warfare airplanes

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Chinese Journal of Aeronautics 2015年第2期28卷 545-555页

作者： Yue Kuizhi Liu Wenlin Li Guanxiong ji jinzu Yu Dazhao Department of Airborne Vehicle Engineering Naval Aeronautical and Astronautical University School of Aeronautic Science and Engineering Beihang University

This paper studies the radar cross section （RCS） of carrier electronic warfare airplanes. Under the typical naval operations section, the mathematical model of the radar wave＇s pitch angle incidence range analysis is established. Based on the CATIA software, considering dynamic deflec- tions of duck wing leading edge flaps, flaperons, horizontal tail, and rudder, as well as aircraft with air-to-air missile, anti-radiation missile, electronic jamming pod, and other weapons, the 3D models of carrier electronic warfare airplanes Model A and Model B with weapons were established. Based on the physical optics method and the equivalent electromagnetic flow method, by the use of the RCSAnsys software, the characteristics of carrier electronic warfare airplanes＇ RCS under steady and dynamic flights were simulated under the UHF, X, and S radar bands. This paper researches the detection probability of aircraft by radars under the condition of electronic warfare, and com- pletes the mathematical statistical analysis of the simulation results. The results show that： The Model A of carrier electronic warfare airplane is better than Model B on stealth performance and on discover probability by radar detection effectively.

关键词： Carrier aircraft Configuration design Electronic warfare Physical optics method Stealth

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基于面元分组的电磁遮挡算法及其优化

北京航空航天大学学报 2009年第4期35卷 453-456页

作者：姬金祖刘战合北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

用物理光学法计算复杂目标的雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)时,通过面元沿电磁波入射方向的重叠关系和景深来判断面元之间的遮挡.将面元投影在与电磁波入射方向垂直的平面上进行分组,使同组的面元距离相近.在计算中只需对同组... 详细信息

用物理光学法计算复杂目标的雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)时,通过面元沿电磁波入射方向的重叠关系和景深来判断面元之间的遮挡.将面元投影在与电磁波入射方向垂直的平面上进行分组,使同组的面元距离相近.在计算中只需对同组的面元判断遮挡关系,避免了所有面元的两两遮挡判断,从而节省计算时间,并对分组进行了优化,使计算时间最少.算例表明,基于面元分组的遮挡判断方法可行,能够大大提高计算效率.

关键词：物理光学法遮挡面元分组雷达散射截面

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多台阶板电磁耦合散射试验测量与RCS估算

航空学报 2010年第1期31卷 172-177页

作者：姬金祖李莹何政道北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

台阶板在斜入射时的散射主要来自平板后向散射和台阶绕射回波的贡献,在一定条件下还有表面波的贡献。试验表明入射角大于5°时台阶的绕射回波是散射回波的主要组成部分。对于3台阶板,当台阶沿入射方向的距离为半波长的整数倍时,其散射... 详细信息

台阶板在斜入射时的散射主要来自平板后向散射和台阶绕射回波的贡献,在一定条件下还有表面波的贡献。试验表明入射角大于5°时台阶的绕射回波是散射回波的主要组成部分。对于3台阶板,当台阶沿入射方向的距离为半波长的整数倍时,其散射回波相位相同,产生相干叠加使雷达散射截面(RCS)较大,在RCS曲线上反映为波峰。这些波峰的特点是台阶间距越大,波峰越多,且较高波峰与较低波峰交替出现。一种根据台阶散射的叠加估算多台阶板RCS的方法是用单台阶板和平板散射的试验结果按相位相减得到纯台阶的散射,再将平板的散射与多条纯台阶的散射按相位叠加。对3台阶板的预估结果与测试结果符合较好,预估结果的平均误差在3dB以内。

关键词：雷达散射截面台阶电磁散射耦合

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从探测概率的角度评价飞机的隐身性能

航空学报 2015年第4期36卷 1150-1161页

作者：陈世春黄沛霖姬金祖北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

采用雷达散射截面(RCS)均值来衡量飞机的隐身性能并不能给出足够充分的信息,从信号检测概率的角度来衡量飞机的可探测性可以提供更完整的信息。本文从探测概率的角度详细分析了4种典型隐身飞机RCS起伏数据与虚警概率、探测概率、探测距... 详细信息

采用雷达散射截面(RCS)均值来衡量飞机的隐身性能并不能给出足够充分的信息,从信号检测概率的角度来衡量飞机的可探测性可以提供更完整的信息。本文从探测概率的角度详细分析了4种典型隐身飞机RCS起伏数据与虚警概率、探测概率、探测距离、信噪比(SNR)等参数间的关系,并给出了完整的推导过程,采用此方法可以对任意飞机目标在给定雷达参数下的可探测性进行准确计算。一般在雷达性能评估中需要用到RCS起伏模型,本文对飞机目标回波信号进行检测分析时采用数值计算方法,信号的概率密度函数(PDF)直接来源于原始回波起伏信号,避免了模型拟合带来的回波特性失真,且不会产生大的计算误差。通过对比分析计算结果发现:单脉冲检测下回波信号均值中值比越大,回波取值范围越小,则信号的检测概率越小,其中均值中值比一般相差3倍以上时可以得到明显不同的检测概率;在快起伏假设下,非相参积累检测的积累脉冲数Nin即便较小,也能得到较大的信噪比增益,此增益可能大于Nin。

关键词：探测概率单脉冲检测非相参积累 RCS 隐身性能积累增益

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双立尾对战斗机隐身特性的数值模拟

北京航空航天大学学报 2014年第2期40卷 160-165页

作者：岳奎志孙聪姬金祖北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

为了降低战斗机的雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)特性,研究了双立尾外倾对战斗机RCS特性的影响.对战斗机的三维数字样机进行网格划分,基于物理光学法数值模拟出双立尾向两侧对等偏转对三翼面战斗机的头向、侧向和尾向的RCS特性... 详细信息

为了降低战斗机的雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)特性,研究了双立尾外倾对战斗机RCS特性的影响.对战斗机的三维数字样机进行网格划分,基于物理光学法数值模拟出双立尾向两侧对等偏转对三翼面战斗机的头向、侧向和尾向的RCS特性的影响,并对战斗机的缩比实体样机进行电磁测试,证明了方法的可行性和数值模拟的准确性.数值模拟结果表明,当双立尾从0°向外偏转10°时,三翼面战斗机侧向RCS值缩减至原来的9.8%,而头向和尾向的RCS值变化幅度较小.

关键词：双立尾隐身飞机总体设计物理光学法

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线性调频波的转发干扰对消分析

北京航空航天大学学报 2014年第7期40卷 939-946页

作者：陈世春黄沛霖姬金祖北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

提出了一种线性调频波的转发干扰对消方法,该方法利用匹配滤波输出存在时延与频移上的强烈耦合,通过调整对消波的相位和频移,使其匹配滤波输出与原回波输出基本满足时间重合、幅值相近、相位相反的对消关系,减小回波总输出幅值,即可有... 详细信息

提出了一种线性调频波的转发干扰对消方法,该方法利用匹配滤波输出存在时延与频移上的强烈耦合,通过调整对消波的相位和频移,使其匹配滤波输出与原回波输出基本满足时间重合、幅值相近、相位相反的对消关系,减小回波总输出幅值,即可有效降低其被检测概率;推导了只进行调相转发的对消输出公式和同时进行调频调相转发的对消输出公式,分析了其理论输出特性,并分别对其进行了仿真验证.仿真结果表明,对消波若只进行相位调制,其对消效果与转发时延和信号带宽之积相关,此值越小则对消效果越好,但对相位调制和幅度控制的精度要求也越高;对消波若同时进行相位和频率调制,其对消效果由转发时延与信号脉宽之商直接决定,此值越小则对消效果越好,带宽不影响对消效果,但带宽越大则对消效果对频率调制精度要求越高.

关键词：线性调频有源对消转发干扰隐身技术匹配滤波

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基于线性调频波的有源对消隐身仿真及分析

北京航空航天大学学报 2016年第8期42卷 1769-1776页

作者：边晓臣黄沛霖姬金祖北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

有源对消隐身技术由于其适用性广、灵活主动及不破坏目标外形等特点而受到重视。针对其技术要求中的快速反应、延时较短的特点,提出了一种基于线性调频(LFM)波的对消系统方案。该方案对入射波采样后进行相位和频率的调制,然后直接转发,... 详细信息

有源对消隐身技术由于其适用性广、灵活主动及不破坏目标外形等特点而受到重视。针对其技术要求中的快速反应、延时较短的特点,提出了一种基于线性调频(LFM)波的对消系统方案。该方案对入射波采样后进行相位和频率的调制,然后直接转发,使其匹配滤波输出与原入射波的回波输出进行对消;探讨了有源对消技术的电磁学原理并以理想导电无限长圆柱为散射源,对平面波与柱面波的对消效果进行了仿真验证,得出不同视角、平面波与柱面波的夹角都会对对消效果产生影响的结论,且在两列波夹角为0°时达到最佳;推导了进行相位与频率调制的对消后信号输出公式,并利用MATLAB对其进行了仿真验证,结果表明,对消后输出信号峰值由时延脉宽之比决定,带宽对输出信号主峰的宽窄程度有直接影响。

关键词：有源对消隐身信号处理匹配滤波线性调频(LFM)波

改型对剑形深波谷交变波瓣喷管射流掺混的作用

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北京航空航天大学学报 2014年第10期40卷 1417-1423页

作者：盛志强黄沛霖姬金祖王英北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

结合现有交变波瓣喷管的特点对基准波瓣喷管进行处理,设计了一种新型交变波瓣喷管——剑形深波谷交变波瓣喷管.采用数值方法研究了扇形处理和斜切处理对剑形深波谷交变波瓣喷管射流掺混的作用.结果显示,随着扇形处理和斜切处理各自改型... 详细信息

结合现有交变波瓣喷管的特点对基准波瓣喷管进行处理,设计了一种新型交变波瓣喷管——剑形深波谷交变波瓣喷管.采用数值方法研究了扇形处理和斜切处理对剑形深波谷交变波瓣喷管射流掺混的作用.结果显示,随着扇形处理和斜切处理各自改型程度的增加,波峰尾流区掺混速度变快,而核心区主流完全掺混所需距离略有增加.斜切处理促进掺混能力优于扇形处理,扇形处理后引射能力和流动损失基本不变,斜切处理后引射能力和流动损失稍有减小.计算结果还表明流向涡的形态对掺混效率的影响大于流向涡的强弱.

关键词：射流掺混交变波瓣扇形处理斜切处理数值模拟