计算涂覆介质涂层飞机的雷达散射截面

发布时间：2020-02-20 18:29

【摘要】：在金属飞机表面涂覆吸波材料可以有效地减小雷达散射截面(RCS),增强飞机的隐身性能。因此,精确的计算覆有介质涂层飞机的雷达散射截面非常重要。本文采用一种基于物理光学法来计算涂覆介质材料飞机的RCS。首先以涂覆两层介质的金属立方体为例将FEKO软件计算结果作为参照验证该算法的精度,然后以飞机模型为例,计算飞机的RCS和涂覆两层介质后的RCS,研究涂层对于飞机雷达散射截面的影响。
【图文】：

对比图,立方体表面,介质材料,涂覆

抵械谋砻娴缌鳌?PO散射积分可以表示为：0(r,,)E(r'')4sjkRjkgsAEEjkZeJedSR(9)其中，r"=g。散射可以表示为：(gh)0(r)('''')4jkRjkspAjkZeExyedSR''''xyJJ(10)使用Ludwig积分方程对上述方程进行求解，可以得到局部坐标的散射场结果，再把局部坐标散射场转换成全局坐标下的散射场，最后在计算出相应的RCS。2计算结果2.1实例1为了验证算法的正确性，通过立方体模型来验证本文采用算法的精度。立方体模型为一个1m×1m×1m的金属立方体(图1)，立方体的中心在坐标原点，在频率为3GHz情况下，计算P立方体表面涂覆两层涂层后的XOY平面的单站RCS，入射波是垂直极化的平面波，分别使用PO方法和使用商业软件FEKO，并且对比结果。图1立方体模型在金属立方体表面所涂覆的介质材料有两层，最外层为交联聚苯乙烯材料，εr=2.5，tanδ=0.00045，，μ'r=1，μ"r=0，厚度为5mm。第二层为一种测试材料，εr=16，tanδ=0.275，μ'r=1，μ"r=0，厚度为6.25mm。-40-30-20-10010200306090120150180210240270300330-40-30-20-1001020FEKO结果PO结果3GXOY面RCS对比图2涂覆涂层的立方体RCS计算结果对比图2中红色虚线为物理光学法计算结果，黑色实线为FEKO仿真结果。可以看出本文所用方法与FEKO计算结果很好的吻合，从而说明了这个方法是可行的。证明了算法的精度。2.2实例2计算某型号飞机的RCS（图3）,该模型放置在XOY平面上，频率为3GHz，分别计算在飞机表面涂覆两层介质涂层和没有涂覆涂层两种情况下该飞机在XOY平面的单站RCS，入射波是垂直极化的平面波。在飞机表面所

对比图,飞机模型,飞机,涂层

图3某型号飞机模型μ'r=1，μ"r=0，厚度为5mm。第二层为一种测试材料，εr=16，tanδ=0.275，μ'r=1，μ"r=0，厚度为6.25mm。图4显示了在飞机表面涂覆两层介质涂层和没有介质涂层两种情况下分别计算出的XOY平面的单站RCS结果。图中红色虚线为飞机没有涂层XOY平面的单站RCS结果，黑色实线为飞机在涂覆涂层后XOY平面的单站RCS结果。经过对比后，显然在飞机表面涂覆的两层介质材料会使飞机的RCS明显减小，在XOY平面φ=322°，323°处，RCS甚至减小了22dB，在XOY平面采样的361个点，RCS平均减小了11dB，也就是说飞机涂覆介质涂层后在很大程度上减小了飞机的雷达散射截面，对于飞机的隐身效果有大幅的提升。-50-40-30-20-100102030400306090120150180210240270300330-40-30-20-10010203040加涂层飞机无涂层飞机3GXOY面RCS对比图4飞机模型加涂层前后RCS对比3结论本文采用一种基于物理光学的方法计算表面涂覆介质材料的飞机目标的RCS，同时这种方法也可以很好的运用在研究不同的涂层种类，厚度在不同频率下对飞机隐身效果的影响。实验结果表明，使用该方法对涂覆介质材料目标进行RCS的计算结果精度高，可以很好地应用在研究飞机隐身性能，以及目标散射性能研究等领域。参考文献[1]阮颖铮.雷达截面与隐身技术[M].国防工业出版社,1998.[2]张玉.电磁场并行计算[M].西安电子科技大学出版社,2006.[3]方全杰.物理光学法在导体与涂层目标电磁散射中的应用[D].西安电子科技大学,2011.[4]彭兰,晏璎,赵勋旺,等.涂敷介质目标的雷达散射截面[C]//全国军事微波会议、2012年全国电磁兼容学术会议、2012年电磁技术学术年会.2012.[5]FreyjaH,C

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