表面电磁缺陷散射建模及其RCS缩减研究

发布时间：2017-09-05 14:22

  本文关键词：表面电磁缺陷散射建模及其RCS缩减研究

  更多相关文章： 表面电磁缺陷 雷达散射截面积 快速多极子 广义最小余量法 双步预条件

【摘要】：未来军用飞行器不仅要求良好的飞行性能,更要求在战争环境中具有良好的生存能力。飞行器的隐身能力直接关乎其生存力,而飞行器雷达散射截面积分析作为隐身技术领域中的重要基础性研究,成为世界各国飞行器研究设计者们研究的重点课题。飞行器隐身技术的系统性研究已经进行了50多年,针对飞行器上强散射源的隐身设计已经比较成熟,而相对散射强度较低的一些表面不连续所产生的弱散射结构自然成为了隐身飞行器设计师关注的重点。数值建模方法相比于传统试验方法,不受场地、设备及预算等条件限制。随着电子计算机技术和电磁场快速数值方法的飞速发展,电磁建模方法因其高效,准确的特点而被广泛的采用。本文首先对用来计算电磁缺陷结构数值建模问题的数值方法进行介绍,重点研究了可加快积分方程方法离散出来的线性方程组求解速度的快速迭代器和高效预条件方法。针对常用的一种Krylov子空间方法——广义最小余量法每次重启后丢失大量阻抗矩阵信息的缺点,通过保留重启前Krylov子空间的特征向量信息并添加到下一次迭代循环过程中的方法加速了迭代过程。迭代计算过程中常采用预条件技术对阻抗矩阵进行处理从而改善矩阵性态,本文通过采用一种双步预条件技术,利用阻抗矩阵特征值信息,构造特征谱预条件算子,再对给定预条件算子进行优化,提升了预条件算子的效果从而加快了迭代求解速度。随后介绍了几类飞行器表面广泛分布的典型电磁缺陷结构的散射机理,并利用上述改进后的快速数值方法,对平板表面缝隙、台阶、孔洞结构以及低散射体NASA杏仁核表面的缝隙结构进行建模仿真计算,研究了不同极化方式及不同观察角度下,这些表面缺陷结构对载体RCS(雷达散射截面积)的影响,发现在垂直极化、掠入射角度照射情况下电磁缺陷结构明显提高了载体RCS。最后通过一些常用的外形改变方法及材料填充技术对这几类电磁缺陷结构进行处理从而缩减其重点观察角度内雷达散射截面积。结果可为飞行器隐身设计提供一些参考。
【关键词】：表面电磁缺陷 雷达散射截面积 快速多极子 广义最小余量法 双步预条件
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V271.4;V218
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究工作的背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势10-12
• 1.3 本文的研究内容和贡献12
• 1.4 本论文的结构安排12-14
• 第二章 电磁缺陷结构数值分析方法14-23
• 2.1 矩量法简介14-15
• 2.2 多层快速多极子方法（MLFMA）15-18
• 2.3 线性方程组求解18-22
• 2.3.1 直接法和迭代解法简介18-19
• 2.3.2 广义最小余量法简介19-21
• 2.3.3 预条件技术21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 对缺陷结构数值分析方法的改进23-38
• 3.1 分析缺陷结构数值方法改进思路23
• 3.2 紧缩重启的广义最小余量法GMRES-DR23-29
• 3.2.1 GMRES-DR基本思想23-25
• 3.2.2 GMRES-DR性能25-29
• 3.3 混合预条件技术29-36
• 3.3.1 稀疏近似逆预条件技术30-31
• 3.3.2 双步混合预条件技术基本思想31-33
• 3.3.3 双步混合预条件技术性能33-36
• 3.3.4 双步混合预条件技术性能的影响因数36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 几类典型表面电磁缺陷结构散射分析38-52
• 4.1 缺陷结构散射机理分析38
• 4.2 表面缝隙结构电磁散射特性研究38-45
• 4.2.1 平板表面缝隙电磁散射特性39-41
• 4.2.2 低散射体表面缝隙电磁散射特性41-43
• 4.2.3 平板表面多缝隙电磁散射特性43-45
• 4.3 台阶结构电磁散射特性研究45-48
• 4.3.1 平板表面单台阶电磁散射特性45-47
• 4.3.2 平板表面多台阶电磁散射特性47-48
• 4.4 表面孔洞结构电磁散射特性研究48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 几种典型表面电磁缺陷结构RCS减缩技术52-63
• 5.1 RCS减缩基本策略简介52
• 5.2 表面缝隙结构RCS减缩52-59
• 5.2.1 平板表面缝隙斜置52-54
• 5.2.2 表面缝隙锯齿化54-58
• 5.2.3 平板表面缝隙材料填充58-59
• 5.3 表面台阶结构RCS减缩59-60
• 5.4 表面孔洞结构RCS减缩60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结束语63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间取得的成果69-70

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