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题目:直升机动部件的静、动态雷达散射特性研究

关键词:旋翼/桨毂/雷达散射截面/物理光学法/等效电磁流法/准静态法

  摘要

武装直升机的主要活动空间在低空或超低空,受地球曲率的影响,地面雷达对其探测距离较短,而预警机和制空战斗机的高度高,探测范围大,其机载下视雷达波的照射成为武装直升机的主要威胁。由于旋翼的尺寸较大,旋转时更占据较大的面积,对其PD雷达隐身性能有很大影响。所以对于直升机动部件的静、动态雷达散射研究十分重要。本文通过对某种小型共轴式直升机有扭度的旋翼桨叶和桨毂进行基于RCS特性的简化,建立了几何模型,分别计算和分析了静态和动态雷达散射特性,主要内容有:1) 静态雷达散射特性方面:采用高频方法,对直升机旋翼和桨毂系统的静态RCS特性进行了系统的计算和分析,研究了桨毂的RCS特性,单片桨叶的RCS特性,计算分析了桨叶片数、桨距角、雷达波极化方式、入射俯角、入射频率等参数的影响规律。2) 动态雷达散射特性方面:采用高频方法和准静态法,计算旋翼系统时域RCS曲线并用FFT(fast Fourier transform)变换得到多普勒频谱特性。着重分析了桨叶片数、雷达波的入射频率、入射俯角、极化方式、桨叶桨距角、旋翼转速以及采样频率等参数对于旋翼动态RCS特性的影响规律。基于对旋翼、桨毂系统静、动态雷达散射特性的分析,主要结论是:1) 静态旋翼RCS随方位角变化而呈现出周期性,RCS峰值的数量和间隔取决于桨叶的数量。偶数片桨叶的RCS峰值一般高于奇数片桨叶,随着入射俯角的增大,这一差距变小。HH极化的旋翼静态RCS值均大于VV极化。随频率增加,由极化引起的这一差值逐渐变小。桨距角、入射俯角、入射波频率等参数的影响呈现出起伏性。在2~18GHz频率范围,±180°方位角,旋翼和桨毂的RCS算术平均值分别为0.1~0.2 m2和1~3m2。2) 动态旋翼RCS频谱的典型特征是正多普勒频率区域对应的RCS幅度明显高于负多普勒频率区域,频谱的宽度显示了多普勒频率特征,为识别目标提供了非常有价值的信息。随频率增大,频谱图中的RCS水平呈现单调的下降趋势,而且频带宽度增大。当采样频率增加时,RCS频谱宽度没有变化,但RCS水平增大。对于共轴旋翼不同的初始夹角,RCS水平差别不大,计算和试验时可以选取任意的角度进行研究。