无人机电磁仿真系统设计方案

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1、无人机电磁仿真系统设计方案1.无人机的现状与未来发展无人机（UAV）先后经历了无人靶机、预编程序控制无人侦察机、指令遥控无人侦察机和复合控制多用途无人机等发展阶段，目前已经发展到了无人作战飞机系统（UAS）。UAS的主要功能包括：1、信息获取；2、攻击及支援；3、夺取战场电磁权；4、提供预警及通信中继能力；5、目标指引；6、战场输送。为顺应作战运用的变化，美军在《空军2025》报告中提出今后几十年无人机的关键需求，明确了多任务平台为战略、战术无人机的下一个发展方向。在综合集成方面，无人机本身就是飞行器、各类传感器、武器、发射与回收装置、通信系统、指控系统的融合体。除在目前的

2、已知应用领域，无人机的任务设置还将深入进攻、生化探测、反地雷、战区导弹防御、电子战和信息战等各个领域。“全球鹰”无人侦察机由美国诺斯罗普·格鲁门公司制造，是一种高空长航时无人侦察机，续航时间大于42小时，可以提供高质量的实时图像，对大面积区域进行监视。该机实用升限20500米，活动半径5560千米，是目前世界上无人机中最大的一种，内装一台涡扇发动机。主要设备有：对地搜索雷达、光电探测系统、红外探测系统、威胁报警系统和雷达干扰箔条投放系统。“全球鹰”可通过卫星数据链把侦察到的图像信息实时传输给地面站，该机能在2000049米的高度准确识别停放在地面上的各种飞机、导弹和车辆的类

3、型。美国洛克希德·马丁公司研制的X-47海军型无人战斗机，在携带900千克载荷执行攻击任务时，作战半径可达2400千米以上，飞行高度12200米，自部署距离为6435-8045千米。机上装有探测／地面运动目标指示雷达，探测距离可达96千米。波音公司为美国空军研制的X-45无人战斗机，武器系统采用内挂设计，机身中线两侧各有一个武器舱，能够根据作战需要携带JDAM和小型精密制导炸弹等。图1-1.全球鹰无人机下一代无人机的发展趋势是：多用途；模块化；全隐身；自主式；高空长航时。关键技术包括：光技术、全频谱高分辨率传感器技术、片级集成技术、智能蒙皮技术等。其中全频谱高分辨率传感器技

4、术是指未来无人机系统必须具备很强的目标探测能力，这就对雷达、集成红外（IR）焦平面阵列、紫外（UV）焦平面阵列、低温惯导、激光雷达和微波探测仪等的传感器在分辨率、精度、覆盖范围和实时性等方面提出了更高的要求。片级集成是一项新兴技术，它可以将信号产生、信号控制、信息处理、化学和物理敏感元件、液压和机械传动机构以及辐射的产生和探测等集成在一片3/8in薄片上。单片集成技术可以极大提高各种传感器和控制器的性能，并且大大降低其尺寸和费用。集成的模拟、数字、声、磁、电磁、光电和机械电路系统将在未来的无人机系统中得到广泛应用。49在传统的设计概念中，飞机蒙皮是一种满足气动外形、强度和刚

5、度要求的构造结构，当需要在飞行器上安装天线和传感器时，就在飞机蒙皮上凿孔，这种安装方法会带来不必要的结构、气动力、温度和费用损失问题。负载和飞机机体低水平集成的结果是机体更大、空中待命时间更短（由于更大的阻力导致飞行效率降低）、生存力降低。比如在现有飞机上，前视红外和微光电视旋转平台、天线，甚至控制面的凸出物，不仅增加了飞机的气动阻力，而且增强了飞机的信号特征，从而使敌方传感器很容易探测到无人机。智能蒙皮技术是指，在飞机设计和制造期间就将天线、传感器、发射机、接收机、信号和信息处理机、射频电缆、电力电缆、电控制电缆和温控设备嵌入飞机蒙皮内。此时，某些结构表面对各种射频信号来

6、说应该是透明的，或者具有可控属性以方便信号发射和接收。各种有源和无源传感器不一定只给单一的通信、电子战、雷达、敌我识别或导航系统提供信号，天线和传感器分布可能覆盖了75%的飞机蒙皮，可以提供从几兆赫到光频范围（光波覆盖的频谱范围，包括红外、可见光、紫外等，通常可达到吉赫，太赫）的孔径。1.1工程仿真的重要角色航空航天和国防工业的应用之复杂，即便是实现精确仿真这类最基础需求也需要高质量的物理域仿真及系统建模和仿真能力，并辅助以高性能计算和自动优化设计能力。天线共址时的电磁干扰评估、带复杂材料涂覆的飞机的RCS计算、功率和热管理、或关键任务系统中的嵌入式验证软件、以及如影随形的

7、电磁、热和流体间相互作用等，ANSYS公司的研发愿景同航空航天和国防工业的需求始终保持着高度的一致。这也是该行业的客户对ANSYS的仿真技术信任长达40多年的根本原因。然而，想要在未来依然保持竞争力，单靠将这些各领域的仿真技术做精做深是不够的，还需要一系列关键的建模、仿真、设计和知识管理能力，从而真正做到改进整个产品开发流程。1.2电磁、结构、流体的多物理场仿真49ANSYS向客户提供基于统一平台、同一个参数化整机模型的电磁、结构、流体、乃至嵌入式系统的多个物理域仿真能力，能够兼顾系统在外形、电磁、热、结构等多方面