北京航空航天大学：飞机总体设计-雷达散射截面控制

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飞机雷达散射截面(rcs)公式

飞机雷达散射截面(rcs)公式
飞机雷达散射截面（Radar Cross Section，RCS）是描述目标对雷达波的散射能力的重要参数。

在雷达系统中，RCS公式是用来计算目标散射的电磁波能量的数学表达式。

RCS公式通常是基于目标的几何形状、材料特性和入射波的频率等因素进行建模的。

RCS公式可以用来预测目标在雷达系统中的探测性能，以及设计隐身技术和电磁干扰技术。

它对于军事和民用航空领域都具有重要意义。

RCS公式的一般形式如下：
RCS = σ A.
其中，σ表示目标的散射截面，A表示目标的有效面积。

散射截面σ是描述目标对入射电磁波的反射能力的参数，通常是一个与频率有关的函数。

目标的有效面积A则是描述目标在雷达波束中所占的实际面积。

RCS公式的具体形式会根据目标的几何形状和材料特性而有所
不同。

对于复杂的目标，RCS公式可能需要进行数值模拟或实验测
量来获得准确的数值。

在现代雷达技术中，研究人员不断努力寻求降低目标的RCS，
以实现隐身和减少雷达探测距离。

因此，RCS公式的研究和应用对
于提高雷达系统的性能具有重要意义。

总之，飞机雷达散射截面（RCS）公式是描述目标对雷达波的散
射能力的重要数学表达式，对于雷达技术和隐身技术具有重要意义。

飞机激光雷达散射截面测量技术研究

飞机激光雷达散射截面测量技术研究作者：辛欣张晓娜周娜来源：《数字技术与应用》2013年第04期摘要：激光雷达散射截面（LRCS）对目标探测、识别和伪装等具有重要的意义。

本文依据激光雷达散射截面（LRCS）测量原理，结合飞机外形特征和测试需求，设计了一套新的测试系统，提出了一种新的测量方法及数据处理方法。

通过对某型飞机的实际测量，结果表明本文提出的新的测量方法和数据补偿方法对飞机的激光雷达散射界面具有很好的测量效果，为后续的外场目标LRCS测量提供了新的方法和思路。

关键词：激光雷达散射界面伪装测量精度补偿中图分类号：TN953 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0102-02激光雷达散射截面（LRCS）是目标激光散射特性的一个重要参数，它能够全面反映激光波长、目标材料及粗糙度、目标几何结构形状等各种因素对目标激光散射特性的影响。

研究LRCS测量对目标特征提取、目标识别、激光雷达作用距离估算，以及建立目标激光雷达散射特性数据库等具有重要意义[1]。

对外场目标的LRCS测量通常采用比对测量法，而目前还较难客观准确的检测这种方法的LRCS测量精度。

本文在LRCS测量原理及方法、影响LRCS测量精度的主要因素、后续数据处理分析的基础上，针对飞机的外形特征，提出了一种对发射激光束整形的方法，并提出对不规则目标的LRCS参数测量数据进行补偿。

1 LRCS测量原理与方法2 测试系统及测试流程2.1 测试系统激光测量系统一般由激光发射系统、散射光探测系统以及测量控制与信息采集处理系统组成。

通过探测来自目标散射的激光功率，获得目标的有关特征信息。

测试系统的结构框图如图1所示。

本实验采用比对法测试飞机的LRCS，首先在目标位置处放置一块标准板，标准板的中心高度与飞机机头的高度一致，测量“标准板”的回波光功率，接着再测量目标的回波光功率，然后计算出目标的实际LRCS。

使用的“标准板”是一块2.4m×1.8m的漫反射屏，没有标定它的LRCS值，因此测量所得结果是相对于这块“标准板”的相对LRCS。

FEKO在雷达散射截面计算中的应用

数字时代■贾云峰现代战争首先是电子高科技的对抗，而雷达探测与隐身技术又是其主要的对抗领域之一。

目标的雷达散射截面（ＲＣＳ）是评判目标电磁隐身特性的一个重要指标，快速精确的目标ＲＣＳ分析对于隐身设计人员具有重要的指导意义，尤其是飞机、导弹、舰船等的雷达目标特性分析引起了世界各国的高度重视。

根据问题的类型，ＲＣＳ有以下不同工况：１、单站　ＶＳ　双站：ＲＣＳ分为单站和双站两种类型，所谓单站ＲＣＳ即为发射机与接收机为同一部雷达，双站ＲＣＳ则为一发一收，分别用不同的雷达。

２、极化：其含义为入射电磁波的电场方向与扫描面的夹角。

根据扫描面的不同，通常分为水平极化和垂直极化，此处垂直和水平的含义都是相对于扫描面而言。

３、电小和电大：以入射电磁波波长计算的模型尺度称为电尺寸。

当模型的电尺寸较小时，通常属于电小问题，反之属于电大问题。

飞机、导弹、舰船等军用目标，它们的电尺寸往往非常巨大，因此分析其电磁散射特性对一般软件是一个巨大的挑战。

为了计算ＲＣＳ，发展了一系列的计算方法，通常可分为：解析方法：典型的如ＭＩＥ级数方法；积分方程方法：矩量法（ＭｏＭ）及其快速算法（ＦＭＭ，ＭＬＦＭＭ等）；微分方程方法：有限元（ＦＥＭ）、时域有限差分（ＦＤＴＤ）；高频方法：物理光学（ＰＯ）、几何光学（ＧＯ）、几何绕射理论（ＵＴＤ）等。

解析方法只能处理极少数规则问题；传统的积分方程方法和微分方程方法可处理电小和中等电尺寸的问题，其中对于ＲＣＳ问题，ＭＯＭ及其快速算法精度高、未知量少，成为这一类方法的首选；高频方法适用于电尺寸巨大的问题，以有限的计算资源换取对工程设计有指导意义的结果。

各类方法各有利弊，适用对象不同，需要加以灵活运用、组合运用。

ＦＥＫＯ简介ＦＥＫＯ是针对天线与布局、ＲＣＳ分析而开发的专业电磁场分析软件，从严格的电磁场积分方程出发，以经典的矩量法（ＭＯＭ：Ｍｅｔｈｏｄ　Ｏｆ　Ｍｏｍｅｎｔ）为基础，采用了多层快速多级子（ＭＬＦＭＭ：Ｍｕｌｔｉ－Ｌｅｖｅｌ　Ｆａｓｔ　Ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ　Ｍｅｔｈｏｄ）算法在保持精度的前提下大大提高了计算效率，并将矩量法与经典的高频分析方法（物理光学ＰＯ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｏｐｔｉｃｓ，一致性绕射理论ＵＴＤ：Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）完美结合，从而非常适合于分析开域辐射、雷达散射截面（ＲＣＳ）领域的各类电磁场问题。

北航飞行器设计与工程培养计划

北航飞行器设计与工程培养计划
一、课程简介
北京航空航天大学飞行器设计与工程专业培养的是以实际运用工程技
术为依据，采用理论加实践的方法，从事研发建设、管理和运行飞行器机
动性、结构和系统的高级人才，学生毕业后可从事飞行器设计、制造、性
能及军用、民用飞行器服务保障等工作。

二、专业方向
1.飞行器设计：研究、分析和解决飞行器机动性、结构和系统的设计
问题，包括飞行器总体设计及详细设计，飞行控制系统设计，飞行器系统
分析，飞行器材料及结构分析等。

2.飞行器制造：研究和实验飞行器加工、装配、检验、调试和运行等
技术，确保飞行器制造质量。

3.飞行器性能研究：研究飞行器的气动、动力和结构性能，优化飞行
器设计，并运用新技术和设备改善性能。

4.飞行器服务保障：研究飞行器的技术管理和维护，保证飞行器能够
安全可靠的使用，提高安全操作率。

三、课程设置
北京航空航天大学设计与工程专业培养计划的课程主要有：复变函数
与积分变换，动力学与控制，飞行力学，测控原理，结构工程，动力原理，自动控制，液压系统。

SBR雷达散射截面快速算法在雷达隐身设计中的应用

李伟
（中国船舶重工集团公司第７２３研究所，扬州２２５００１）
摘要：目前ＲＣＳ预估方法大致可以分为两大类：精确方法和近似方法。而近似方法运算速度快，适合在工程实际中
应用，但准确度相对较低。选取了弹跳射线（ＳＢＲ）法，既具有运算速度快的特点，又具有较高的准确度。简要论述了其原理以及应用情况，通过典型算例验证了其方法仿真的准确度，并介绍了某型雷达外形隐身设计案例。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｓｅｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｈｏｏｔｉｎｇａｎｄｂｏｕｎｅｉｎｇｒａｙ（ＳＢＲ）ｔｈａｔｈａｓｎｏｔｏｎｌｙｆａｓｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｂｕｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｅ — ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｒａｄａｒｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ（ＲＣＳ）ｃａｎｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｔｏｔｗｏｋｉｎｄｓ：ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｈｉｇｈｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｉｓａｄａｐｔｅｄｔｏｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ，ｂｕｔｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｌｏｗ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒＵ —

雷达散射截面对飞机生存力的影响

北京航空航天大学学报科技期刊JOURNAL　OF　BEIJING　UNIVERSITYOF　AERONAUTICS　AND　ASTRONAUTICS1998年5期雷达散射截面对飞机生存力的影响马东立张　考（北京航空航天大学　飞行器设计与应用力学系）摘　要　飞机的雷达散射截面（RCS）是影响飞机生存力的重要因素之一.建立了飞机对由预警雷达、截击机和地空导弹组成的现代化空防系统的生存概率的计算方法.其中包括发现概率、击中概率和击毁概率的计算.在计算发现概率时，考虑了天线方向图传播因子和大气损耗的影响；在计算击中概率时，考虑了信噪比对脱靶距离的影响.通过计算，分析飞机的RCS对生存力的影响.研究结果表明，减缩飞机的RCS不仅可以显著降低飞机被探测的概率，而且还可以缩短截击机和地空导弹对飞机的最远拦截距离.为提高飞机的生存力必须降低飞机的RCS.关键词　飞机；预警雷达；地空导弹；生存力；雷达散射截面分类号　V 271.41Effect of Radar Cross Section on Aircraft SurvivabilityMa Dongli Zhang Kao（Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Dept. of Flight Vehicle Design and AppliedMechanics) Abstract Radar cross section (RCS) of an aircraft is one of the important influences on aircraft survivability. A computational method for the probability that an aircraft survives hostile air-defensesystem consisting of early warning radar, interceptor and surface-to-air missile has been developed inthis paper. The method includes calculation of the probability of detection, the probability of hit and the probability of kill. The influence of the pattern propagation factor and atmospheric loss and theinfluence of signal-to-noise radio on miss distance are considered in calculating the probability ofdetection and the probability of hit, respectively. The effect of RCS on aircraft's survivability isanalyzed by the calculation. The results show that reduction of aircraft's RCS can remarkably reduce the probability of detection, and decrease the maximum intercept distance when interceptor and surface-to-air missile intercept penetrating aircraft. In order to enhance the aircraft survivability, its RCS must be reduced．Key　words　airplanes; early warning radar; surface-to-air missile; survivability; radar cross section 现代战争中军用飞机将面临着由预警雷达、截击机、地空导弹和防空火炮组成的现代化空防系统.一架军用飞机能否在这样的现代化空防系统中生存，是决定战争胜负的重要方面.特别是，随着遥感和探测技术的飞速发展，空防系统的探测距离、射击精度和抗干扰能力等迅速提高，作战飞机的生存力受到越来越严重的威胁.因此，提高军用飞机的生存力愈来愈受到重视.目前，生存力已成为军用飞机最优先考虑的技术指标之一，并已成为一种设计准则. 飞机生存力是指飞机躲避和(或)经受住人为敌对环境的能力［1］，可以用生存概率P S度量.影响飞机生存力的因素有很多.其中，最重要的因素之一是飞机自身的特征信号.飞机的特征信号包括声学、光学、红外以及雷达特征信号.特别是因为雷达探测距离远并且很多空防武器是雷达制导，所以飞机的雷达特征信号减缩对提高飞机的生存力尤为重要. RCS是反映飞机雷达特征信号的重要指标.本文就RCS对飞机生存力的影响展开深入的讨论. 1　飞机生存概率计算方法1.1　雷达探测飞机的发现概率由雷达作用距离方程出发，引入一特征常数C s，可以得到［2］S/N=(F/R)4(Csσ/Lα)(S/N)min(d)（1）式中　S/N是雷达天线输入端的信噪比；σ是飞机的RCS；(S/N)min(d)是发现概率为d时雷达系统的最低可检测信噪比；Lα是大气损耗因子；F是天线方向图传播因子；R为飞机到雷达的距离；C s是雷达特征常数［3］，它与天线射线仰角及射线传播路径无关. 在一定的虚警概率P fa下，雷达一次扫描对目标的发现概率为（2）式中　为一次扫描脉冲积累数;y0为虚警时的检测门限. 1.2 威胁体击中飞机的概率威胁系统将威胁体战斗部导引至接近飞机位置的能力，可以用威胁体相对飞机的脱靶距离来衡量.当使用雷达跟踪目标时，脱靶距离不仅依赖于系统火控/制导精度，而且也依赖于跟踪雷达系统的跟踪精度.经推导，脱靶距离的标准差为（3）式中　A、B、C为与雷达有关的3个常数，其计算方法见文献［2］. 对于非高能炸药战斗部（或触发式引信高能炸药战斗部），击中飞机的概率P H为［2］（4）式中　A P为飞机迎击面积. 对于装有近炸引信的高能炸药战斗部，击中飞机的概率P H为［2］P H＝A P／（2πσ2r+AP)（5）1.3　飞机的生存概率单发击毁概率P KSS是衡量飞机生存力的最基本指标. 对于触发式引信战斗部（或非爆炸性弹头）这种类型的威胁，有（6）式中　A V为飞机易损面积. 对于近炸式引信战斗部这种类型的威胁，有　（7）式中为战斗部的杀伤半径；P f为引信的引爆概率；r c为引信的引爆截止半径. 飞机在单次射击中的生存概率为P S＝1－P d*P KSS（8）在确定了P KSS后，可进一步计算飞机飞经整个空防阵地的生存概率，详见文献［2］.2　算例与分析　以飞机对某一战略要地突防为例，计算飞机的生存概率.2.1　空防系统配置图1 要地空防系统假定战略要地位于O点，建立如图1所示的坐标系.若已知突防飞机的袭击方向来自以战略要地为圆心、圆心角为•d的扇形范围，则主要讨论这一区域内空防系统的作用.假定空防系统由远程警戒雷达、截击机和地空导弹系统组成.远程警戒雷达等间距布置在以要地为圆心、半径为r ewr的弧形防线上；机场位于距要地半径为r a、方位角为•a的位置；地空导弹等间距布置在以要地为圆心、半径为r sam的弧形防线上.在编制计算突防飞机生存概率程序时，上述空防系统配置参数可以任意指定.对于具体的算例，假定扇形空防区域的圆心角为•d=180°.在r ewr=100km的弧形防线上等间距布置4部远程警戒雷达，两两之间的距离为100km，它们分别位于方位角为0°、60°、120°和180°的位置；机场位于在r a=40km、方位角为90°的位置；在r sam=30km的弧形防线上布置5个地空导弹阵地，它们分别位于方位角0°、45°、90°、135°和180°，并假设每个地空导弹阵地只有一部发射架.2.2　突防模式假设飞机以飞行速度V t=300m/s和飞行高度H t=12km沿方位角为•t=90°的直线从远方向战略要地突防.2.3　空防作战过程当飞机突防到某一距离时，远程警戒雷达发现目标，发现目标后立即向机场告警.考虑截击机在机场待命的情况.当机场接到敌情通报后，经短暂的地面反应时间截击机起飞并以最大爬升率快升到有利高度，然后被引导飞向目标.飞至某一距离时，截击机机载雷达发现目标.经敌我识别、目标截获后，雷达被锁定并转为自动跟踪状态.当突防飞机进入截击机导弹最大发射距离之内的有效攻击区时，截击机发射中程空空导弹.若未击毁目标，则继续发射第2枚空空导弹.在飞机拦截过程中不考虑红外弹格斗问题，因为本文的研究范围限制为飞机对雷达制导武器的对抗. 若目标飞机突破截击机的拦截，则继续飞向战略要地.当飞至某一距离时，地空导弹搜索雷达发现目标.然后，由地空导弹跟踪雷达跟踪并截获目标.若理论反应时间T t大于系统反应时间T r，则目标还没有飞临发射区远界，发射导弹的一系列工作已准备就绪，这种情况导弹系统需等至目标飞到发射区远界处，再发射导弹；若T t≤T r，则地面设备还没有做好发射准备或刚好做完发射准备，目标已飞临发射远界，该情况应在设备准备好后，立即发射导弹.若第1枚地空导弹未击毁目标，则继续发射第2枚、第3枚和第4枚.但每次发射地空导弹都必须满足发射条件.3个地空导弹阵地均可独立发射导弹拦截.2.4　计算结果与分析对不同RCS的飞机向战略要地突防进行了计算，结果见图2～图5. 由图2可以看出：当飞机的RCS由30dBm2降到10dBm2时远程警戒雷达发现飞机的预警距离（即，发现概率为50%对应的飞机到要地的水平距离）变化不大，而飞机的RCS在10～-20dBm2之间时，远程警戒雷达发现飞机的预警距离随RCS的降低而显著缩短.图2　预警雷达对突防飞机的P d随R的变化曲线图3表示飞机被拦截的最远距离R max（第1次被拦截的距离）与飞机RCS的关系.从图中看出，RCS 从30dBm2降到10dBm2，最远拦截距离变化不大.这是由于：①预警雷达对RCS为30～10dBm2的目标预警距离变化不大，导致截击机起飞拦截的时间相差不多；②虽然截击机的机载雷达对30～10dBm2的目标探测距离相差较大，但是截击机发射中距空空导弹总是必须在目标进入射程之后.还可以看出，当RCS从10dBm2进一步降低时，则飞机被拦截的最远距离显著下降. 由图4看到，飞机的生存概率随突防距离的变化曲线呈阶梯状.这是因为在突防飞机被拦截之前生存概率为1，而拦截后，将下降到某一数值并保持到第2次拦截之前. 图5是不同RCS的飞机对地空导弹系统突防的计算结果，它表明：飞机的RCS从30dBm2降到10dBm2，飞机生存概率曲线基本一致.这是因为虽然地空导弹搜索雷达对10dBm2以上的目标发现距离相差甚远，但是仍然需在目标飞至发射区远界处才能发射导弹，所以地空导弹最远拦截位置不变.而对于RCS为0dBm2的飞机，由于雷达发现距离变短，经系统反应时间后飞机已处于导弹发射区内部，因此，最远拦截距离变小.对于RCS小于或等于-10dBm2的飞机可以安全通过地空导弹的防御，即RCS小于或等于-10dBm2的飞机，从远方突防到R=0km的生存概率一直保持为P S=1.其原因是地空导弹搜索雷达对飞机的发现距离已变得足够短，致使地空导弹尚未做好发射准备，飞机已通过.图3　最远拦截距离R max与突防飞机RCS的关系图4　截击机拦截时突防飞机的P S随R的变化曲线图5　地空导弹拦截时突防飞机的P S随R的变化曲线3　结　论由上述计算和分析得出如下结论：飞机RCS的减缩作为飞机敏感性减缩的一项内容对提高飞机的生存力具有突出的效果.它表现为：①飞机RCS的减缩降低了突防飞机被预警雷达和地空导弹搜索雷达发现的距离；②飞机RCS的减缩缩短了截击机和地空导弹对突防飞机的最远拦截距离；③飞机RCS的减缩提高了飞机的生存概率. 第一作者　男　31岁　副教授　100083　北京　1) 航空科学基金(93B51016)资助项目参　考　文　献1　Ball R E. The fundamentals of aircraft combat survivability analysis and design. New York : American Institute of Aeronautics and Astronautics,Inc, 1985. 311～3232 马东立．飞机生存力评估与敏感性减缩设计：［学位论文］．北京：北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系，19963　张　考．飞行器对雷达隐身性能计算与分析．北京：国防工业出版社，1997．34～37　收稿日期:　1997-03-19。

飞行器雷达散射截面训练与阵列优化技术研究

飞行器雷达散射截面训练与阵列优化技术研究随着航空航天技术的不断发展，飞行器雷达散射截面训练与阵列优化技术变得越来越重要。

本文旨在讨论飞行器雷达散射截面训练的意义以及阵列优化技术在这一领域的应用。

飞行器雷达散射截面训练是指通过合理改变飞行器表面的形状和材料，来达到减小雷达散射截面的目的。

雷达散射截面是指目标物体对入射的雷达波的散射影响的大小。

通俗地讲，飞行器的雷达散射截面越小，就意味着飞行器对雷达的探测难度越大，隐身性能越好。

因此，飞行器雷达散射截面训练可以极大地提升飞行器的隐形性能和生存能力。

为了进行飞行器雷达散射截面训练，我们需要使用优化算法来找到最佳的解决方案。

在此，阵列优化技术可以发挥重要的作用。

阵列优化技术是一种将优化算法与阵列设计相结合的技术，它能够通过合理调整阵列元素的位置和相位，使阵列的性能得到最大化。

在进行飞行器雷达散射截面训练时，我们首先需要建立飞行器模型和雷达系统模型。

通过计算机模拟和实际试验，我们可以获取飞行器的雷达散射截面，并得到飞行器在不同角度和频率下的回波数据。

接下来，我们可以使用阵列优化算法来调整飞行器的散射特性。

阵列优化技术主要包括两个方面：形状优化和材料优化。

形状优化是指通过调整飞行器表面的形状，来降低雷达散射截面。

例如，可以使用曲线来代替直线，以减小散射截面。

材料优化是指通过选择合适的材料，来改变飞行器对雷达波的吸收和反射特性，从而减小雷达散射截面。

通过这两个方面的优化，我们可以大幅度改善飞行器的隐身性能。

阵列优化技术还可以应用于飞行器雷达系统的参数优化。

通过调整阵列元素的位置和相位，我们可以使雷达系统的辐射方向和敏感范围得到优化。

这样一来，雷达系统可以更有效地探测飞行器的回波信号，提高目标探测的精度和距离。

此外，飞行器雷达散射截面训练与阵列优化技术还可以在其他领域广泛应用。

例如，在军事领域，飞行器隐身性能的提升可以大幅度增强飞行器的生存能力和作战能力。

在民用领域，飞行器雷达散射截面训练与阵列优化技术可以用于改善飞机和无人机的雷达探测效果，提升飞行器的安全性和舒适性。

天线雷达散射截面分析与控制术研究

天线雷达散射截面分析与控制术研究天线雷达散射截面分析与控制术研究概述天线雷达散射截面（RCS）是评估雷达目标物体与电磁波相互作用程度的重要指标。

RCS的分析与控制可以提高雷达目标的隐身性能，减小目标的探测以及识别的几率。

本文将从理论分析、实验研究以及应用控制等方面对天线雷达散射截面分析与控制术进行深入讨论。

理论分析和模拟理论分析和模拟是研究天线雷达散射截面的重要手段。

雷达目标物体的形状、材料以及波长等因素对RCS的影响非常明显。

通过对那些几何简单的天线目标物体的分析，可以揭示RCS与目标物体形状之间的定量关系。

同时，有限元模拟方法、物理光学方法以及电磁计算等方法也被广泛应用于天线雷达散射截面的分析与模拟。

实验研究实验研究是验证和探究理论分析结果的重要手段，也是提高天线雷达散射截面分析与控制方法准确性的关键。

实验设施的设计以及实验参数的选取直接影响实验结果的有效性与可靠性。

常见的实验手段包括模型制作、测量设备的选择和校准、信号处理以及数据分析等。

实验研究的过程需要严格控制实验条件，确保实验数据的准确性和可靠性。

应用控制基于对散射截面分析的研究，可以设计控制措施以降低目标物体的散射截面，提高目标物体的隐身性能。

目标物体的几何形状设计、材料表面的特殊处理以及电磁波吸收材料的应用都是常见的控制手段。

同时，天线雷达的工作频率和信号处理算法也可以针对目标物体的特殊要求进行优化，提高雷达对目标的探测能力。

结论综合以上分析与控制研究方法，可以提高雷达目标的隐身性能并减小敌方雷达的侦测与识别几率。

天线雷达散射截面分析与控制术的研究对于军事、航空航天和海洋等领域具有重要意义。

随着科技的不断进步，将进一步提高RCS分析与控制技术的能力，为能源勘探、无人驾驶等领域的应用提供更多可能性通过理论分析、电磁计算和实验研究等方法，可以有效地分析和模拟天线雷达散射截面。

实验研究是验证和探究理论分析结果的重要手段，需要严格控制实验条件，确保数据的准确性和可靠性。

雷达散射截面并行计算中的MPI实现技术研究

层层上行聚合、下行配置迭代时，将接收内存连续分布，有利于提高接收效率，且在适当的时候，将不需要的内存释放，即采用内存重叠技术，以提高内存使用效率。
面三角面元法、曲面四边形面元法，经过分组得到各子
散射体组，根据各组中心间距离，将两组关系分为近区
组和远区组，近区组采用矩量法计算，远区组采用聚
收稿日期：２００８．１２．１７
修订日期：２００９．０６．３０
基金项目：９７３基础项目（６１３２０）
作者简介：刘战合（１９７７一），男，陕西富平人，博士研究生，，研究方向为飞行器隐身设计与计算。
以上主要物理量的处理采用本地存储的方法，即在本地计算结点上，仅存储本地需要的数据。对于右端激励矢量、转移因子、未知电流矢量等，均是全局变量，因此在所有节点上，均需全部存储，但处理方法不同，转移因子和右端激励矢量始终在各个节点上存储不变，而未知电流矢量由于每次迭代过程会发生改变，可采用广播操作ＭＰＩ—Ｂｃａｓｔ（）在迭代时实时更新数据。
万方数据
．１１０．
航空计算技术
第３９卷第４期
合、转移、配置的步骤来实现矩矢相乘的求解。多层快速多极子法是快速多极子法在多层分组结
构实施，聚合过程先在最细层进行，发散过程先在最高层进行，并通过移置和插值完成其他层的聚合和发散，而转移仅在每层中的部分组间进行。经过处理，原来的积分方程求解变为线性代数方程组的求解问题，采用共轭梯度算法来求解该方程组。
程序，可用于飞行器等目标ＲＣＳ计算分析。为提高通信效率、增加程序的鲁棒性，提出了优化的通
信措施，分析了点对点通信、阻塞通信、非阻塞通信的使用优缺点，针对ＲＣＳ计算，组建了完整的通
信方法，从而有效防止死锁的发生。算例证明，程序能胜任于电大尺寸的ＲＣＳ散射计算，具有较高

基于矩量法的机身截面电磁散射特性分析

基于矩量法的机身截面电磁散射特性分析姬金祖;王岩;黄沛霖;王英;鲁振毅【摘要】机身截面隐身设计是飞行器外形隐身设计的一个重要的方面.设计“凹曲面”、“凸曲面”和“平板曲面”三种典型的隐身飞机机身截面轮廓,采用矩量法(MoM)计算三种轮廓的雷达散射截面(RCS),并对表面电流密度分布进行研究.分析RCS随方位角的变化特性,比较各截面的隐身性能.分析结果表明:凹曲面和凸曲面机身可以有效降低侧向RCS,其中凸曲面的隐身效能更佳；平板曲面机身除正下方一个很窄的波峰外,侧向和下方RCS都很小,在对抗仰视雷达时具有很好的隐身性能.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2013(004)001【总页数】6页(P37-42)【关键词】矩量法;电磁散射;雷达散射截面;隐身技术【作者】姬金祖;王岩;黄沛霖;王英;鲁振毅【作者单位】北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100191【正文语种】中文【中图分类】V2180 引言隐身技术在现代战争中发挥着越来越重要的作用，成为一项不可或缺的军事技术。

以减小雷达散射截面(Radar Cross Section，简称RCS)为目的的飞行器雷达隐身技术主要包括外形隐身设计、涂敷吸波材料、生成等离子体等。

外形隐身设计具有效果好、适应波段宽、无需进行维护等优点，是隐身设计中普遍采用的重要手段[1-3]。

飞机的表面包含多个散射源。

机身通常有雷达舱、座舱、进气口、喷口等附加部件，这些附加部件都是飞机的头向、尾向强散射源[4-5]。

雷达波从飞机侧向照射时，机身本身也成为强散射源，传统圆柱形状的机身能够形成非常强烈的镜面反射。

隐身飞机的机身侧面一般设计为带有棱边的形式，以消除镜面反射。

国外飞行器隐身技术已经相当成熟。

洛克希德·马丁公司的F-22战斗机已经服役，该飞机在设计之初就已经充分考虑了把隐身性能作为重要指标。

洛克希德·马丁公司的联合打击战斗机F-35正在研制之中，将分为A、B、C三种型别，分别供美国空军、海军陆战队和海军使用。

隐身技术中的雷达截面预估与控制

隐身技术中的雷达截面预估与控制隐身技术中的雷达截面预估与控制概述：隐身技术是现代军事科技领域的一项重要研究方向，旨在降低飞机、舰船和导弹等作战平台在雷达频段的探测概率，提高其生存能力。

而雷达截面（Radar Cross Section，简称RCS）预估与控制是隐身技术中的一个关键环节，它涉及到了物理学、电磁学和工程学等多个领域的知识。

本文将从基本原理、影响因素以及控制方法等方面对雷达截面预估与控制进行探讨。

一、雷达截面预估的基本原理雷达截面是指目标在被雷达波照射时所反射、散射和透射出的电磁波功率与入射波功率之比。

预估雷达截面的基本原理是通过对目标的几何形状、材料特性和电磁波的相互作用进行建模与分析，计算得出目标的RCS值。

在预估过程中，常用的方法包括物理模型法、几何光学法、物理光学法和数值计算法等。

二、影响雷达截面的因素1. 几何形状：目标的几何形状是影响雷达截面的最主要因素之一。

边缘形状的曲率、棱角和倾斜角等都会对目标的RCS值产生影响。

为了降低雷达截面，通常采用翼身一体设计、斜侧面设计和光滑曲面等几何形状。

2. 材料特性：目标所采用的材料特性对雷达截面同样具有重要影响。

例如，金属表面可以反射电磁波，因此多采用金属涂层和复合材料来降低目标的反射能力。

此外，材料的导电性和磁导率等参数也会对RCS值产生一定影响。

3. 阵列辐射和散射特性：目标表面的细微结构和散射体分布会影响辐射和散射特性，进而影响雷达截面。

研究人员通过设计天线阵列和散射体，可以改变目标的反射能量分布，降低雷达的探测概率。

4. 多路径效应：多路径效应是指雷达波在目标周围反射、折射和散射产生的传播效应。

多路径效应会改变目标的电磁波传播路径，使得目标的RCS值产生多方位变化，增加了雷达的探测难度。

三、雷达截面控制方法1. 细节修型和平滑设计：通过细节修型和平滑设计，可以降低目标表面的角、棱和孔洞等对电磁波的散射。

采用弧度设计和双曲面修型，使目标表面尽可能光滑，减少电磁波散射的机会。

天线雷达散射截面分析与控制方法研究

天线雷达散射截面分析与控制方法研究天线雷达散射截面分析与控制方法研究引言：天线雷达作为一种重要的电磁波传感器，广泛运用于信号探测、目标跟踪、导航引导等领域。

在雷达工作中，天线与目标的相互作用起着至关重要的作用。

天线雷达散射截面（RCS）是描述目标对雷达波束的散射因数，是评估目标探测性能的重要指标。

本文旨在探究天线雷达散射截面的分析与控制方法，为提高雷达探测性能提供参考。

一、天线雷达散射截面分析方法1. 电磁理论基础：在天线雷达散射截面分析中，电磁理论为基础。

电磁波在目标上的散射可通过多种理论模型进行描述，如几何理论、物理光学理论、细胞混合理论等。

这些理论模型可以根据目标的不同特征和尺寸进行选择和应用。

2. 基于数值方法的分析：数值方法在天线雷达散射截面分析中得到广泛应用。

常见的数值方法有时域积分方程法（TIE）、时域有限差分法（FDTD）等。

这些方法通过将散射问题转化为求解电磁场分布的数值计算问题，得到目标的散射截面分布。

3. 基于实验的分析：实验方法对于天线雷达散射截面分析同样具有重要地位。

通过构建适当的实验场景，使用天线雷达对目标进行实际测量，可以获得目标的散射截面数据。

实验方法能够提供较为真实的散射截面信息，但受限于实验条件和设备的精确度。

二、天线雷达散射截面控制方法1. 目标形态控制：目标的几何形状对于散射截面有着显著影响。

通过控制目标的几何形状，可以实现对散射截面的控制。

例如，采用平滑曲线或吸波材料等方法能够减小目标的散射截面。

2. 靶向控制：通过调整雷达波束的方向、天线的波束宽度等参数，可以实现对目标的靶向控制。

合理调整雷达系统的参数能够使目标的散射截面最小化并且最大化返回信号。

3. 吸波材料应用：吸波材料可以有效减小目标对雷达波的反射。

通过在目标表面涂覆吸波材料，能够降低目标的散射截面，提高其隐身性能。

4. 信号处理技术：通过利用信号处理技术，可以对雷达返回信号进行滤波、抑制杂波等操作，提高雷达探测的精确性和鉴别性。

雷达散射截面积(RCS)的 FD TD 研究-

雷达散射截面积（RCS）的 FD TD 研究-一、绪论1.1 研究背景1.2 研究意义和目的1.3 国内外研究现状1.4 研究内容和组织结构二、雷达散射截面积的基本概念2.1 雷达散射截面积的定义2.2 雷达散射截面积的度量单位2.3 雷达散射特征的分类三、雷达散射截面积的理论分析3.1 经典散射理论3.2 广义散射矩理论3.3 整体散射理论四、雷达散射截面积的数值计算方法4.1 基于频域的数值计算方法4.2 基于时域的数值计算方法4.3 雷达散射截面积的模拟仿真五、雷达散射截面积研究的应用与发展5.1 RCS在隐身技术中的应用5.2 RCS在目标识别中的应用5.3 RCS在雷达信号处理中的应用5.4 RCS研究的未来发展方向六、结论与展望6.1 研究结论6.2 存在问题与展望6.3 研究工作总结一、绪论1.1 研究背景雷达散射截面积（RCS）是描述目标特性的重要参数之一，它直接影响到目标被雷达探测和识别的能力。

因此，在雷达技术及其应用领域，研究雷达散射截面积是非常重要的课题。

随着科学技术的不断发展，雷达技术已经得到了广泛应用，如军事防卫、天气预报、航空航天、交通运输等多个领域。

因此，研究雷达散射截面积的理论和数值计算方法，对于促进雷达技术的进一步发展和应用具有重要意义。

1.2 研究意义和目的研究雷达散射截面积的理论和数值计算方法，对于理解和掌握目标散射特性、设计隐身装置和提高雷达识别能力具有重要意义。

本文旨在深入研究雷达散射截面积的基本概念、理论分析方法、数值计算方法及其应用与发展。

通过本文的研究，提高雷达散射截面积研究领域的学术水平和技术水平，为隐身技术、目标识别、雷达信号处理等领域的发展提供新的思路和方法。

1.3 国内外研究现状在国际上，雷达散射截面积的研究已有一定的基础。

例如，美国空军科研实验室（AFRL）和美国航空航天局（NASA）等机构，对雷达散射截面积的研究和应用进行了很多探索。

在国内，雷达散射截面积的研究也已有一定的发展，但与国际上相比还有差距。

北航航概期末考试复习参考试题

航概期末考试复习参考试题1.第三代战斗机的标志性特点有哪些?第三代战斗机的性能有了明显的提升，具有更高的机动性能和超视距攻击能力，具有多用途、大航程、敏捷性、先进的综合航空电子和火控系统，更大的武器外挂能力，是名副其实的“空中优势”战斗机。

采用多种气动布局形式。

出现鸭式布局、无尾布局、三翼面布局、翼身融合、大边条翼、前缘机动襟翼、腹部进气等布局形式。

采用了更为先进的发动机，涡轮风扇发动机广泛应用于三代机，推重比（发动机推力/飞机重量）达到并超过1.0第三代战斗机开始采用大量的诸如主动控制、空中加油、复合材料、放宽静稳定、电传操纵等先进技术。

第三代战斗机的使用过载达到9左右，使用寿命一般在3000飞行小时上，机体除满足强度、刚度设计要求外，还考虑了安全寿命设计、破损安全或损伤容限设计。

为减轻结构重量，第三代战斗机的框、梁、壁板等主体结构多采用整体构件，钛合金、铝锂合金、复合材料等先进轻质材料的用量明显增加。

2.第四代战斗机的标示性特点有哪些？具备隐身能力。

采用了推重比大于10并带有“矢量喷管”的涡轮风扇发动机。

具有超机动、超声速巡航、中远程攻击能力。

四代机很好的兼顾了隐身性和机动性，在不开加力燃烧的情况下可以进行超声速巡航。

具有多目标攻击武器系统、综合式航电系统，主要机载武器为超视距攻击空空导弹。

大量采用比强度、比刚度更高的轻质材料，其中复合材料、钛合金、铝锂合金等高性能轻质材料的用量大幅度增加，传统铝合金和钢的用量显著减少，机体按耐久性/损伤容限设计。

3.什么是正常式气动布局？正常式气动布局有哪些优缺点？(1)正常式布局是指机翼在前、水平尾翼在机身后段的布局型式。

(2)正常式布局广泛采用，技术成熟，数据资源、知识储备和设计经验丰富，理论研究完善，生产技术也成熟稳定，同其他气动布局型式相比各项性能比较均衡。

正常式布局飞机机翼-尾翼的组合具有较好的纵向和横航向稳定性。

对于静稳定的正常式布局飞机而言，水平尾翼需产生负升力，全机升力减小，升阻比降低。

雷达散射截面

尖顶
频率依赖关系 f 2
尺寸依赖关系计算公式
L0
2g( , , ,)
, 尖顶的内角
, 视角
上面的机理当a趋于0时的极限情况，
时，尖
顶变成了圆锥，
时，尖顶变成薄片或机翼的
角。
0
第二章雷达
2.3 雷达散射截面 2.3.6 简单形体的散射 8）尖顶
E plane
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20 0
20
40
60
80 100 120 140 160 180
/
入射波
E H
k
球体双站RCS，ka=4*pi
RCS(m2为单位）
/a2(dB)
180 160 140 120
m2 100
80 60 40 20
0 0
H plane E plane
因而散射过程中细节几何构造十分重要。
简单形体的散射物体的RCS与多种散射机理有关，大多数较复杂。简单形体散射特性表征如下，列出了其RCS的强度，及与频率、尺寸的依赖关系。
第二章雷达
2.3 雷达散射截面 2.3.6 简单形体的散射
第二章雷达
2.3 雷达散射截面 2.3.6 简单形体的散射
第二章雷达
2.3 雷达散射截面 2.3.6 简单形体的散射
方形三面角反射器频率依赖关系 f 2 尺寸依赖关系 L4 计算公式（最大值）
回波最强，强RCS1源22于a4 三次反射飞机上少见，但腔体散射与之类似
第二章雷达
2.3 雷达散射截面 2.3.6 简单形体的散射 1）方形三面角反射器

一种超宽带雷达散射截面减缩的超表面设计

关键词：超表面设计；雷达散射截面；超宽带 RCS 减缩；零反相位；带宽拓展；人工磁导体；布阵方式
中图分类号：TN95⁃34
文章编号：1004⁃373X（2019）13⁃0005⁃04
文献标识码：A
Design of a metasurface with ultra⁃wideband radar cross section reduction
（1. 空军工程大学信息与导航学院，陕西西安
710077；
2. 长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安
摘
710064）
要：提出一种具有超宽带雷达散射截面（RCS）减缩特性的超表面（MS）。该 MS 结构由聚四氟乙烯（Polytef）介质层、
空气层和金属地板组成，同时在 Polytef 介质层的两侧刻蚀金属图案。为了拓展 RCS，减缩带宽，设计两种几何结构相似但是
similar geometry but working in different bands are designed，which can expand the effective phase difference area of two units.
The classical chessboard mode is used for configuration to realize the ultra ⁃ wideband RCS reduction. The simulation and
2. Key Laboratory of Road Construction Technology and Equipment of Ministry of Education，Chang’an University，Xi’an 710064，China）